JP2023000118A - 電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】複数の電池を蛇行形状の冷却管で冷却する電池モジュールにおいて、複数の電池と冷却管を拘束する拘束荷重を低く抑えつつ電池と冷却管の密着性を確保するのに有効な技術を提供する。【解決手段】電池モジュール１０１は、第１方向Ｘに隙間Ｓを隔てて配置される複数の電池１０と、複数の電池１０を冷却する冷却管２０と、複数の電池１０と冷却管２０を第１方向Ｘに拘束する拘束部３０と、を備え、冷却管２０は、複数の熱交換部２１と複数の湾曲部２４とを組み合わせて蛇行形状をなすように構成されており、湾曲部２４は、拘束部３０から受ける拘束荷重Ｆに応じて第１方向Ｘに曲がり変形可能であり、第１方向Ｘの曲げ剛性について比較湾曲部を下回るように構成されており、比較湾曲部は、湾曲部２４を、仮に、熱交換部２１と同一の材料で同一の断面形状を有するように構成したとしたときに得られるものと定義される。【選択図】図２

Description

本発明は、電池モジュールに関する。

下記特許文献１には、複数の電池と、各電池を冷却する冷却管としての冷却ブラダと、を有する電池スタックアセンブリが開示されている。この電池スタックアセンブリにおいて、複数の電池は間隔を空けて積層配置されており、冷却ブラダは隣接する２つの電池の間に介装される平面部と平面部同士を繋ぐ屈曲部とを有する蛇行形状をなしている。冷却ブラダは管内に冷却用の熱媒体が流れる管形状であり、各電池を冷却ブラダの平面部で両面から挟み込むことによって、電池と平面部の管内を流れる熱媒体との間で熱交換を行うように構成されている。

特許第４５１０４６７号公報

上記電池スタックアセンブリにおいて、電池の冷却性能の向上を図るためには、電池に対する冷却ブラダの平面部の密着性を高めるのが好ましい。このためには、電池と冷却ブラダを拘束する拘束荷重を上げるのが有効であるが、その分、冷却ブラダの屈曲部に生じる反力が高くなる。したがって、拘束荷重を上げるために、組付け時に冷却ブラダを屈曲部に生じる反力に抗して圧縮方向に強く押圧する必要がある。この場合、組付け作業時の作業性が悪化するという問題や、屈曲部の反力に抗して拘束荷重を上げるための構造を追加することによって体格が大きくなるという問題などが生じ得る。そこで、この種の電池モジュールを設計する際には、電池と冷却管を拘束する拘束荷重が低くても電池と冷却管を所望の高いレベルで密着させることができる技術が要請される。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、複数の電池を蛇行形状の冷却管で冷却する電池モジュールにおいて、複数の電池と冷却管を拘束する拘束荷重を低く抑えつつ電池と冷却管の密着性を確保するのに有効な技術を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、
厚み方向（Ｘ）に隙間（Ｓ）を隔てて配置される複数の電池（１０）と、
上記複数の電池を冷却する冷却管（２０）と、
上記複数の電池と上記冷却管を上記厚み方向に拘束する拘束部（３０）と、
を備え、
上記冷却管は、上記隙間に介装される熱交換部（２１）と、互いに隣接する２つの上記熱交換部の端部同士を繋ぐように湾曲状に延びる湾曲部（２４）と、を有し、複数の上記熱交換部と複数の上記湾曲部とを組み合わせて蛇行形状をなすように構成されており、
上記湾曲部は、上記拘束部から受ける拘束荷重（Ｆ）に応じて上記厚み方向に曲がり変形可能であり、上記厚み方向の曲げ剛性について比較湾曲部（２４Ｃ）を下回るように構成されており、
上記比較湾曲部は、上記湾曲部を、仮に、上記熱交換部と同一の材料で同一の断面形状を有するように構成したときに得られるものと定義される、電池モジュール（１０１，１０２，１０３，１０４，１０５）、
にある。

上述の態様の電池モジュールにおいて、複数の電池のそれぞれが厚み方向に隙間を隔てて配置される。複数の電池を冷却する冷却管は、複数の熱交換部と複数の湾曲部とを組み合わせることによって蛇行形状をなしている。各熱交換部は、２つの電池の間の隙間に介装されることによって電池を挟み込んで電池との間で冷却のための熱交換を行う。各湾曲部は、互いに隣接する２つの熱交換部の端部同士を繋ぐように湾曲状に延びている。複数の湾曲部を設けることによって、複数の熱交換部に連続的に冷媒が流れる冷媒流路が形成される。

複数の電池と冷却管は、拘束部によって複数の電池の厚み方向に拘束される。拘束部を設けることよって、各電池と冷却管の熱交換部とを密着させて電池の冷却性能を向上させることができる。このとき、冷却管の各湾曲部は、拘束部から受ける拘束荷重に応じて、複数の電池の厚み方向に曲がり変形可能とされているため、拘束部による拘束荷重が強まるほどに各湾曲部に反力が生じる。このため、電池と冷却管の熱交換部との密着性を高めるために拘束荷重を上げると、これに応じて湾曲部の反力も上がることになる。

そこで、電池の厚み方向の湾曲部の曲げ剛性が、熱交換部と同一の材料で同一の断面形状を有する比較湾曲部の同方向の曲げ剛性を下回るようにする。比較湾曲部は、２つの熱交換部の端部同士を繋ぐという機能を有する点で湾曲部と一致する一方で、電池の厚み方向の曲げ剛性が湾曲部よりも高い高剛性湾曲部であるという点で湾曲部と相違している。

これにより、冷却管の熱交換部の端部同士を比較湾曲部で繋ぐ構造に比べて、拘束部による拘束荷重に対して生じる、湾曲部の反力を低く抑えることができる。したがって、湾曲部の反力が上がることによって生じる、組付け作業時の作業性が悪化するという問題や拘束部が大型化するという問題を回避できる。このとき、拘束部による拘束荷重を低く抑えた場合でも、電池と冷却管の熱交換部との間の高い密着性を確保することが可能になる。

以上のごとく、上述の態様によれば、複数の電池を蛇行形状の冷却管で冷却する電池モジュールにおいて、複数の電池と冷却管を拘束する拘束荷重を低く抑えつつ電池と冷却管の密着性を確保するのに有効な技術を提供することができる。

なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、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り、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

実施形態１の電池モジュールの斜視図。 図１の電池モジュールの平面図。 図１中の冷却管の斜視図。 図３の冷却管の平面図。 図２中の冷却管の第１熱交換部を矢印Ｘ１で示す矢視方向からみた図。 図２中の冷却管の第２熱交換部を矢印Ｘ１で示す矢視方向からみた図。 図２中の冷却管の第３熱交換部を矢印Ｘ２で示す矢視方向からみた図。 図４のVIII-VIII線矢視断面図。 実施形態１の電池モジュールの性能を比較例ものと比較して示す図。 実施形態２の電池モジュールの平面図。 実施形態２の電池モジュールの性能を実施形態１のものと比較して示す図。 実施形態３の電池モジュールの平面図。 実施形態４の電池モジュールを部分的に示す平面図。 実施形態５の電池モジュールを部分的に示す平面図。

以下、電池モジュールの実施形態について、図面を参照しつつ説明する。この電池モジュールは、電動機器の電力源として使用され、典型的には、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載されるモータの駆動源として好適に使用される。

なお、本明細書では、特に断わらない限り、電池モジュールを構成する電池の厚み方向である第１方向を矢印Ｘで示し、電池の幅方向である第２方向を矢印Ｙで示し、電池の高さ方向である第３方向を矢印Ｚで示すものとする。

また、電池モジュールは、その搭載状況に応じて位置や姿勢が変化するため、電池モジュールの上下については特に限定されないが、関連する図面では、便宜上、電池に端子が設けられている側を電池モジュールの高さ方向の上方と定義し、その反対側を電池モジュールの高さ方向の下方と定義している。

（実施形態１）
図１及び図２に示されるように、実施形態１の電池モジュール１０１は、複数の電池１０と、冷却管２０と、拘束部３０と、を備えている。

複数の電池１０は、電池１０の厚み方向である第１方向Ｘに隙間Ｓを隔てて配置された電池構造体として構成されている。この電池構造体において、複数の電池１０が隙間Ｓを隔てて第１方向Ｘに積層されている。このため、第１方向Ｘを「積層方向」ということもできる。第１方向Ｘに隣接する２つの電池１０の間に隙間Ｓが形成されており、各隙間Ｓに冷却管２０の熱交換部２１（図２を参照）が介装されている。

電池１０は、第１方向Ｘの厚みが一様である扁平な板状部材（断面形状が矩形の箱状部材）である。電池１０は、外装ケースの上部から上方へ突出する一対の端子５１を備えている。電池１０は、一対の端子５１を通じて外部機器（図示省略）に電気的に接続される。複数の電池１０は、互いに同一形状を有する。

なお、電池構造体を構成する電池１０の数は特に限定されるものでなく、適宜の数の電池１０を使用することができる。電池モジュール１０１の蓄電容量を増やすためには、電池１０の数を増やすのが好ましい。電池１０の種類は特に限定されないが、一例として、正極と負極の間をリチウムイオンが移動することによって充電や放電を行うリチウムイオン二次電池を電池１０として使用することができる。

冷却管２０は、複数の電池１０を冷却する冷却器であり、管内に冷媒を流すことができるように構成されている。冷却管２０は、複数の熱交換部２１と複数の湾曲部２４とを組み合わせて蛇行形状をなすように構成されている。冷却管２０は、複数の熱交換部２１を複数の湾曲部２４を介して直列接続するように構成されている。これにより、複数の熱交換部２１の冷媒流路が直列化される。

冷却管２０は、ステンレス、アルミニウム、炭素鋼などを含有する金属材料によって構成されている。電池１０の冷却性能を向上させるためには、冷却管２０の材料に熱伝導率の高い金属材料を使用するのが好ましい。

熱交換部２１は、冷却管２０の各部位のうち、２つの電池１０の間の隙間Ｓに介装される部位である。湾曲部２４は、冷却管２０の各部位のうち、互いに隣接する２つの熱交換部２１の端部同士を繋ぐように湾曲状に延びる部位である。湾曲部２４の内周径（内周面の曲率半径の２倍の寸法）は、隣接する２つの熱交換部２１の第１方向Ｘの間隔に概ね一致している。

なお、ここでいう「湾曲状」には、弓なりのように曲線状に曲がる形態は勿論、概ね直角に屈曲するように折れ曲がる形態なども広く包含される。

冷却管２０の管内に流す冷媒は特に限定されないが、典型的には、水やアンモニア等の自然冷媒、エチレングリコール系の不凍液を混入した水、フロリナート（登録商標）等のフッ化炭素系冷媒、ＨＣＦＣ１２３、ＨＦＣ１３４ａ等のフロン系冷媒、メタノール、アルコール等のアルコール系冷媒、アセトン等のケトン系冷媒等を用いるのが好ましい。

拘束部３０は、複数の電池１０と冷却管２０を第１方向Ｘに一体状に拘束するためのものである。この拘束部３０は、２つのエンドプレート３１，３２と、連結バンド３３と、を備えている。

２つのエンドプレート３１，３２は、冷却管２０を間に挟んで互いに平行に配置されている。このとき、エンドプレート３１は、第１方向Ｘを厚み方向とする板状部材であり、冷却管２０の第１方向Ｘの一端側の熱交換部２１に当接している。また、エンドプレート３２は、エンドプレート３１と同様の板状部材であり、冷却管２０の第１方向Ｘの他端側の熱交換部２１に当接している。２つのエンドプレート３１，３２はいずれも、第２方向Ｙの幅寸法が、電池１０の第２方向Ｙの幅寸法を上回るように構成されている。

連結バンド３３は、エンドプレート３１とエンドプレート３２の第２方向Ｙの両端部同士を連結するためのものであり、第１方向Ｘに延びている。連結バンド３３は、第１方向Ｘに弾性変形可能な材料からなる。これにより、連結バンド３３は２つのエンドプレート３１，３２を互いに近づけるように弾性付勢する。その結果、冷却管２０は、２つのエンドプレート３１，３２から拘束荷重Ｆ（図２を参照）を受けて第１方向Ｘに圧縮されている。連結バンド３３による拘束荷重Ｆが強まるほどに、複数の電池１０と冷却管２０の拘束力が高まり、各電池１０と冷却管２０との密着性が高まる。

図３及び図４に示されるように、本実施形態では、冷却管２０の複数の熱交換部２１には、第１方向Ｘの一端側の第１熱交換部２１Ａと、第１方向Ｘの他端側の第３熱交換部２１Ｃと、第１熱交換部２１Ａと第３熱交換部２１Ｃの間に位置する複数（本実施形態では９つ）の第２熱交換部２１Ｂと、が含まれている。

第１熱交換部２１Ａには、流入口２０ａと流出口２０ｂが設けられている。流入口２０ａは、冷却管２０に冷媒が流入する開口であり、冷却管２０における冷媒流路の最上流領域である。流出口２０ｂは、冷却管２０から冷媒が流出する開口であり、冷却管２０における冷媒流路の最下流領域である。

また、本実施形態では、冷却管２０の複数の湾曲部２４には、２つの熱交換部２１の第２方向Ｙの一端側の端部同士を繋ぐ第１湾曲部２４Ａと、２つの熱交換部２１の第２方向Ｙの他端側の端部同士を繋ぐ第２湾曲部２４Ｂと、が含まれている。

湾曲部２４Ａ，２４Ｂはいずれも、拘束部３０から受ける拘束荷重Ｆ（図２を参照）に応じて第１方向Ｘに弾性的に曲がり変形可能であり、第１方向Ｘについて所定の曲げ剛性を有するように構成されている。湾曲部２４Ａ，２４Ｂの曲げ剛性は、断面二次モーメントとヤング率の積で示される。ここで、「断面二次モーメント」は、第１方向Ｘの曲げモーメントに対する湾曲部２４Ａ，２４Ｂの変形のしにくさを表す指標である。また、「ヤング率」は、フックの法則が成立する弾性範囲における第１方向Ｘのひずみと応力の比例定数を表す指標である。

図３及び図５に示されるように、第１熱交換部２１Ａの管内空間は、冷媒流れ方向が互いに逆向きとなるように区画された２つの冷媒流路２２，２３に区画されている。第１熱交換部２１Ａの冷媒流路２２は、流入口２０ａに連通する順方向冷媒流路であり、冷媒流路２３に対して第３方向Ｚの上方に配置されている。この冷媒流路２２には、流入口２０ａから流入した冷媒が第２方向Ｙに沿って冷媒流れ方向Ｄ１に流れる。第１熱交換部２１Ａの冷媒流路２３は、流出口２０ｂに連通する逆方向冷媒流路であり、冷媒流路２２に対して第３方向Ｚの下方に配置されている。この冷媒流路２３には、冷媒が冷媒流路２２とは逆向きの冷媒流れ方向Ｄ２に流出口２０ｂに向けて流れる。第３方向Ｚを上下方向としたとき、第１熱交換部２１Ａには上下二段の冷媒流路２２，２３が設けられている。

また、第１湾曲部２４Ａの管内空間は２つの冷媒流路２５，２６に区画されている。第１湾曲部２４Ａの冷媒流路２５は、第１熱交換部２１Ａの冷媒流路２２に連通する流路であり、冷媒流路２６に対して第３方向Ｚの上方に配置されている。この冷媒流路２５には、第１熱交換部２１Ａの冷媒流路２２から流入した冷媒が流れる。第１湾曲部２４Ａの冷媒流路２６は、第１熱交換部２１Ａの冷媒流路２３に連通する流路であり、冷媒流路２５に対して第３方向Ｚの下方に配置されている。この冷媒流路２６には、冷媒が冷媒流路２５とは逆向きに、第１熱交換部２１Ａの冷媒流路２３に向けて流れる。第１湾曲部２４Ａには、第１熱交換部２１Ａと同様に上下二段の冷媒流路２５，２６が設けられている。

図５に示されるように、第１熱交換部２１Ａは、便宜上、ハッチングで示す熱交換面ＨＥを有する。第１熱交換部２１Ａは、熱交換面ＨＥにおいて電池１０の第１方向Ｘの対向面である被冷却面１２と直に面接触するように構成されている。電池１０の被冷却面１２は、第１熱交換部２１Ａの熱交換面ＨＥとの間での熱交換によって冷却される。

熱交換面ＨＥは、一定の面圧以上の面圧で電池１０の被冷却面１２に接触する接触面である。電池１０に対する第１熱交換部２１Ａの対向面（電池１０に接触可能な面）のうち熱交換面ＨＥが占める面積の割合が増えることによって、電池１０に対する第１熱交換部２１Ａの密着率が高くなる。

図３及び図６に示されるように、第２熱交換部２１Ｂの管内空間は、第１熱交換部２１Ａの場合と同様の２つの冷媒流路２２，２３に区画されている。また、第２湾曲部２４Ｂの管内空間は、第１湾曲部２４Ａの場合と同様の２つの冷媒流路２５，２６に区画されている。第２熱交換部２１Ｂの冷媒流路２２は、その上流側が第１湾曲部２４Ａの冷媒流路２５に連通しており、その下流側が第２湾曲部２４Ｂの冷媒流路２５に連通している。この冷媒流路２２には、第１湾曲部２４Ａの冷媒流路２５から流入した冷媒が第２湾曲部２４Ｂの冷媒流路２５に向けて冷媒流れ方向Ｄ１に流れる。第２熱交換部２１Ｂの冷媒流路２３は、その上流側が第２湾曲部２４Ｂの冷媒流路２６に連通しており、その下流側が第１湾曲部２４Ａの冷媒流路２６に連通している。この冷媒流路２３には、第２湾曲部２４Ｂの冷媒流路２６から流入した冷媒が第１湾曲部２４Ａの冷媒流路２６に向けて冷媒流れ方向Ｄ２に流れる。

図６に示されるように、第２熱交換部２１Ｂは、第１熱交換部２１Ａの場合と同様に、熱交換面ＨＥにおいて電池１０の被冷却面１２と面接触するように構成されている。電池１０の被冷却面１２は、第２熱交換部２１Ｂの熱交換面ＨＥとの間での熱交換によって冷却される。

図３及び図７に示されるように、第３熱交換部２１Ｃの管内空間は、第１熱交換部２１Ａの場合と同様の２つの冷媒流路２２，２３に加えて、冷媒流れ方向を反転させるための冷媒流路２７に区画されている。第３熱交換部２１Ｃの冷媒流路２２は、その上流側が第２湾曲部２４Ｂの冷媒流路２５に連通しており、その下流側が冷媒流路２７に連通している。この冷媒流路２２には、第２湾曲部２４Ｂの冷媒流路２５から流入した冷媒が冷媒流路２７に向けて冷媒流れ方向Ｄ１に流れる。第３熱交換部２１Ｃの冷媒流路２３は、その上流側が冷媒流路２７に連通しており、その下流側が第２湾曲部２４Ｂの冷媒流路２６に連通している。この冷媒流路２３には、冷媒流路２７で折り返して冷媒流れ方向が反転した冷媒が第２湾曲部２４Ｂに向けて冷媒流れ方向Ｄ２に流れる。

図７に示されるように、第３熱交換部２１Ｃは、熱交換部２１Ａ，２１Ｂの場合と同様に、熱交換面ＨＥにおいて電池１０の被冷却面１２と面接触するように構成されている。電池１０の被冷却面１２は、第３熱交換部２１Ｃの熱交換面ＨＥとの間での熱交換によって冷却される。

本実施形態の冷却管２０では、第３熱交換部２１Ｃで冷媒が折り返して流れるように冷媒流路が上下二段に形成されているため、冷媒流路が一段である場合に比べて冷媒流路が長くなり冷媒の線流速が大きくなる。

図８に示されるように、第２熱交換部２１Ｂは、隔壁２２ｂを隔てて互いに分割された複数の分割流路２２ａによって冷媒流路２２を形成し、隔壁２３ｂを隔てて互いに分割された複数の分割流路２３ａによって冷媒流路２３を形成するように構成されている。なお、便宜上、分割流路２２ａと分割流路２３ａのうち分割流路２２ａのみにハッチングを付している。本構成によれば、電池１０が使用時に第１方向Ｘに膨張する場合を想定して、この膨張に対抗し得る強度を実現する目的で、第２熱交換部２１Ｂの剛性を高めるのに有効である。なお、特に図示しないものの、他の熱交換部２１Ａ，２１Ｃも本構成と同様の構成を有している。

次に、上述の実施形態１の作用効果について説明する。

上記構成の電池モジュール１０１において、複数の電池１０のそれぞれが第１方向Ｘに隙間Ｓを隔てて配置される。複数の電池１０を冷却する冷却管２０は、複数の熱交換部２１と複数の湾曲部２４とを組み合わせることによって蛇行形状をなしている。各熱交換部２１は、２つの電池１０の間の隙間Ｓに介装されることによって電池１０を挟み込んで電池１０との間で冷却のための熱交換を行う。各湾曲部は、互いに隣接する２つの熱交換部の端部同士を繋ぐように湾曲状に延びている。複数の湾曲部２４を設けることによって、複数の熱交換部２１に連続的に冷媒が流れる冷媒流路２２，２３が形成される。

複数の電池１０と冷却管２０は、拘束部３０によって第１方向Ｘに拘束される。拘束部３０を設けることよって、各電池１０と冷却管２０の熱交換部２１とを密着させて電池１０の冷却性能を向上させることができる。このとき、冷却管２０の各湾曲部２４は、拘束部３０から受ける拘束荷重Ｆに応じて、第１方向Ｘに曲がり変形可能とされているため、拘束部３０による拘束荷重Ｆが強まるほどに各湾曲部２４に反力が生じる。このため、電池１０と冷却管２０の熱交換部２１との密着性を高めるために拘束荷重Ｆを上げると、これに応じて湾曲部２４の反力も上がることになる。

図９に示されるように、本実施形態では、湾曲部２４との比較のための比較湾曲部２４Ｃを定義し、湾曲部２４（第１湾曲部２４Ａ及び第２湾曲部２４Ｂ）を、その第１方向Ｘの曲げ剛性が、比較湾曲部２４Ｃの第１方向Ｘの曲げ剛性を下回るように構成している。具体的には、曲げ剛性を導出するための指標の１つである断面二次モーメントについて、湾曲部２４Ａ，２４Ｂが比較湾曲部２４Ｃを下回るようになっている。

なお、冷却管２０を第１方向Ｘに弾性変形可能な構造のばね部材として捉えることもできる。この場合、冷却管２０の湾曲部２４のばね定数（拘束荷重Ｆに対する第１方向Ｘの変位）を、上述の断面二次モーメントに比例するパラメータとすることができる。ばね部材が相対的に小さいことは、実質的に、断面二次モーメントが相対的に小さいことと同義である。このため、冷却管２０をばね部材とした場合、湾曲部２４Ａ，２４Ｂは、ばね部材について比較湾曲部２４Ｃを下回るようになっている。

ここで、比較湾曲部２４Ｃとして、冷却管２０の熱交換部２１と同一の材料で同一の断面形状を有する湾曲部を想定している。即ち、比較湾曲部２４Ｃは、湾曲部２４を、仮に、熱交換部２１と同一の材料で同一の断面形状を有する部材によって構成したときに得られるものと定義される。この場合、比較湾曲部２４Ｃは、２つの熱交換部２１の端部同士を繋ぐという機能を有する点で湾曲部２４Ａ，２４Ｂと一致する一方で、低剛性湾曲部である湾曲部２４Ａ，２４Ｂに比べて曲げ剛性が高い高剛性湾曲部であるという点で湾曲部２４Ａ，２４Ｂと相違している。

これにより、冷却管２０の熱交換部２１の端部同士を比較湾曲部２４Ｃで繋ぐ構造に比べて、拘束部３０による拘束荷重Ｆに対して生じる、湾曲部２４Ａ，２４Ｂの反力を低く抑えることができる。したがって、湾曲部２４Ａ，２４Ｂの反力が上がることによって生じる、組付け作業時の作業性が悪化するという問題や拘束部３０が大型化するという問題を回避できる。

図９のグラフが参照されるように、拘束部３０による拘束荷重ＦをＦａからＦｂへと下げることができ、拘束荷重Ｆを下げても所望の密着率を確保することが可能になる。ここでいう「密着率」は、前述のように、電池１０に対する熱交換部２１の対向面（電池１０に接触可能な面）のうち熱交換面ＨＥが占める面積の割合として定義される。したがって、拘束部３０による拘束荷重ＦをＦａよりも低いＦｂに抑えた場合でも、電池１０と冷却管２０の熱交換部２１との間の高い密着性を確保することが可能になる。

以上のように、上述の実施形態１の電池モジュール１０１によれば、複数の電池１０と冷却管２０を拘束する拘束荷重Ｆを低く抑えつつ電池１０と冷却管２０の密着性を確保することができる。

上述の実施形態１に関連する変更例では、冷却管２０の湾曲部２４が熱交換部２１（即ち、熱交換部２１と同一の金属材料からなる比較湾曲部２４Ｃ）に比べてヤング率の低い材料からなる構造を採用することができる。例えば、熱交換部２１を金属材料によって構成し、湾曲部２４をこの金属材料よりもヤング率の低いゴム材料や樹脂材料によって構成する。この場合、曲げ剛性を導出するための指標の１つであるヤング率について、湾曲部２４が比較湾曲部２４Ｃを下回る。したがって、実施形態１の場合と同様に湾曲部２４の第１方向Ｘの曲げ剛性が、比較湾曲部２４Ｃの第１方向Ｘの曲げ剛性を下回ることになる。この変更例は、湾曲部２４の形状変更を行うことなくその材料変更のみで、湾曲部２４の曲げ剛性を低下させることができるという利点がある。

また、別の変更例では、曲げ剛性を導出するための指標である断面二次モーメントとヤング率の両方について、湾曲部２４が熱交換部２１（即ち、熱交換部２１と同一の金属材料からなる比較湾曲部２４Ｃ）を下回る構造を採用することができる。

次に、上述の実施形態１に関連する他の実施形態について図面を参照しつつ説明する。他の実施形態において、実施形態１で説明した要素と同一の要素には同一の符号を付しており、当該同一の要素についての説明を省略する。

（実施形態２）
図１０に示されるように、実施形態２の電池モジュール１０２は、冷却管２０の湾曲部２４の構造について実施形態１の電池モジュール１０１のものと相違している。

実施形態２において、冷却管２０の湾曲部２４は、実施形態１の湾曲部２４よりも周長が伸ばされている。即ち、実施形態２の湾曲部２４は、その内周径ｄ２が隣接する２つの熱交換部２１の第１方向Ｘの間隔ｄ１よりも大きく、且つその内周面の曲率半径が、実施形態１の湾曲部２４の内周面の曲率半径よりも大きくなるように構成されている。

その他の構成は、実施形態１と同様である。

実施形態２によれば、図１１に示されるように、湾曲部２４への入力荷重に対する変位量を実施形態１の場合よりも増やすことができ、実施形態１の場合に比べて湾曲部２４の曲げ剛性を形状変更によって低下させることができる。このため、湾曲部２４に同一の値の入力荷重が入力されたとき、実施形態２の湾曲部２４の第１方向Ｘの変位量Ｄｂは、実施形態１の湾曲部２４の第１方向Ｘの変位量Ｄａよりも大きくなる。その結果、実施形態１の場合に比べて、電池１０と冷却管２０の密着性を維持したままの状態で拘束荷重Ｆを低く抑えることが可能になる。

その他、実施形態１と同様の作用効果を奏する。

（実施形態３）
図１２に示されるように、実施形態３の電池モジュール１０３は、冷却管２０の湾曲部２４の構造について実施形態１の電池モジュール１０１のものと相違している。

実施形態３において、冷却管２０の湾曲部２４は、実施形態１の湾曲部２４とは異なる表面構造を有する。即ち、実施形態３の湾曲部２４の内周面及び外周面のそれぞれには、第３方向Ｚに延びる複数のスリット２４ｃが設けられている。湾曲部２４は、複数のスリット２４ｃを備えることにより、熱交換部２１と肉厚が同一である厚肉部２４ａと、厚肉部２４ａよりも肉厚の薄い薄肉部２４ｂと、を有する。必要に応じて、湾曲部２４の内周面と外周面のいずれか一方のみに複数のスリット２４ｃを設けるようにしてもよい。

その他の構成は、実施形態１と同様である。

実施形態３の湾曲部２４は、実施形態１の湾曲部２４よりも拘束荷重Ｆに対して第１方向Ｘに曲がり易い形状、即ち、断面二次モーメントが相対的に低い形状になっている。したがって、実施形態３によれば、湾曲部２４の第１方向Ｘの曲げ剛性を実施形態１の場合よりも下げることができる。その結果、拘束部３０による拘束荷重Ｆを下げることができ、組付け作業時の作業性を向上させるとともに、拘束部３０の小型化を図ることができる。

その他、実施形態１と同様の作用効果を奏する。

（実施形態４）
図１３に示されるように、実施形態４の電池モジュール１０４は、冷却管２０の熱交換部２１の構造と、その熱交換部２１の周辺構造について、実施形態１の電池モジュール１０１のものと相違している。

電池モジュール１０４は、熱伝導材４０及び断熱材４１を備えている。冷却管２０の熱交換部２１と電池１０の被冷却面１２との間には、熱移動を促進するための熱伝導材４０が介装されている。また、この熱交換部２１と隣接する別の電池１０との間には、熱移動を減少させるための断熱材４１が介装されている。この場合、熱交換部２１は、第１方向Ｘの両面がいずれも電池１０に直に接触するように対向するのではなく、熱伝導材４０或いは断熱材４１を介して電池１０に間接的に対向するように構成されている。

熱交換部２１は、第２方向Ｙに対して傾斜した傾斜方向に延びており、この傾斜方向が冷媒流路２２における冷媒流れ方向Ｄ１と概ね一致している。また、特に図示しないものの、冷媒流路２３についても冷媒流路２２と同様である。

熱伝導材４０は、第１方向Ｘの厚みが第１湾曲部２４Ａ側から第２湾曲部２４Ｂ側に向かうにつれて漸減するように構成されている。この熱伝導材４０において、厚い部分の方が薄い部分に比べて第１方向Ｘの熱の伝達率が低く、薄い部分の方が厚い部分に比べて第１方向Ｘの熱の伝達率が高い。即ち、薄い部分の方が熱伝導性に優れている。

断熱材４１は、第１方向Ｘの厚みが第２湾曲部２４Ｂ側から第１湾曲部２４Ａ側に向かうにつれて漸減するように構成されている。この断熱材４１において、厚い部分の方が薄い部分に比べて第１方向Ｘの断熱率が高く、薄い部分の方が厚い部分に比べて第１方向Ｘの断熱率が低い。即ち、厚い部分の方が熱遮蔽性に優れている。

その他の構成は、実施形態１と同様である。

実施形態４によれば、冷却管２０の熱交換部２１と電池１０の被冷却面１２との間で移動する熱の伝導率を、熱交換部２１の冷媒流路２２，２３における冷媒流れ方向Ｄ１，Ｄ２の上流領域Ｒａと下流領域Ｒｂとの間で異ならせることができる。これにより、冷媒の温度が上流領域Ｒａと下流領域Ｒｂで異なる場合でも、第１方向Ｘの厚みが第２方向Ｙについて異なるように構成された熱伝導材４０を利用して、熱交換部２１と電池１０の被冷却面１２との間に温度勾配を形成させることで、電池１０の被冷却面１２の温度のばらつきが生じるのを抑制することができる。

その他、実施形態１と同様の作用効果を奏する。

実施形態４に特に関連する変更例では、断熱材４１を熱伝導材４０に置き換えた構造を採用することもできる。

（実施形態５）
図１４に示されるように、実施形態５の電池モジュール１０５は、冷却管２０の熱交換部２１、熱伝導材４０、断熱材４１のそれぞれの構造について、実施形態４の電池モジュール１０４のものと相違している。

熱交換部２１は、第２方向Ｙに延びており、この第２方向Ｙが冷媒流路２２における冷媒流れ方向Ｄ１と概ね一致している。また、特に図示しないものの、冷媒流路２３についても冷媒流路２２と同様である。

熱伝導材４０は、第１方向Ｘの厚みが一定であり、第２方向Ｙに横並びに設けられた第１熱伝導部４０ａと第２熱伝導部４０ｂを有する。第２熱伝導部４０ｂは、第１熱伝導部４０ａの材料よりも第１方向Ｘの熱伝導率の高い材料からなる。断熱材４１は、第１方向Ｘの厚みが一定である。

その他の構成は、実施形態４と同様である。

実施形態５によれば、熱伝導率が異なる２種類の材料からなる熱伝導材４０を利用して、熱交換部２１と電池１０の被冷却面１２との間に温度勾配を形成させることで、電池１０の被冷却面１２の温度のばらつきが生じるのを抑制することができる。

その他、実施形態４と同様の作用効果を奏する。

実施形態５に特に関連する変更例では、熱伝導率が異なる材料を３種類以上に増やした構造を採用することもできる。

本発明は、上述の典型的な実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の応用や変形が考えられる。例えば、上述の実施形態を応用した次の形態を実施することもできる。

上述の実施形態では、冷却管２０の管内を上下二段構造とし、上段側の冷媒流路を流れた冷媒が下流部で折り返して下段側の冷媒流路を流れる場合について例示したが、これに代えて、冷却管２０の管内を一段構造にしてもよい。

１０…電池、１２…被冷却面、２０…冷却管、２１…熱交換部、２１Ａ…第１熱交換部（熱交換部）、２１Ｂ…第２熱交換部（熱交換部）、２１Ｃ…第３熱交換部（熱交換部）、２２，２３…熱交換部の冷媒流路、２４…湾曲部、２４Ａ…第１湾曲部、２４Ｂ…第２湾曲部、２４Ｃ…比較湾曲部、２４ａ…厚肉部、２４ｂ…薄肉部、３０…拘束部、４０…熱伝導材、１０１，１０２，１０３，１０４，１０５…電池モジュール、Ｄ１，Ｄ２…冷媒流れ方向、Ｆ…拘束荷重、Ｒａ…上流領域、Ｒｂ…下流領域、Ｓ…隙間、Ｘ…第１方向（電池の厚み方向）

Claims (5)

1. 厚み方向（Ｘ）に隙間（Ｓ）を隔てて配置される複数の電池（１０）と、
   上記複数の電池を冷却する冷却管（２０）と、
   上記複数の電池と上記冷却管を上記厚み方向に拘束する拘束部（３０）と、
   を備え、
   上記冷却管は、上記隙間に介装される熱交換部（２１）と、互いに隣接する２つの上記熱交換部の端部同士を繋ぐように湾曲状に延びる湾曲部（２４）と、を有し、複数の上記熱交換部と複数の上記湾曲部とを組み合わせて蛇行形状をなすように構成されており、
   上記湾曲部は、上記拘束部から受ける拘束荷重（Ｆ）に応じて上記厚み方向に曲がり変形可能であり、上記厚み方向の曲げ剛性について比較湾曲部（２４Ｃ）を下回るように構成されており、
   上記比較湾曲部は、上記湾曲部を、仮に、上記熱交換部と同一の材料で同一の断面形状を有するように構成したときに得られるものと定義される、電池モジュール（１０１，１０２，１０３，１０４，１０５）。
2. 上記冷却管の上記湾曲部は、上記曲げ剛性を表す指標となる断面二次モーメントとヤング率の少なくも一方について上記比較湾曲部を下回るように構成されている、請求項１に記載の電池モジュール。
3. 上記冷却管の上記湾曲部は、上記熱交換部と肉厚が同一である厚肉部（２４ａ）と、上記厚肉部よりも肉厚の薄い薄肉部（２４ｂ）と、を有する、請求項２に記載の電池モジュール。
4. 上記冷却管の上記湾曲部は、上記熱交換部よりもヤング率の小さい材料からなる、請求項２に記載の電池モジュール。
5. 上記冷却管の上記熱交換部と上記複数の電池のそれぞれの被冷却面（１２）との間に介装される熱伝導材（４０）を備え、上記熱伝導材を介して上記熱交換部と上記被冷却面との間で移動する熱の伝導率が上記熱交換部の冷媒流路（２２，２３）における冷媒流れ方向（Ｄ１，Ｄ２）の上流領域（Ｒａ）と下流領域（Ｒｂ）との間で異なるように構成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の電池モジュール。

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