JP2021114370A - Battery temperature control device - Google Patents
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Abstract
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、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。
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。 In the battery temperature control device of the above-mentioned prior art, the heat medium that exchanges heat with the battery cell in the heat exchanger becomes larger in temperature difference from the upstream side as it goes to the downstream side in the heat medium flow direction. As a result, a temperature distribution is generated in the battery module.
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。 In view of the above points, it is an object of the present invention to suppress the temperature distribution in the battery module in a battery temperature control device that adjusts the temperature of a battery module in which a plurality of battery cells are stacked by a heat exchanger through which a heat medium flows. do.
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。
In order to achieve the above object, the battery temperature control device according to
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。隣接する前記熱交換器は、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。 The heat exchanger has an inflow portion (21, 31) into which the heat medium flows in and an outflow portion (22, 32) in which the heat medium flows out. In the adjacent heat exchanger, the upstream portion near the inflow portion in the heat medium flow direction of one heat exchanger and the downstream portion close to the outflow portion in the heat medium flow direction of the other heat exchanger are thermally located. Is in contact with. Further, the downstream portion of one heat exchanger and the upstream portion of the other heat exchanger are in thermal contact with each other.
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。 As a result, the temperature distribution in the upstream side portion and the downstream side portion in the heat medium flow direction can be suppressed in each of the plurality of adjacent heat exchangers. As a result, the temperature of the battery cells constituting the battery module can be equalized, and the temperature distribution of the battery module can be suppressed.
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）
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。
(First Embodiment)
Hereinafter, the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1 to 4, the battery
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
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。
The plurality of
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。
Any type of battery can be used as the
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。
A set of
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。
A set of
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。
A heat medium circulates inside the
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。
The
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。
The
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。
In this embodiment, a plurality of types of
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。
The battery
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。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
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。
As shown in FIG. 5, the
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。
The
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。
The
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。
In the
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。
In the cell stacking direction, the
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。
The battery
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。
One or more
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。
The width direction of the
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。
In the plurality of
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。
The
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。
The
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。
The inflow side end of the
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。
Inside the
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。
The
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。
The heat medium that has flowed in from the
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。
The heat medium that has flowed in from the
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。
In the
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。
In FIGS. 2 to 4, the
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。
In FIGS. 2 to 4, the
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。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
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。
In the present embodiment, the
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。
That is, in the
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。
As described above, when the
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。
In the present embodiment described above, the battery
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。
Further, in the present embodiment, the contact areas of the
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。
Further, in the present embodiment, the plurality of
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。
Further, in the present embodiment, by providing a plurality of
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。
Further, in the present embodiment, the
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。
Further, in the present embodiment, as the
（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。
(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.
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。
The battery
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。
As shown in FIGS. 9, 10 and 12, the
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。
The plurality of heat
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。
In FIGS. 10 and 11, the heat medium flow direction of the first
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。
In the second embodiment, a plurality of first
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。
It is sufficient that one or more first
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。
As shown in FIG. 11, the
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。
The
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。
The
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。
One end side of the
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。
Inside the
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。
The first
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。
The heat medium that has flowed in from the
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。
The heat medium flowing in from the
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。
In FIGS. 9 to 11, the
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。
In FIGS. 9 to 11, the
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。
In the first
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。
As shown in FIGS. 9, 10 and 12, the first
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。
In the
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。
That is, in the adjacent heat
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。
As a result, heat can be transferred between the portion where the temperature of one of the heat
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。
In the second embodiment described above, the battery
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。
Further, in the present embodiment, in a plurality of heat
（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。
(Third Embodiment)
Next, a third 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。
As shown in FIGS. 13 and 14, in the third embodiment, the
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。
As shown in FIG. 14, the surfaces of the
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。
In the third embodiment, the
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。
Further, in the third embodiment, when the
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。
Further, in the third embodiment, since the
（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。
(Fourth Embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. Hereinafter, only the parts different from each of the above embodiments will be described.
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。
As shown in FIG. 15, in the fourth embodiment, one
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。
The
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。
As shown in FIG. 16, the
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。
In the fourth embodiment, the heat medium flow of the first
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。
The
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。
These
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。
The first
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。
In the
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。
In the fourth embodiment described above, the battery
（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、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。
For example, in the first embodiment, the plurality of
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。
Further, in the third embodiment, the plurality of
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。
Further, in the first to third embodiments, one
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。
Further, in the first and third embodiments, the heat medium of the
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。
Further, in the second embodiment, the heat medium of the heat
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。
Further, in the fourth embodiment, the heat medium flow in the heat
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。
Specifically, the first
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。 10 ... Battery module, 11 ... Battery cell, 20, 30, 40, 50 ... Heat exchanger, 21, 31, 41, 43, 51, 53 ... Inflow part, 22, 32, 42, 44, 52, 54 ... Outflow Parts, 20a, 30a, 40c ... Heat exchange parts, 40a, 50a ... First heat medium passages, 40b, 50b ... Second heat medium passages.
Claims (6)
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いる電池温調装置。 A battery module (10) having a plurality of stacked battery cells (11),
A plurality of heat exchangers (20, 30) that exchange heat between the heat medium flowing inside and the battery cell,
With
The heat exchanger has an inflow portion (21, 31) into which the heat medium flows in and an outflow portion (22, 32) in which the heat medium flows out.
Adjacent heat exchangers are located at an upstream portion of one of the heat exchangers near the inflow portion in the flow direction of the heat medium and at the outflow portion of the other heat exchanger in the flow direction of the heat medium. A battery temperature control device in which a nearby downstream portion is in thermal contact, and the downstream portion of one of the heat exchangers is in thermal contact with the upstream portion of the other heat exchanger.
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。 In the adjacent heat exchanger, the flow direction of the heat medium is opposite.
The inflow portion of one of the heat exchangers and the outflow portion of the other heat exchanger are provided on the same side in the stacking direction of the battery cells, and the outflow portion of one of the heat exchangers and the other of the outflow portions. The battery temperature control device according to claim 1, wherein the inflow portion of the heat exchanger is provided on the same side in the stacking direction of the battery cells.
内部を流れる熱媒体が流れる複数の熱媒体通路（４０ａ、４０ｂ、５０ａ、５０ｂ）を有し、前記熱媒体と前記電池セルとを熱交換する複数の熱交換器（４０、５０）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、５１、５３）と、前記熱媒体が流出する流出部（４２、５２、５４）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いる電池温調装置。 A battery module (10) having a plurality of stacked battery cells (11),
A plurality of heat exchangers (40, 50) having a plurality of heat medium passages (40a, 40b, 50a, 50b) through which a heat medium flowing inside flows and exchanging heat between the heat medium and the battery cell.
With
The heat exchanger has an inflow portion (41, 51, 53) into which the heat medium flows in, and an outflow portion (42, 52, 54) through which the heat medium flows out.
The adjacent heat medium passages are located on the upstream side of one of the heat medium passages near the inflow portion in the flow direction of the heat medium and on the outflow portion of the other heat medium passage in the flow direction of the heat medium. A battery temperature control device in which a near downstream portion is in thermal contact with the downstream portion of one of the heat medium passages and the other upstream portion of the heat medium passage is in thermal contact.
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。 In the adjacent heat medium passage, the flow direction of the heat medium is opposite to that of the heat medium passage.
The inflow portion of one of the heat medium passages and the outflow portion of the other heat medium passage are provided on the same side in the stacking direction of the battery cells, and the outflow portion of one of the heat medium passages and the other of the outflow portions of the heat medium passage. The battery temperature control device according to claim 4, wherein the inflow portion of the heat medium passage is provided on the same side in the stacking direction of the battery cells.
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いる請求項１ないし５のいずれか１つに記載の電池温調装置。 The heat exchanger has a plurality of heat exchange units (20a, 30a, 40c) that are laminated together with the battery cell and exchange heat between the heat medium flowing inside and the battery cell.
The heat medium is designed to continuously flow through the plurality of heat exchange units.
The battery temperature control device according to any one of claims 1 to 5, wherein the heat exchanger is provided in a meandering shape over the entire battery module.
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2020
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