JP2021077583A - Battery temperature controller - Google Patents

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啓善 山本
Hiroyoshi Yamamoto
啓善 山本
浩 茶木田
Hiroshi Chakita
浩 茶木田
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Abstract

To relax stress generated by expansion of a battery cell in a battery temperature controller for adjusting the temperature of the laminated battery cell.SOLUTION: A battery temperature controller includes: a plurality of laminated battery cells 11; a heat exchanger 20 laminated with the battery cell and having a plurality of heat exchanging parts 20a for exchanging heat between a heat medium flowing inside and the battery cell; and restraint members 52 to 55 for fixing the battery cell and the heat exchanging part in a laminated state. One or more battery cells are disposed between heat exchanging parts adjacent to each other. In the heat exchanging part, a stress absorbing part 24 for absorbing the expansion of the battery cell is provided at a portion corresponding to the center part of the plate surface of the battery cells opposite to each other.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、電池の温度を調整する電池温調装置に関する。 The present invention relates to a battery temperature control device that adjusts the temperature of a battery.

特許文献１には、積層された複数の電池セルの温度を調整する電池温調装置が開示されている。この電池温調装置では、内部を熱媒体が流れる熱交換器が蛇行状に折り曲げられており、隣接する電池セルの間に熱交換器が配置されている。 Patent Document 1 discloses a battery temperature control device that adjusts the temperature of a plurality of stacked battery cells. In this battery temperature control device, a heat exchanger in which a heat medium flows is bent in a meandering shape, and the heat exchanger is arranged between adjacent battery cells.

特表２０１６−５２６７６３号公報Special Table 2016-526763A

しかしながら、電池セルは温度やＳＯＣの変化によって膨張することがあり、さらに使用に伴う劣化によっても膨張することがある。積層された電池セルが拘束部材などによって固定されている場合には、電池セルの膨張によって、電池セルや熱交換器に過度の応力が印加されるおそれがある。 However, the battery cell may expand due to changes in temperature and SOC, and may also expand due to deterioration due to use. When the stacked battery cells are fixed by a restraint member or the like, excessive stress may be applied to the battery cells and the heat exchanger due to the expansion of the battery cells.

本発明は上記点に鑑み、積層された電池セルの温度を調整する電池温調装置において、電池セルの膨張で発生する応力を緩和することを目的とする。 In view of the above points, it is an object of the present invention to relieve stress generated by expansion of battery cells in a battery temperature control device for adjusting the temperature of stacked battery cells.

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、積層された複数の電池セル（１１）と、熱交換器（２０）と、拘束部材（５２〜５５）とを備えている。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）を有する。拘束部材は、電池セルおよび熱交換部を積層した状態で固定する。隣り合う熱交換部の間には、１以上の電池セルが配置されている。熱交換部には、対向する電池セルの板面の中央部に対応する部位に電池セルの膨張を吸収する応力吸収部（２４）が設けられている。 In order to achieve the above object, the battery temperature control device according to claim 1 includes a plurality of stacked battery cells (11), a heat exchanger (20), and restraint members (52 to 55). There is. The heat exchanger has a plurality of heat exchange units (20a) that are laminated together with the battery cells and exchange heat between the heat medium flowing inside and the battery cells. The restraint member is fixed in a state where the battery cell and the heat exchange portion are laminated. One or more battery cells are arranged between adjacent heat exchange units. The heat exchange section is provided with a stress absorbing section (24) that absorbs the expansion of the battery cell at a portion corresponding to the central portion of the plate surface of the facing battery cell.

これにより、熱交換器自体の構造によって電池セルの膨張を吸収することができる。このため、電池セルの膨張を吸収するための他の部材を電池セルとともに積層する場合のように、装置全体の厚みが増大することを回避できる。 As a result, the expansion of the battery cell can be absorbed by the structure of the heat exchanger itself. Therefore, it is possible to avoid an increase in the thickness of the entire device as in the case where another member for absorbing the expansion of the battery cell is laminated together with the battery cell.

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。 The reference numerals in parentheses of each of the above components indicate the correspondence with the specific means described in the embodiments described later.

第１実施形態の電池温調装置の斜視図である。It is a perspective view of the battery temperature control device of 1st Embodiment. 第１実施形態の電池温調装置の平面図である。It is a top view of the battery temperature control device of 1st Embodiment. 第１実施形態の電池温調装置の正面図である。It is a front view of the battery temperature control device of 1st Embodiment. 電池温調装置の主要構成を示す平面図である。It is a top view which shows the main structure of the battery temperature control device. 電池温調装置の部分的な断面図である。It is a partial sectional view of a battery temperature control device. 熱交換器の斜視図である。It is a perspective view of a heat exchanger. 第２実施形態の電池温調装置の部分的な断面図である。It is a partial sectional view of the battery temperature control device of the 2nd Embodiment. 第３実施形態の電池温調装置の部分的な断面図である。It is a partial sectional view of the battery temperature control device of 3rd Embodiment. 第３実施形態の熱交換器の斜視図である。It is a perspective view of the heat exchanger of the third embodiment. 第４実施形態の電池温調装置の正面図である。It is a front view of the battery temperature control device of 4th Embodiment. 第４実施形態の電池温調装置の部分的な正面図である。It is a partial front view of the battery temperature control device of the 4th embodiment. 第４実施形態の電池温調装置の部分的な断面図である。It is a partial sectional view of the battery temperature control device of 4th Embodiment. 第５実施形態の電池温調装置の部分的な断面図である。It is a partial sectional view of the battery temperature control device of 5th Embodiment. 第５実施形態の熱交換器の斜視図である。It is a perspective view of the heat exchanger of the 5th embodiment. 熱交換器の変形例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the modification of the heat exchanger.

（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３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とを備えている。 (First Embodiment)
Hereinafter, the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1 to 3, the battery temperature control device 1 of the present embodiment includes a battery module 10 and a heat exchanger 20.

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。 The battery module 10 is composed of a plurality of stacked battery cells 11. The battery cell 11 has a flat shape having a flat plate surface. The battery cell 11 of the present embodiment has a flat rectangular parallelepiped shape and has a rectangular plate surface.

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。 The plurality of battery cells 11 are arranged in parallel so that their plate surfaces are parallel to each other. The plate surface of the battery cell 11 is orthogonal to the stacking direction of the battery cell 11.

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。 Any type of battery can be used as the battery cell 11, and a lithium ion battery is used in this embodiment. A lithium ion battery is a rechargeable secondary battery. The surface of the battery cell 11 is covered with an insulating film made of polypropylene, for example.

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好適に用いることができる。このような形状の電池セル１１は、温度、ＳＯＣの変化あるいは使用に伴う劣化によって、板面の中央付近が膨張するおそれがある。 As the battery cell 11, a battery having a shape such as a square type or a laminated type can be preferably used. The battery cell 11 having such a shape may expand near the center of the plate surface due to changes in temperature and SOC or deterioration due to use.

熱交換器２０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。 A heat medium circulates inside the heat exchanger 20, and heat exchange between the battery cell 11 and the heat medium is performed. As a result, the battery cell 11 is cooled or heated, and the temperature of the battery cell 11 is adjusted.

熱交換器２０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。 The heat exchanger 20 can be made of, for example, aluminum. As the heat medium, for example, an ethylene glycol-based antifreeze solution (LLC) can be used.

熱交換器２０は、帯状部材であり、電池モジュール１０における電池セル１１の積層方向の全長に渡って形成されている。以下、電池セル１１の積層方向を「セル積層方向」という。図１、図３では紙面上下方向が熱交換器２０の幅方向であり、図２、図４では紙面垂直方向が熱交換器２０の幅方向である。なお、図４では、拘束部材５２、５３、５４、５５の図示を省略している。 The heat exchanger 20 is a strip-shaped member, and is formed over the entire length of the battery cells 11 in the battery module 10 in the stacking direction. Hereinafter, the stacking direction of the battery cells 11 is referred to as a “cell stacking direction”. In FIGS. 1 and 3, the vertical direction of the paper surface is the width direction of the heat exchanger 20, and in FIGS. 2 and 4, the vertical direction of the paper surface is the width direction of the heat exchanger 20. Note that in FIG. 4, the restraint members 52, 53, 54, and 55 are not shown.

熱交換器２０は、熱交換部２０ａと接続部２０ｂとを有している。熱交換器２０において、熱交換部２０ａは、２つの電池セル１１に挟まれた部位であり、電池セル１１の板面に対応した形状となっている。接続部２０ｂは、隣接する熱交換部２０ａを接続する部位である。熱交換部２０ａは電池セル１１と接触しており、接続部２０ｂは電池セル１１と接触していない。 The heat exchanger 20 has a heat exchange unit 20a and a connection unit 20b. In the heat exchanger 20, the heat exchange section 20a is a portion sandwiched between the two battery cells 11 and has a shape corresponding to the plate surface of the battery cells 11. The connecting portion 20b is a portion that connects the adjacent heat exchange portions 20a. The heat exchange unit 20a is in contact with the battery cell 11, and the connection unit 20b is not in contact with the battery cell 11.

熱交換部２０ａは平板状となっており、接続部２０ｂは湾曲している。複数の熱交換部２０ａ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は接続部２０ｂによって接続され、蛇行状の熱交換器２０を構成している。つまり、熱交換器２０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。 The heat exchange portion 20a has a flat plate shape, and the connection portion 20b is curved. The plurality of heat exchange units 20a are arranged in parallel at predetermined intervals in the cell stacking direction. The heat exchange section 20a is arranged so that the plate surface is orthogonal to the cell stacking direction, and the heat medium flow direction is orthogonal to the cell stacking direction. Adjacent heat exchangers 20a are connected by connecting portions 20b to form a meandering heat exchanger 20. That is, the heat exchanger 20 is a serpentine type that is bent in a meandering shape.

電池セル１１と、熱交換器２０の熱交換部２０ａとが交互に積層して配置されている。隣接する熱交換部２０ａの間には、１以上の電池セル１１が配置されている。本実施形態では、隣接する熱交換部２０ａの間に１つの電池セル１１が配置されている。隣接する電池セル１１の間には、熱交換器２０の熱交換部２０ａが１つ配置されている。 The battery cells 11 and the heat exchange portions 20a of the heat exchanger 20 are alternately laminated and arranged. One or more battery cells 11 are arranged between adjacent heat exchange units 20a. In this embodiment, one battery cell 11 is arranged between adjacent heat exchange units 20a. One heat exchange unit 20a of the heat exchanger 20 is arranged between the adjacent battery cells 11.

積層された電池セル１１の両端に、一組のエンドプレート５０、５１が配置されている。エンドプレート５０、５１は、両端に位置する電池セル１１の外側に配置されている。エンドプレート５０、５１は、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。 A set of end plates 50 and 51 are arranged at both ends of the stacked battery cells 11. The end plates 50 and 51 are arranged outside the battery cells 11 located at both ends. The end plates 50 and 51 have a shape corresponding to the battery cell 11, and are laminated together with the battery cell 11.

一組のエンドプレート５０、５１は、拘束部材５２、５３、５４、５５で接続されている。拘束部材５２、５３、５４、５５は、一組のエンドプレート５０、５１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は、エンドプレート５０、５１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５２、５３、５４、５５によって固定されている。 A set of end plates 50, 51 are connected by restraint members 52, 53, 54, 55. The restraint members 52, 53, 54, 55 are provided so as to connect the corresponding corners of the set of end plates 50, 51 to each other. The stacked battery cells 11 and the heat exchanger 20 are fixed by the restraint members 52, 53, 54, 55 in a state where a predetermined restraint load is applied from the outside of the end plates 50, 51.

図５、図６に示すように、熱交換器２０は、内部に熱媒体通路が形成された扁平多穴チューブである。熱交換器２０は、例えば押出成形によって形成することができる。本実施形態の熱交換器２０では、押出成形によって一つの扁平多穴チューブを成形した後、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と接続部２０ｂは一体的に構成されている。 As shown in FIGS. 5 and 6, the heat exchanger 20 is a flat multi-hole tube having a heat medium passage formed therein. The heat exchanger 20 can be formed, for example, by extrusion molding. In the heat exchanger 20 of the present embodiment, one flat multi-hole tube is formed by extrusion molding, and then the portion corresponding to the connection portion 20b is bent to form a meandering shape. Therefore, the heat exchange unit 20a and the connection unit 20b are integrally configured.

熱交換器２０の一端側には、流入部２１および流出部２２が設けられている。図２〜図４において、熱交換器２０の左端が熱交換器２０の一端側である。流入部２１は、熱交換器２０の内部に熱媒体を流入させる。流出部２２は、熱交換器２０の内部から熱媒体を流出させる。 An inflow portion 21 and an outflow portion 22 are provided on one end side of the heat exchanger 20. In FIGS. 2 to 4, the left end of the heat exchanger 20 is one end side of the heat exchanger 20. The inflow unit 21 causes the heat medium to flow into the heat exchanger 20. The outflow section 22 causes the heat medium to flow out from the inside of the heat exchanger 20.

熱交換器２０の他端側には、流入部２１から流入した熱媒体が流出部２２に向かって折り返す折り返し部２３が設けられている。図２〜図４において、熱交換器２０の右端が熱交換器２０の他端側である。折り返し部２３は、エンドプレート５１の内部に設けられている。流入部２１から熱交換器２０に流入した熱媒体は、折り返し部２３で折り返して、流出部２２から流出する。 On the other end side of the heat exchanger 20, a folded-back portion 23 is provided in which the heat medium flowing in from the inflow portion 21 is folded back toward the outflow portion 22. In FIGS. 2 to 4, the right end of the heat exchanger 20 is the other end side of the heat exchanger 20. The folded-back portion 23 is provided inside the end plate 51. The heat medium that has flowed into the heat exchanger 20 from the inflow section 21 is folded back at the folded section 23 and flows out from the outflow section 22.

図５は、熱交換器２０における熱媒体流れ方向に直交する断面を示している。図５は、２つの電池セル１１と３つの熱交換部２０ａのみを示している。図５では、紙面垂直方向が熱媒体流れ方向となっている。 FIG. 5 shows a cross section of the heat exchanger 20 orthogonal to the heat medium flow direction. FIG. 5 shows only two battery cells 11 and three heat exchange units 20a. In FIG. 5, the direction perpendicular to the paper surface is the heat medium flow direction.

図５に示すように、熱交換器２０は、応力吸収部２４と側方部２５を有している。応力吸収部２４および側方部２５は、それぞれ板面が電池セル１１に対向している。応力吸収部２４および側方部２５は、それぞれ熱交換器２０の一端側から他端側に渡って設けられている。 As shown in FIG. 5, the heat exchanger 20 has a stress absorbing portion 24 and a side portion 25. The plate surfaces of the stress absorbing portion 24 and the side portion 25 face each other of the battery cell 11. The stress absorbing portion 24 and the side portion 25 are provided from one end side to the other end side of the heat exchanger 20, respectively.

熱交換部２０ａには、熱媒体流れ方向から見て中央付近に応力吸収部２４が設けられており、熱媒体流れ方向から見て応力吸収部２４の側方に側方部２５が設けられている。換言すれば、応力吸収部２４は、熱交換器２０の幅方向における中央部に設けられている。側方部２５は、熱交換器２０の幅方向における両端部に設けられている。 The heat exchange section 20a is provided with a stress absorbing section 24 near the center when viewed from the heat medium flow direction, and a side section 25 is provided on the side of the stress absorbing section 24 when viewed from the heat medium flow direction. There is. In other words, the stress absorbing portion 24 is provided at the central portion in the width direction of the heat exchanger 20. The side portions 25 are provided at both ends of the heat exchanger 20 in the width direction.

応力吸収部２４および側方部２５は隣接しており、並列して設けられている。本実施形態では、応力吸収部２４と側方部２５は一体的に構成されている。 The stress absorbing portion 24 and the side portion 25 are adjacent to each other and are provided in parallel. In the present embodiment, the stress absorbing portion 24 and the side portion 25 are integrally configured.

図５に示すように、応力吸収部２４のセル積層方向における厚みは、熱交換部２０ａにおける他の部位よりも薄くなっている。具体的には、応力吸収部２４のセル積層方向における厚みは、側方部２５よりも薄くなっている。つまり、応力吸収部２４は薄肉部であり、側方部２５は厚肉部である。 As shown in FIG. 5, the thickness of the stress absorbing portion 24 in the cell stacking direction is thinner than that of other portions in the heat exchange portion 20a. Specifically, the thickness of the stress absorbing portion 24 in the cell stacking direction is thinner than that of the side portion 25. That is, the stress absorbing portion 24 is a thin-walled portion, and the side portion 25 is a thick-walled portion.

図５では、電池セル１１が膨張した場合の板面を破線で示している。図５に示すように、電池セル１１が膨張すると、板面が熱交換器２０に向かって膨らむ。電池セル１１が膨張した場合には、板面の中央部の膨らみが最も大きくなる。 In FIG. 5, the plate surface when the battery cell 11 is expanded is shown by a broken line. As shown in FIG. 5, when the battery cell 11 expands, the plate surface expands toward the heat exchanger 20. When the battery cell 11 expands, the bulge at the center of the plate surface becomes the largest.

熱交換部２０ａにおいて、応力吸収部２４は電池セル１１の板面の中央部に対応した位置に設けられている。熱交換部２０ａにおいて、側方部２５は電池セル１１の板面の端部に対応した位置に設けられている。 In the heat exchange unit 20a, the stress absorbing unit 24 is provided at a position corresponding to the central portion of the plate surface of the battery cell 11. In the heat exchange portion 20a, the side portion 25 is provided at a position corresponding to the end portion of the plate surface of the battery cell 11.

電池セル１１が膨張していない状態で、側方部２５は電池セル１１の板面に接触しているのに対し、応力吸収部２４は電池セル１１の板面に接触していない。つまり、応力吸収部２４と電池セル１１の板面との間に所定の隙間が形成されている。 In the state where the battery cell 11 is not expanded, the side portion 25 is in contact with the plate surface of the battery cell 11, whereas the stress absorbing portion 24 is not in contact with the plate surface of the battery cell 11. That is, a predetermined gap is formed between the stress absorbing portion 24 and the plate surface of the battery cell 11.

本実施形態では、応力吸収部２４は、熱交換器２０における厚み方向の中心に設けられている。このため、応力吸収部２４の両側の面と、それぞれ対向する電池セル１１の板面との間に所定の隙間が形成されている。 In the present embodiment, the stress absorbing portion 24 is provided at the center of the heat exchanger 20 in the thickness direction. Therefore, a predetermined gap is formed between the surfaces on both sides of the stress absorbing portion 24 and the plate surfaces of the battery cells 11 facing each other.

電池セル１１の膨張態様は、電池セル１１の種類や形状などによって異なる。このため、応力吸収部２４の厚みや、熱交換器２０の幅方向における応力吸収部２４の長さは、任意に設定することができる。本実施形態では、応力吸収部２４の長さを熱交換器２０の幅方向長さの５０％程度としている。 The expansion mode of the battery cell 11 differs depending on the type and shape of the battery cell 11. Therefore, the thickness of the stress absorbing portion 24 and the length of the stress absorbing portion 24 in the width direction of the heat exchanger 20 can be arbitrarily set. In the present embodiment, the length of the stress absorbing portion 24 is about 50% of the length in the width direction of the heat exchanger 20.

図５、図６に示すように、熱交換器２０の内部には、熱媒体が流通する複数の熱媒体流路２０ｃが設けられている。図６に示すように、応力吸収部２４と側方部２５では、熱媒体流路２０ｃの熱媒体流れ方向が反対になっている。また、応力吸収部２４と側方部２５では、それぞれの熱媒体流路２０ｃの流路断面積の合計が等しくなっている。 As shown in FIGS. 5 and 6, a plurality of heat medium flow paths 20c through which heat media flow are provided inside the heat exchanger 20. As shown in FIG. 6, in the stress absorbing portion 24 and the side portion 25, the heat medium flow directions of the heat medium flow path 20c are opposite to each other. Further, in the stress absorbing portion 24 and the side portion 25, the total of the flow path cross-sectional areas of the respective heat medium flow paths 20c is equal.

熱媒体流れ方向において、応力吸収部２４は折り返し部２３の上流側に位置し、側方部２５は折り返し部２３の下流側に位置している。流入部２１から熱交換器２０の内部に流入した熱媒体は、応力吸収部２４の熱媒体流路２０ｃを流れる。応力吸収部２４の熱媒体流路２０ｃを流れた熱媒体は、折り返し部２３で折り返した後、側方部２５の熱媒体流路２０ｃを流れ、流出部２２から流出する。このため、応力吸収部２４と側方部２５では、熱媒体が逆方向に流れる。 In the heat medium flow direction, the stress absorbing portion 24 is located on the upstream side of the folded-back portion 23, and the side portion 25 is located on the downstream side of the folded-back portion 23. The heat medium that has flowed into the heat exchanger 20 from the inflow section 21 flows through the heat medium flow path 20c of the stress absorbing section 24. The heat medium that has flowed through the heat medium flow path 20c of the stress absorbing portion 24 flows back through the heat medium flow path 20c of the side portion 25 after being folded back at the folded-back portion 23, and flows out from the outflow portion 22. Therefore, the heat medium flows in the opposite directions in the stress absorbing portion 24 and the side portion 25.

このように、外部から流入した熱媒体は、応力吸収部２４を流れた後に側方部２５を流れる。応力吸収部２４の熱媒体流路２０ｃは上流側流路と位置付けられ、側方部２５の熱媒体流路２０ｃは下流側流路と位置付けられる。 In this way, the heat medium that has flowed in from the outside flows through the stress absorbing portion 24 and then through the side portion 25. The heat medium flow path 20c of the stress absorbing portion 24 is positioned as the upstream side flow path, and the heat medium flow path 20c of the side portion 25 is positioned as the downstream side flow path.

応力吸収部２４の熱媒体流路２０ｃには、流入部２１から流入した直後の比較的低温の熱媒体が流通する。側方部２５の熱媒体流路２０ｃには、電池セル１１と熱交換して温度上昇した熱媒体が流通する。このため、応力吸収部２４では、側方部２５よりも熱媒体が低温となっている。 A relatively low-temperature heat medium immediately after flowing in from the inflow section 21 flows through the heat medium flow path 20c of the stress absorbing section 24. A heat medium whose temperature has risen due to heat exchange with the battery cell 11 flows through the heat medium flow path 20c of the side portion 25. Therefore, in the stress absorbing portion 24, the heat medium is lower than that in the side portion 25.

図５、図６に示すように、熱媒体流路２０ｃは、仕切り部２０ｄで仕切られている。応力吸収部２４は、側方部２５よりも仕切り部２０ｄの間隔が広くなっている。つまり、熱交換器２０の幅方向において、応力吸収部２４は側方部２５よりも熱媒体流路２０ｃの長さが長くなっている。このため、外部応力が作用した場合に、応力吸収部２４は側方部２５よりも変形しやすくなっている。 As shown in FIGS. 5 and 6, the heat medium flow path 20c is partitioned by a partition portion 20d. The stress absorbing portion 24 has a wider interval between the partition portions 20d than the side portion 25. That is, in the width direction of the heat exchanger 20, the stress absorbing portion 24 has a longer heat medium flow path 20c than the side portion 25. Therefore, when an external stress is applied, the stress absorbing portion 24 is more easily deformed than the lateral portion 25.

以上説明した本実施形態の熱交換器２０では、電池セル１１の中央部に対応する部位に電池セル１１の膨張を吸収するための応力吸収部２４が設けられている。これにより、熱交換器２０自体の構造によって電池セル１１の膨張を吸収することができる。このため、電池セル１１の膨張を吸収するための他の部材を電池セル１１とともに積層する場合のように、装置全体の厚みが増大することを回避できる。 In the heat exchanger 20 of the present embodiment described above, a stress absorbing portion 24 for absorbing the expansion of the battery cell 11 is provided at a portion corresponding to the central portion of the battery cell 11. As a result, the expansion of the battery cell 11 can be absorbed by the structure of the heat exchanger 20 itself. Therefore, it is possible to avoid an increase in the thickness of the entire device as in the case where another member for absorbing the expansion of the battery cell 11 is laminated together with the battery cell 11.

特に、電池セル１１と熱交換部２０ａが拘束部材５２、５３、５４、５５によって固定されている場合には、電池セル１１の膨張によって拘束荷重に対する反力が生じることを抑制できる。この結果、拘束部材５２、５３、５４、５５で固定された電池セル１１および熱交換器２０に過大な応力がかかることを抑制できる。さらに、エンドプレート５０、５１や拘束部材５２、５３、５４、５５に高強度な材料や構造を採用する必要がなくなるため、装置が高コスト化することを回避できる。 In particular, when the battery cell 11 and the heat exchange portion 20a are fixed by the restraint members 52, 53, 54, 55, it is possible to suppress the generation of a reaction force against the restraint load due to the expansion of the battery cell 11. As a result, it is possible to prevent excessive stress from being applied to the battery cell 11 and the heat exchanger 20 fixed by the restraint members 52, 53, 54, 55. Further, since it is not necessary to adopt a high-strength material or structure for the end plates 50, 51 and the restraint members 52, 53, 54, 55, it is possible to avoid increasing the cost of the device.

また、本実施形態では、応力吸収部２４が熱交換部２０ａにおける他の部位より厚みが薄くなっている。これにより、電池セル１１の膨張を確実に吸収することができる。 Further, in the present embodiment, the stress absorbing portion 24 is thinner than the other portions in the heat exchange portion 20a. As a result, the expansion of the battery cell 11 can be reliably absorbed.

また、熱交換器２０の応力吸収部２４に対応する電池セル１１の中央部では、熱交換器２０と電池セル１１が接触しにくいため、熱抵抗が大きくなる。これに対し、本実施形態の熱交換器２０は、電池セル１１の中央部に対応する応力吸収部２４は電池セル１１の端部に対応する側方部２５よりも低温の熱媒体が流れるので、電池セル１１の中央部を効率よく冷却できる。これにより、電池セル１１の温度を均一化でき、電池セル１１に温度バラツキが発生することを抑制できる。 Further, in the central portion of the battery cell 11 corresponding to the stress absorbing portion 24 of the heat exchanger 20, the heat exchanger 20 and the battery cell 11 are difficult to come into contact with each other, so that the thermal resistance increases. On the other hand, in the heat exchanger 20 of the present embodiment, the stress absorbing portion 24 corresponding to the central portion of the battery cell 11 flows a heat medium having a lower temperature than the lateral portion 25 corresponding to the end portion of the battery cell 11. , The central portion of the battery cell 11 can be efficiently cooled. As a result, the temperature of the battery cell 11 can be made uniform, and the occurrence of temperature variation in the battery cell 11 can be suppressed.

また、本実施形態では、熱交換器２０の幅方向において、応力吸収部２４は側方部２５よりも熱媒体流路２０ｃの長さが長くなっており、応力吸収部２４は側方部２５よりも変形しやすくなっている。これにより、応力吸収部２４は側方部２５よりも電池セル１１の膨張による応力を吸収しやすくなっている。 Further, in the present embodiment, in the width direction of the heat exchanger 20, the stress absorbing portion 24 has a longer heat medium flow path 20c than the side portion 25, and the stress absorbing portion 24 has the side portion 25. It is easier to deform than. As a result, the stress absorbing portion 24 is more likely to absorb the stress due to the expansion of the battery cell 11 than the side portion 25.

（第２実施形態）
次に、本発明の本第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。 (Second Embodiment)
Next, the second embodiment of the present invention will be described. Hereinafter, only the parts different from the first embodiment will be described.

図７に示すように、本第２実施形態の熱交換器２０では、応力吸収部２４と電池セル１１の間に、伝熱弾性部２６が設けられている。伝熱弾性部２６としては、熱伝導性を有する弾性部材を用いている。伝熱弾性部２６によって、熱交換器２０の応力吸収部２４と電池セル１１との間の熱交換を促進することができる。電池セル１１が膨張した場合は、伝熱弾性部２６は電池セル１１の板面で押されて弾性変形し、電池セル１１の膨張を吸収可能となっている。 As shown in FIG. 7, in the heat exchanger 20 of the second embodiment, the heat transfer elastic portion 26 is provided between the stress absorbing portion 24 and the battery cell 11. As the heat transfer elastic portion 26, an elastic member having thermal conductivity is used. The heat transfer elastic portion 26 can promote heat exchange between the stress absorbing portion 24 of the heat exchanger 20 and the battery cell 11. When the battery cell 11 expands, the heat transfer elastic portion 26 is pushed by the plate surface of the battery cell 11 and elastically deforms, so that the expansion of the battery cell 11 can be absorbed.

第２実施形態によれば、応力吸収部２４と電池セル１１の間に伝熱弾性部２６を設けることで、電池セル１１の膨張を吸収しつつ、熱交換器２０の応力吸収部２４と電池セル１１との間の熱交換効率を向上させることができる。 According to the second embodiment, by providing the heat transfer elastic portion 26 between the stress absorbing portion 24 and the battery cell 11, the stress absorbing portion 24 of the heat exchanger 20 and the battery are absorbed while absorbing the expansion of the battery cell 11. The efficiency of heat exchange with the cell 11 can be improved.

（第３実施形態）
次に、本発明の本第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。 (Third Embodiment)
Next, the third embodiment of the present invention will be described. Hereinafter, only the parts different from each of the above embodiments will be described.

図８、図９に示すように、本第３実施形態の熱交換器２０では、応力吸収部２４と側方部２５が別体であり、応力吸収部２４と側方部２５は分離されている。つまり、熱交換器２０は、応力吸収部２４を構成する部材と側方部２５を構成する部材とからなる。 As shown in FIGS. 8 and 9, in the heat exchanger 20 of the third embodiment, the stress absorbing portion 24 and the side portion 25 are separate bodies, and the stress absorbing portion 24 and the side portion 25 are separated. There is. That is, the heat exchanger 20 includes a member constituting the stress absorbing portion 24 and a member constituting the side portion 25.

本第３実施形態によれば、応力吸収部２４と側方部２５を別体とすることで、応力吸収部２４と側方部２５が一体の場合よりも、応力吸収部２４と側方部２５との間の伝熱性能を低下させることができる。このため、応力吸収部２４を流れる熱媒体と側方部２５を流れる熱媒体との間の熱交換を抑制でき、応力吸収部２４を流れる熱媒体が側方部２５を流れる熱媒体から熱を受け取って温度上昇することを抑制できる。これにより、応力吸収部２４の熱媒体をできるだけ低温のまま流入部２１から離れた部位まで到達させることでき、積層された電池セル１１全体の温度を均一化できる。 According to the third embodiment, by separating the stress absorbing portion 24 and the side portion 25, the stress absorbing portion 24 and the side portion 25 are more than when the stress absorbing portion 24 and the side portion 25 are integrated. The heat transfer performance between the 25 and the 25 can be lowered. Therefore, heat exchange between the heat medium flowing through the stress absorbing portion 24 and the heat medium flowing through the side portion 25 can be suppressed, and the heat medium flowing through the stress absorbing portion 24 transfers heat from the heat medium flowing through the side portion 25. It is possible to suppress the temperature rise after receiving it. As a result, the heat medium of the stress absorbing portion 24 can be brought to a portion away from the inflow portion 21 while keeping the temperature as low as possible, and the temperature of the entire stacked battery cells 11 can be made uniform.

（第４実施形態）
次に、本発明の本第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。 (Fourth Embodiment)
Next, the fourth embodiment of the present invention will be described. Hereinafter, only the parts different from each of the above embodiments will be described.

本第４実施形態では、上記第３実施形態と同様、熱交換器２０の応力吸収部２４と側方部２５が別体として構成されている。また、応力吸収部２４の厚みは側方部２５よりも薄くなっている。 In the fourth embodiment, as in the third embodiment, the stress absorbing portion 24 and the side portion 25 of the heat exchanger 20 are configured as separate bodies. Further, the thickness of the stress absorbing portion 24 is thinner than that of the side portion 25.

図１０、図１１に示すように、本第４実施形態では、応力吸収部２４の熱交換部２０ａの間に２つの電池セル１１が配置されている。同様に、側方部２５の熱交換部２０ａの間に２つの電池セル１１が配置されている。 As shown in FIGS. 10 and 11, in the fourth embodiment, two battery cells 11 are arranged between the heat exchange portions 20a of the stress absorbing portion 24. Similarly, two battery cells 11 are arranged between the heat exchange portions 20a of the side portions 25.

本第４実施形態では、応力吸収部２４と側方部２５がセル積層方向にずれて配置されている。応力吸収部２４と側方部２５は、セル積層方向に電池セル１１の１個分ずれて配置されている。応力吸収部２４と側方部２５は、異なる組み合わせの電池セル１１の間に配置されている。 In the fourth embodiment, the stress absorbing portion 24 and the side portion 25 are arranged so as to be offset in the cell stacking direction. The stress absorbing portion 24 and the side portion 25 are arranged so as to be offset by one of the battery cells 11 in the cell stacking direction. The stress absorbing portion 24 and the side portion 25 are arranged between different combinations of battery cells 11.

図１２に示すように、熱交換器２０の幅方向において、応力吸収部２４ａに隣り合う端部には、スペーサ２７が設けられている。スペーサ２７は、隣り合う熱交換部２０ａの隙間を確保するための部材であり、高い剛性を有していることが望ましい。スペーサ２７としては、例えば合成樹脂や金属材料を用いることができる。 As shown in FIG. 12, a spacer 27 is provided at an end adjacent to the stress absorbing portion 24a in the width direction of the heat exchanger 20. The spacer 27 is a member for securing a gap between adjacent heat exchange portions 20a, and it is desirable that the spacer 27 has high rigidity. As the spacer 27, for example, a synthetic resin or a metal material can be used.

熱交換器２０の幅方向において、側方部２５に隣り合う中央部には、伝熱弾性部２８が設けられている。伝熱弾性部２８としては、熱伝導性を有する弾性部材を用いている。伝熱弾性部２８によって、熱交換器２０の側方部２５と電池セル１１との間の熱交換を促進することができる。電池セル１１が膨張した場合は、伝熱弾性部２８は電池セル１１の板面で押されて弾性変形し、電池セル１１の膨張を吸収可能となっている。 A heat transfer elastic portion 28 is provided at a central portion adjacent to the side portion 25 in the width direction of the heat exchanger 20. As the heat transfer elastic portion 28, an elastic member having thermal conductivity is used. The heat transfer elastic portion 28 can promote heat exchange between the side portion 25 of the heat exchanger 20 and the battery cell 11. When the battery cell 11 expands, the heat transfer elastic portion 28 is pushed by the plate surface of the battery cell 11 and elastically deforms, so that the expansion of the battery cell 11 can be absorbed.

スペーサ２７の厚みは、応力吸収部２４の厚みと同一となっている。このため、応力吸収部２４を挟む２つの電池セル１１の間隔は、応力吸収部２４の厚みと同一となっている。伝熱弾性部２８の厚みは側方部２５の厚みと同一となっている。このため、側方部２５を挟む２つの電池セル１１の間隔は、側方部２５の厚みと同一となっている。 The thickness of the spacer 27 is the same as the thickness of the stress absorbing portion 24. Therefore, the distance between the two battery cells 11 sandwiching the stress absorbing portion 24 is the same as the thickness of the stress absorbing portion 24. The thickness of the heat transfer elastic portion 28 is the same as the thickness of the side portion 25. Therefore, the distance between the two battery cells 11 sandwiching the side portion 25 is the same as the thickness of the side portion 25.

以上説明した本第４実施形態によれば、応力吸収部２４と側方部２５の位置をセル積層方向にずらすことで、応力吸収部２４を挟む２つの電池セル１１の間隔を側方部２５を挟む２つの電池セル１１の間隔よりも短くすることができる。これにより、電池温調装置１のセル積層方向の長さを短くすることができ、電池温調装置１を小型化することができる。 According to the fourth embodiment described above, by shifting the positions of the stress absorbing portion 24 and the side portion 25 in the cell stacking direction, the distance between the two battery cells 11 sandwiching the stress absorbing portion 24 is set to the side portion 25. It can be made shorter than the distance between the two battery cells 11 sandwiching the above. As a result, the length of the battery temperature control device 1 in the cell stacking direction can be shortened, and the battery temperature control device 1 can be miniaturized.

（第５実施形態）
次に、本発明の本第５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。 (Fifth Embodiment)
Next, the fifth embodiment of the present invention will be described. Hereinafter, only the parts different from each of the above embodiments will be described.

図１３、図１４に示すように、本第５実施形態では、応力吸収部２４に突起部２４ａが設けられている。突起部２４ａは、対向する電池セル１１に向かって突出するように設けられている。図１３、図１４は、突起部２４ａが応力吸収部２４の両側に設けられている例を示しているが、突起部２４ａは応力吸収部２４の少なくとも一方の面に設けられていればよい。 As shown in FIGS. 13 and 14, in the fifth embodiment, the stress absorbing portion 24 is provided with the protruding portion 24a. The protrusion 24a is provided so as to protrude toward the facing battery cell 11. 13 and 14 show an example in which the protrusions 24a are provided on both sides of the stress absorbing portion 24, but the protrusions 24a may be provided on at least one surface of the stress absorbing portion 24.

応力吸収部２４は、突起部２４ａを含めた厚みが側方部２５より薄くなっている。このため、電池セル１１が膨張していない状態で、突起部２４ａは電池セル１１の板面に接触していない。 The thickness of the stress absorbing portion 24 including the protrusion 24a is thinner than that of the side portion 25. Therefore, the protrusion 24a is not in contact with the plate surface of the battery cell 11 in a state where the battery cell 11 is not expanded.

以上説明した本第５実施形態では、応力吸収部２４に突起部２４ａを設けることで、電池セル１１の膨張を抑制できる。電池セル１１は膨張によって電気的性能が低下することから、突起部２４ａによって電池セル１１の膨張を抑制することで、電池セル１１の電気的性能の低下を抑制できる。さらに、応力吸収部２４に突起部２４ａを設けることで、応力吸収部２４の熱伝導性を向上させることができ、熱交換効率を向上させることができる。 In the fifth embodiment described above, the expansion of the battery cell 11 can be suppressed by providing the protrusion 24a on the stress absorbing portion 24. Since the electrical performance of the battery cell 11 deteriorates due to expansion, the deterioration of the electrical performance of the battery cell 11 can be suppressed by suppressing the expansion of the battery cell 11 by the protrusion 24a. Further, by providing the protrusion portion 24a on the stress absorbing portion 24, the thermal conductivity of the stress absorbing portion 24 can be improved, and the heat exchange efficiency can be improved.

（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。 (Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified as follows without departing from the spirit of the present invention. Moreover, the means disclosed in each of the above-described embodiments may be appropriately combined to the extent feasible.

例えば、上記第１実施形態では、応力吸収部２４が熱交換器２０における厚み方向の中心に位置しているが、図１５に示すように、応力吸収部２４が熱交換器２０の厚み方向の中心からずれていれもよい。図１５に示す例では、応力吸収部２４が図中の左側に偏って配置されており、図中の右側に対向する電池セル１１の膨張を効果的に吸収することが可能となる。このような応力吸収部２４が設けられた熱交換器２０は、電池セル１１の両側の板面のうち一方の板面が膨張する構成に好適に用いることができる。 For example, in the first embodiment, the stress absorbing portion 24 is located at the center of the heat exchanger 20 in the thickness direction, but as shown in FIG. 15, the stress absorbing portion 24 is located in the thickness direction of the heat exchanger 20. It may be off center. In the example shown in FIG. 15, the stress absorbing portions 24 are arranged unevenly on the left side in the drawing, and can effectively absorb the expansion of the battery cell 11 facing the right side in the drawing. The heat exchanger 20 provided with such a stress absorbing unit 24 can be suitably used in a configuration in which one of the plate surfaces on both sides of the battery cell 11 expands.

また、上記各実施形態では、熱交換器２０の内部を熱媒体が折り返して流れるようにしたが、熱交換器２０の内部を熱媒体が一方向に流れるようにしてもよい。 Further, in each of the above embodiments, the heat medium is folded back and flows inside the heat exchanger 20, but the heat medium may flow inside the heat exchanger 20 in one direction.

また、上記各実施形態では、熱交換器２０を蛇行状のサーペンタイン型としたが、熱交換器２０をサーペンタイン型以外の構成としてもよい。 Further, in each of the above embodiments, the heat exchanger 20 has a meandering serpentine type, but the heat exchanger 20 may have a configuration other than the serpentine type.

また、上記各実施形態では、応力吸収部２４を熱交換器２０の一端側から他端側に渡って設けたが、応力吸収部２４は少なくとも電池セル１１の板面と対向する熱交換部２０ａに設けられていればよい。 Further, in each of the above embodiments, the stress absorbing unit 24 is provided from one end side to the other end side of the heat exchanger 20, but the stress absorbing unit 24 is at least the heat exchange unit 20a facing the plate surface of the battery cell 11. It suffices if it is provided in.

１１ 電池セル
２０ 熱交換器
２０ａ 熱交換部
２０ｂ 接続部
２４ 応力吸収部
２４ａ 突起部
２５ 側方部
２６ 伝熱弾性部
５２〜５５ 拘束部材 11 Battery cell 20 Heat exchanger 20a Heat exchange part 20b Connection part 24 Stress absorption part 24a Protrusion part 25 Side part 26 Heat transfer elastic part 52 to 55 Restraint member

Claims (8)

積層された複数の電池セル（１１）と、
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）を有する熱交換器（２０）と、
前記電池セルおよび前記熱交換部を積層した状態で固定する拘束部材（５２〜５５）と、
を備え、
隣り合う前記熱交換部の間には、１以上の前記電池セルが配置されており、
前記熱交換部には、対向する前記電池セルの板面の中央部に対応する部位に前記電池セルの膨張を吸収する応力吸収部（２４）が設けられている電池温調装置。 A plurality of stacked battery cells (11) and
A heat exchanger (20) having a plurality of heat exchange units (20a) laminated together with the battery cell and exchanging heat between the heat medium flowing inside and the battery cell.
Restraint members (52 to 55) that fix the battery cell and the heat exchange portion in a laminated state, and
With
One or more of the battery cells are arranged between the adjacent heat exchange units.
A battery temperature control device in which the heat exchange unit is provided with a stress absorbing unit (24) that absorbs expansion of the battery cell at a portion corresponding to a central portion of a plate surface of the battery cell facing the battery cell. 前記応力吸収部の前記電池セルの積層方向における厚みは、前記熱交換部における他の部位よりも薄くなっている請求項１に記載の電池温調装置。 The battery temperature control device according to claim 1, wherein the thickness of the stress absorbing portion in the stacking direction of the battery cells is thinner than that of other portions in the heat exchange portion. 前記応力吸収部と前記電池セルとの間には、伝熱性を有する弾性部材からなる伝熱弾性部（２６）が設けられている請求項２に記載の電池温調装置。 The battery temperature control device according to claim 2, wherein a heat transfer elastic portion (26) made of an elastic member having heat transfer properties is provided between the stress absorbing portion and the battery cell. 前記熱交換部には、前記熱媒体の流れ方向から見て前記熱交換部の中央付近に前記応力吸収部が設けられ、前記熱媒体の流れ方向から見て前記応力吸収部の側方に側方部（２５）が設けられており、
前記応力吸収部は前記側方部よりも厚みが薄くなっている請求項２または３に記載の電池温調装置。 The heat exchange section is provided with the stress absorbing section near the center of the heat exchange section when viewed from the flow direction of the heat medium, and is lateral to the stress absorbing section when viewed from the flow direction of the heat medium. A square (25) is provided,
The battery temperature control device according to claim 2 or 3, wherein the stress absorbing portion is thinner than the side portion. 前記熱交換器は、内部を前記熱媒体が流れるとともに、隣接する前記熱交換部を接続する接続部（２０ｂ）を有しており、
前記熱交換部と前記接続部は、積層された前記電池セルの全体に渡って蛇行状に形成されており、
前記熱媒体は、前記熱交換器の一端側から他端側に向かって前記応力吸収部の内部を流れた後、前記他端側で折り返して前記一端側に向かって前記側方部の内部を流れる請求項４に記載の電池温調装置。 The heat exchanger has a connecting portion (20b) for connecting the adjacent heat exchange portions while the heat medium flows inside the heat exchanger.
The heat exchange portion and the connection portion are formed in a meandering shape over the entire stacked battery cells.
The heat medium flows inside the stress absorbing portion from one end side to the other end side of the heat exchanger, then folds back at the other end side and moves inside the side portion toward the one end side. The battery temperature control device according to claim 4. 前記熱交換部において、前記応力吸収部と前記側方部は別体として構成されている請求項５に記載の電池温調装置。 The battery temperature control device according to claim 5, wherein in the heat exchange section, the stress absorbing section and the side section are configured as separate bodies. 前記応力吸収部と前記側方部は、異なる組み合わせの前記電池セルの間に配置されている請求項４ないし６のいずれか１つに記載の電池温調装置。 The battery temperature control device according to any one of claims 4 to 6, wherein the stress absorbing portion and the side portion are arranged between the battery cells in different combinations. 前記応力吸収部の表面には、対向する前記電池セルに向かって突出する突起部（２４ａ）が設けられている請求項２ないし７のいずれか１つに記載の電池温調装置。 The battery temperature control device according to any one of claims 2 to 7, wherein a protrusion (24a) projecting toward the facing battery cell is provided on the surface of the stress absorbing portion.
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