JP6269891B1 - 電池冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】体格を小さくしつつ冷却性能が高い電池冷却システムを提供すること。【解決手段】電池冷却システム１は、電気絶縁性を有する液体が循環する冷却回路１０と、複数の電池セルを収容するモジュールケースを有するバッテリユニット２０と、液体を冷却回路１０内で循環させるポンプ１１と、冷却回路１０を流れる液体から放熱させる放熱器１２と、を備え、冷却回路１０内を循環する液体は、バッテリユニット２０に供給されてモジュールケースの内部を流通し、電池セルとの間で直接熱交換を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、電池冷却システムに関する。

特許文献１には、電池を収容する密閉容器の内部に、電気絶縁性を有するシリコンオイルを充填するとともに、シリコンオイルを冷却するための冷媒配管を設けた電池冷却システムが開示されている。

特開平１１−３０７１３９号公報

特許文献１に記載の構成では、密閉容器の内部に冷媒配管を設けなければならないため、密閉容器の体格が大きくなってしまう。また、冷媒配管内を流れる冷媒は車両空調用の冷凍サイクルの冷媒であるため、冷媒を循環させるコンプレッサ等の圧縮機が必要になり、システム全体でも大型化する。

さらに、特許文献１に記載の構成では、冷媒配管内を流れる冷媒がシリコンオイルを介して電池と熱交換するため、電池と冷媒との間で熱抵抗が大きくなり、十分な冷却性能が得られないおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、体格を小さくしつつ冷却性能が高い電池冷却システムを提供することを目的とする。

本発明に係る電池冷却システムは、電気絶縁性を有し、動力伝達装置のギヤの潤滑に用いられる駆動系オイルと、駆動系オイルが循環する冷却回路と、冷却回路内に配置され、複数の電池セルを収容するモジュールケースを有するバッテリユニットと、冷却回路内に配置され、バッテリユニットに駆動系オイルを供給するとともに、駆動系オイルを冷却回路内で循環させるポンプと、冷却回路内に配置され、冷却回路を流れる駆動系オイルから放熱させる放熱器と、を備え、動力伝達装置は、冷却回路内に配置され、駆動系オイルは、動力伝達装置のギヤとの間で直接熱交換を行い、かつモジュールケースの内部を流通し、電池セルとの間で直接熱交換を行うことを特徴とする。

このような構成によれば、モジュールケース内を流れる駆動系オイルによって、電池セルを直接冷却することができる。これにより、電池セル内のセパレータおよび電解質の冷却性能が向上する。さらに、熱による電池寿命の低下を抑制することができる。また、従来構造のような冷媒配管が不要になり、モジュールケースの体格を小さくすることができる。

好ましくは、バッテリユニットは、複数のモジュールケースを収容する電池パックを有し、電池パックの内部では、モジュールケース同士が管を介して駆動系オイルを流通可能に接続されており、電池パック内に流入した駆動系オイルは、複数のモジュールケースを経由して電池パックの外部へ流出する。

このような構成によれば、複数のモジュールケース内に、電池セルを直接冷却するための駆動系オイルを流すことができる。これにより、電池パック内に複数のモジュールケースを収容する場合でも、各モジュールケース内に収容された複数の電池セルを十分に冷却することができるとともに、電池パックの大型化を抑制することができる。

好ましくは、冷却回路では、電池パック内を流れる駆動系オイルの流通経路が直列となるように、複数のモジュールケースが直列に接続されている。

このような構成によれば、モジュールケース同士が管を介して駆動系オイルを流通可能に直列に接続されていることによって、駆動系オイルの流量が多くなり、電池セルの冷却性能が向上する。

好ましくは、冷却回路では、電池パック内を流れる駆動系オイルの流通経路が並列となるように、複数のモジュールケースが並列に接続されている。

このような構成によれば、複数のモジュールケースが管を介して駆動系オイルを流通可能に並列に接続されることによって、駆動系オイルの供給温度が低くなり、電池セルの冷却性能が向上する。

好ましくは、モジュールケースは、モジュールケースを上側から見た場合に、駆動系オイルの流入口および駆動系オイルの流出口が互いに対角位置の近傍に設けられた略直方体状を有する。

このような構成によれば、モジュールケース内で駆動系オイルが対角に流れることによって、モジュールケース内の駆動系オイルの流速が均一になり、モジュールケース内での冷却ムラがなくなり、電池セルの冷却性能が向上する。

好ましくは、バッテリユニットの限界温度は、動力伝達装置の限界温度よりも低く、放熱器から流出した駆動系オイルは、バッテリユニットを流通した後に動力伝達装置へ供給される。

このような構成によれば、冷却時には、放熱器で冷却された駆動系オイルが限界温度の低い要素順に供給される。そのため、電池冷却システム全体での冷却性能が向上するとともに、バッテリユニットへ供給される駆動系オイルの温度が低くなり、電池セルの冷却性能が向上する。

好ましくは、駆動系オイルは、流動点が−３０℃以下である。

このような構成によれば、低温時でも駆動系オイルが液体で存在することが可能である。そのため、必要流量をポンプにて確保することが可能になり、ポンプの大型化を抑制できる。これにより、電池冷却システム全体の大型化を抑制することができる。

好ましくは、冷却回路内には、バッテリユニットが出力する直流電力を交流電力に変換するパワーコントロールユニットが配置され、駆動系オイルは、パワーコントロールユニットのケース内を流通し、かつケース内部に収容された電子機器との間で直接熱交換を行う。

このような構成によれば、冷却回路内を循環する同じ液体によってバッテリユニットとともにパワーコントロールユニットを冷却することができる。また、この駆動系オイルは電気絶縁性を有するため、パワーコントロールユニット内の電子機器を駆動系オイルによって直接冷却することができる。これにより、パワーコントロールユニットの冷却性能が向上する。

本発明によれば、冷却回路内を循環する液体によって、モジュールケース内の電池セルを直接冷却することができる。これにより、従来構造のような冷媒配管や圧縮機が不要になり、モジュールケースの体格が大きくなることを抑制し、電池冷却システム全体が大型化することを抑制できるとともに、電池セルの冷却性能を向上させることができる。

図１は、実施の形態における電池冷却システムを模式的に示す図である。 図２は、バッテリユニット内でのオイルの流れ方を説明するための模式図である。 図３は、モジュールケース内でのオイルの流れ方を説明するための模式図である。 図４は、ラミネート型電池セルを収容するモジュールケース内でのオイルの流れ方を説明するための図である。 図５は、円筒型電池セルを収容するモジュールケース内でのオイルの流れ方を説明するための図である。 図６は、モジュールケース同士の接続部を模式的に示す図である。 図７は、図６のＡ−Ａ線断面を模式的に示す図である。 図８は、図６に示すモジュールケース内に円筒型電池セルを収容した場合を説明するための図である。 図９は、図８のＢ−Ｂ線断面を模式的に示す図である。 図１０は、円筒型電池セルの別の配置例を説明するための図である。 図１１は、円筒型電池セルのさらに別の配置例を説明するための図である。 図１２は、モジュールケース同士の接続部の別の構成例を模式的に示す図である。 図１３は、図１２のＣ−Ｃ線断面を模式的に示す図である。 図１４は、図１２に示すモジュールケース内に円筒型電池セルを収容する場合を説明するための図である。 図１５は、図１４のＤ−Ｄ線断面を模式的に示す図である。 図１６は、図６に示すモジュールケース内に角型電池セルを収容した場合を模式的に示す図である。 図１７は、図１６のＥ−Ｅ線断面を模式的に示す図である。 図１８は、図１２に示すモジュールケース内に角型電池セルを収容した場合を模式的に示す図である。 図１９は、図１８のＦ−Ｆ線断面を模式的に示す図である。 図２０は、電池パック内でモジュールケース同士を並列に接続した場合を説明するための図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る実施の形態における電池冷却システムについて具体的に説明する。

図１は、実施の形態における電池冷却システム１を模式的に示す図である。電池冷却システム１は、電気絶縁性を有する液体が循環する冷却回路１０を備えている。冷却回路１０内を循環する液体は、例えばシリコンオイルやフッ素オイルなど、電気絶縁性が高い液体である。また、この液体は、極性が小さく、沸点が１００℃以上、引火点が７０℃以上であり、オイルの場合には流動点が−３０℃以下である。なお、図１に示す矢印は、冷却回路１０内で液体が流れる方向（循環方向）を表す。

本実施の形態における電池冷却システム１は、電池を有する電気自動車に搭載される。そして、電池冷却システム１は、冷却回路１０内を流れる液体によってバッテリユニット２０を冷却または暖機する。バッテリユニット２０は、電気自動車の走行用動力源であるモータに電力を供給する二次電池である。また、冷却回路１０には、バッテリユニット２０に加えて、電気自動車の動力伝達装置であるトランスアクスルユニット（以下「Ｔ／Ａユニット」という）３０が配置される。つまり、冷却回路１０内を循環する液体は、Ｔ／Ａユニット３０の潤滑や冷却に用いられる駆動系オイルである。この駆動系オイルは、上述した液体の特性のうち少なくとも電気絶縁性を有する。このように、電池冷却システム１では、Ｔ／Ａユニット３０に供給される駆動系オイルを用いて、バッテリユニット２０を冷却または暖機する。なお、本実施の形態の説明では、駆動系オイルを単にオイルと記載する。

冷却回路１０は、ポンプ１１と、パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ」という）４０と、Ｔ／Ａユニット３０と、放熱器１２と、バッテリユニット２０とを含むように構成されている。

ポンプ１１は、オイルを冷却回路１０内で循環させるオイルポンプである。ポンプ１１から吐出されたオイルは、ＰＣＵ４０、Ｔ／Ａユニット３０、放熱器１２、バッテリユニット２０の順に流れる。さらに、冷却回路１０では、各要素の限界温度が低い順に放熱器１２の下流側に配置される。限界温度とは、要素が正常に作動可能な温度範囲の上限値である。図１に示すように、液体の循環方向で放熱器１２の下流側には、バッテリユニット２０、ＰＣＵ４０、Ｔ／Ａユニット３０の順に各要素が配置される。つまり、バッテリユニット２０の限界温度はＰＣＵ４０の限界温度よりも低く、ＰＣＵ４０の限界温度はＴ／Ａユニット３０の限界温度よりも低い。なお、ポンプ１１は機械式ポンプであってもよく、あるいは電動ポンプであってもよい。

ＰＣＵ４０は、バッテリユニット２０とモータとを制御する装置であり、バッテリユニット２０から出力される直流電力を交流電力に変換してモータに供給する。ＰＣＵ４０には、インバータなどが含まれる。また、ＰＣＵ４０は、図示しないがインバータ素子などの電子機器を収容するインバータケースを有する。このインバータケースには、冷却回路１０内を循環するオイルがＰＣＵ４０内に流入する流入口と、ＰＣＵ４０を流通したオイルがＰＣＵ４０外へ流出する流出口とが設けられる。ポンプ１１からＰＣＵ４０に供給されたオイルは、インバータケース内のインバータ素子と直接熱交換した後、流出口から流出する。このインバータ素子はＰＣＵ４０の熱源となるため、ＰＣＵ４０のインバータ素子が冷却回路１０内を循環するオイルによって冷却される。ＰＣＵ４０から流出したオイルはＴ／Ａユニット３０に流入する。

Ｔ／Ａユニット３０は、モータから出力された動力を駆動輪に伝達する動力伝達装置である。Ｔ／Ａユニット３０には、図示しないギヤなどにより構成された変速装置やデファレンシャル装置などが含まれる。また、Ｔ／Ａユニット３０は、変速装置やデファレンシャル装置を収容するトランスアクスルケース（Ｔ／Ａケース）を有する。このＴ／Ａケースには、冷却回路１０内を循環するオイルが流入する流入口と、オイルが流出する流出口とが設けられる。冷却回路１０内のオイルがＴ／Ａユニット３０に供給されることによってＴ／Ａユニット３０の潤滑および冷却を行う。Ｔ／Ａユニット３０から流出したオイルは放熱器１２に流入する。

放熱器１２は、冷却回路１０内を循環するオイルの熱を放熱させるオイルクーラである。例えば、放熱器１２は、電気自動車に搭載されるラジエータ（空冷式のオイルクーラ）である。冷却回路１０内を流れるオイルは、バッテリユニット２０およびＰＣＵ４０と熱交換した後に、放熱器１２で冷却される。放熱器１２から流出したオイルはバッテリユニット２０に流入する。

バッテリユニット２０は、複数の電池セルにより構成されたバッテリモジュールを複数有するとともに、その複数のバッテリモジュールを収容する電池パック２１（図２に示す）を有する。そして、冷却回路１０では、バッテリユニット２０内に流入したオイルが各バッテリモジュール内を流通し、電池セルとの間で直接熱交換を行う。

図２は、バッテリユニット２０内でのオイルの流れ方を説明するための図である。なお、図２には、バッテリユニット２０を車両に組み付けた際に、車両を上側から見た場合の模式的なスケルトン図が示されている。車両を上側から見た場合とは、水平方向と直交する方向の上側から車両を見た場合を意味する。図２に示す前後左右の方向は、車両の前後方向と左右方向とを意味する。

図２に示すように、バッテリユニット２０では、電池パック２１の内部に、バッテリモジュールを構成するモジュールケース２２が複数収容されている。モジュールケース２２の内部には、複数の電池セルが収容されている。バッテリモジュールでは、モジュールケース２２内に収容された複数の電池セルが電気的に接続される。例えば、一つのモジュールケース２２によって一つのバッテリモジュールが構成される。そして、電池パック２１内を流れるオイルは、全てのモジュールケース２２の内部を流通してから電池パック２１の外部に流出する。

電池パック２１は、上側から見た場合に略四角形状を有する略直方体形状のケースである。図２に示す例では、電池パック２１の内部に、全部で六つのモジュールケース２２（２２Ａ〜２２Ｆ）が左右に二列に並んで前後方向に三段に配列された状態で収容されている。モジュールケース２２は、電池パック２１を上側から見た場合に略四角形状を有する略直方体形状のケースである。

さらに、図２に示す例では、電池パック２１内でオイルの流れ方が直列の流通経路となるように、モジュールケース２２同士が直列に接続されている。具体的には、上流側から下流側に向けて、第１モジュールケース２２Ａ、第２モジュールケース２２Ｂ、第３モジュールケース２２Ｃ、第４モジュールケース２２Ｄ、第５モジュールケース２２Ｅ、第６モジュールケース２２Ｆの順にゴム管を介してオイルが流通可能に接続されている。

また、モジュールケース２２内でオイルがモジュールケース２２の対角に流れるように、モジュールケース２２同士が接続されている。この対角とは、図２に示す平面図（上面図）で略四角形状となるモジュールケース２２の対角を意味する。モジュールケース２２には、図２に示す一点鎖線で囲まれた対角位置近傍Ｐにオイルの流入口および流出口が設けられる。

図３は、モジュールケース２２内でのオイルの流れ方を説明するための図である。図３に示すように、モジュールケース２２は、一点鎖線で囲むモジュールケース２２の対角位置近傍Ｐに流入口および流出口を設けて、モジュールケース２２内のオイルを対角に向けて流す。なお、図３には、図２の第１モジュールケース２２Ａが例示されている。

また、モジュールケース２２の内部に収容される電池セルは、ラミネート型電池セル２３（図４に示す）、円筒型電池セル２４（図５に示す）のいずれであってもよい。つまり、電池パック２１内に収容されるバッテリモジュールは、ラミネート型電池セル２３により構成されたモジュール、円筒型電池セル２４により構成されたモジュールのいずれであってもよい。

図４は、ラミネート型電池セル２３を収容するモジュールケース２２内でのオイルの流れ方を説明するための図である。複数のラミネート型電池セル２３により構成されたバッテリモジュールの場合、モジュールケース２２の内部では、ラミネート型電池セル２３は水平方向に沿って複数配置され、複数のラミネート型電池セル２３が上下方向に積層されている。そして、図４に破線矢印で示すように、モジュールケース２２内のオイルは、上下方向に対向する二つのラミネート型電池セル２３の間を水平方向に向けて流れる。この場合、上側のラミネート型電池セル２３の下面２３ａと下側のラミネート型電池セル２３の上面２３ｂとの間をオイルが流れるので、ラミネート型電池セル２３の本体（セルボディ）にオイルが直接触れる。モジュールケース２２内のオイルは、モジュールケース２２内を流れながら、全てのラミネート型電池セル２３との間で直接熱交換する。なお、図４に示す水平方向とは、図２や図３に示す前後左右を含む方向であり、上下方向とは水平方向と直交する方向である。

図５は、円筒型電池セル２４を収容するモジュールケース２２内でのオイルの流れ方を説明するための図である。複数の円筒型電池セル２４により構成されたバッテリモジュールの場合、モジュールケース２２の内部では、円筒型電池セル２４が上下方向に立てられるようにして複数配置される。そして、図５に破線矢印で示すように、モジュールケース２２内のオイルは、円筒型電池セル２４同士の隙間を水平方向に向けて流れる。この場合、円筒型電池セル２４の本体にオイルが直接触れる。モジュールケース２２内のオイルは、モジュールケース２２内を流れながら、全ての円筒型電池セル２４との間で直接熱交換する。

また、本実施の形態では、モジュールケース２２の側面からオイルを供給および排出するように構成されている。つまり、モジュールケース２２の流入口および流出口は、ケース側面のうち上述した対角位置近傍Ｐに設けられる。具体的には、図６および図７を参照して、バッテリユニット２０の構造を説明する。

図６は、モジュールケース２２同士の接続部を模式的に示す図である。図７は、図６のＡ−Ａ線断面を模式的に示す図である。なお、図６には、電池パック２１を上面２１ａ側から見たスケルトン図が示されている。また、図６に示す電池パック２１内でのオイルの流れ方は、図２に示す流れ方と同じである。

図６に示す例では、電池パック２１の内部に、第１モジュールケース２２Ａ、第２モジュールケース２２Ｂ、第３モジュールケース２２Ｃ、第４モジュールケース２２Ｄ、第５モジュールケース２２Ｅ、第６モジュールケース２２Ｆが収容されている。第１〜第６モジュールケース２２Ａ〜２２Ｆは、電池パック２１内で左右二列に配列され、オイルを流通可能に直列に接続されている。

各モジュールケース２２（２２Ａ〜２２Ｆ）の側面には、オイルがモジュールケース２２内に流入する流入口２２１（２２１Ａ，２２１Ｂ，２２１Ｃ，２２１Ｄ，２２１Ｅ，２２１Ｆ）と、オイルがモジュールケース２２外へ流出する流出口２２２（２２２Ａ，２２２Ｂ，２２２Ｃ，２２２Ｄ，２２２Ｅ，２２２Ｆ）とが設けられている。流入口２２１および流出口２２２は、モジュールケース２２を上側から見た場合の対角位置近傍に設けられる。図６に示す例では、流入口２２１および流出口２２２が前後反対側の側面に設けられ、左右で反対側に位置する。

具体的には、第１モジュールケース２２Ａには、流入口２２１Ａが前方側面の左側に、流出口２２２Ａが後方側面の右側に設けられる。第２モジュールケース２２Ｂには、流入口２２１Ｂが前方側面の右側に、流出口２２２Ｂが後方側面の左側に設けられる。第３モジュールケース２２Ｃには、流入口２２１Ｃが前方側面の左側に、流出口２２２Ｃが後方側面の右側に設けられる。第４モジュールケース２２Ｄには、流入口２２１Ｄが後方側面の左側に、流出口２２２Ｄが前方側面の右側に設けられる。第５モジュールケース２２Ｅには、流入口２２１Ｅが後方側面の右側に、流出口２２２Ｅが前方側面の左側に設けられる。第６モジュールケース２２Ｆには、流入口２２１Ｆが後方側面の左側に、流出口２２２Ｆが前方側面の右側に設けられる。

電池パック２１の側面には、冷却回路１０内を循環するオイルが電池パック２１内に流入する流入口２１１と、オイルが電池パック２１外に流出する流出口２１２とが設けられている。電池パック２１の流入口２１１は、第１モジュールケース２２Ａの流入口２２１Ａと接続される。第１モジュールケース２２Ａの流出口２２２Ａは、第２モジュールケース２２Ｂの流入口２２１Ｂと接続される。第２モジュールケース２２Ｂの流出口２２２Ｂは、第３モジュールケース２２Ｃの流入口２２１Ｃと接続される。第３モジュールケース２２Ｃの流出口２２２Ｃは、第４モジュールケース２２Ｄの流入口２２１Ｄと接続される。第４モジュールケース２２Ｄの流出口２２２Ｄは、第５モジュールケース２２Ｅの流入口２２１Ｅと接続される。第５モジュールケース２２Ｅの流出口２２２Ｅは、第６モジュールケース２２Ｆの流入口２２１Ｆと接続される。第６モジュールケース２２Ｆの流出口２２２Ｆは、電池パック２１の流出口２１２と接続される。なお、モジュールケース２２同士で流入口２２１と流出口２２２とを接続する場合、ゴム管などを介して接続してもよい。また、電池パック２１の流入口２１１とモジュールケース２２の流入口２２１とを接続する場合や、モジュールケース２２の流出口２２２と電池パック２１の流出口２１２とを接続する場合にも、ゴム管などを介して接続してもよい。

ここで、図８〜図１１を参照して、モジュールケース２２の内部に円筒型電池セル２４が収容された構成例について説明する。図８は、モジュールケース２２内での円筒型電池セル２４の配置例を示す図である。図９は、図８のＢ−Ｂ線断面を模式的に示す断面図である。図１０は、円筒型電池セル２４の別の配置例を示す図である。図１１は、円筒型電池セル２４のさらに別の配置例を説明するための図である。なお、図８は、モジュールケース２２を上面２２ａ側から見たスケルトン図である。

図８に示すように、複数の円筒型電池セル２４は、モジュールケース２２内で規則的に配置されている。図８に示す配置例では、モジュールケース２２の上面図で前後左右に格子状となる線の交点上に円筒型電池セル２４が規則的に配置されている。この場合、図９に示すように、円筒型電池セル２４は上下方向に立てられるように配置される。また、円筒型電池セル２４の配置は、図８に示す配置例に限らず、図１０に示すような配置でもよく、図１１に示すような配置でもよい。図１０に示す配置例では、モジュールケース２２の上面図で前後左右に格子状となる線の交点上に円筒型電池セル２４が設けられる場合と設けられない場合とが交互に存在する。図１１に示す配置例では、前後左右でモジュールケース２２の中心となる箇所と同心円上に複数の円筒型電池セル２４が配置される。なお、図８、図１０、図１１に示す配置例ではいずれも、モジュールケース２２内での電池セルの密度は同じである。

以上説明した通り、電池冷却システム１によれば、冷却回路１０内を循環するオイルによってバッテリユニット２０に設けられた電池セルを直接冷却することができる。これにより、バッテリユニット２０の体格が大きくなることを抑制できるとともに、電池セルの冷却性能を向上させることができる。つまり、従来構造のような冷媒配管や圧縮機が不要になり、モジュールケース２２の体格を小さくできるとともに、電池冷却システム１全体の大型化も抑制できる。さらに、電池セルの本体（セルボディ）をオイルで直接冷却することにより、電池セル内のセパレータおよび電解質の冷却性能が大幅に向上する。さらに、バッテリユニット２０への急速充電時や、バッテリユニット２０の温度が高温状態で車両が走行する時に、バッテリユニット２０を効果的に冷却でき、熱による電池寿命の低下を抑制することができる。これにより、電費が大幅に向上する。

また、オイルの電気絶縁性が高いことにより、例えば電池端子からの短絡を防止可能になる。そのため、バッテリユニット２０の電池セルやＰＣＵ４０の電子機器などをオイルによって直接冷却することができる。さらに、オイルの極性が小さいことにより、電池セルの金属製ジャケット（本体表面）にオイルが触れても金属製ジャケットの腐食を防止できる。加えて、沸点および引火点が高いことにより、高温でもオイルが安定する。そして、液体がオイルの場合、流動点が−３０℃以下であるため、低温でもオイルが液体で存在できる。これにより、必要流量をポンプ１１にて確保することが可能になり、ポンプ１１の大型化を抑制できる。そのため、電池冷却システム１全体の大型化を抑制することができる。

また、冷却回路１０では、オイルの循環方向で放熱器１２の下流側に、バッテリユニット２０、ＰＣＵ４０、Ｔ／Ａユニット３０の順に限界温度が低い要素が配置されるため、放熱器１２から出たオイルを限界温度の低い要素から順番に流すことができる。これにより、バッテリユニット２０、ＰＣＵ４０、およびＴ／Ａユニット３０が限界温度に達することを抑制できる。また、バッテリユニット２０の冷却が必要な場合には、ポンプ１１の吐出量を増大させることで冷却性能を十分に発揮することも可能である。

さらに、バッテリユニット２０を含む冷却回路１０内にＰＣＵ４０およびＴ／Ａユニット３０が配置されているため、ＰＣＵ４０での発熱とＴ／Ａユニット３０での発熱によって、バッテリユニット２０を暖機することができる。つまり、ヒータを用いることなくバッテリユニット２０の電池セルを暖機することが可能になる。そして、電池セルの本体（セルボディ）を液体で直接暖機することが可能である。これにより、電池セルのプラス極板およびマイナス極板の暖機性能が向上する。そのため、冷間時の電圧低下が小さくなり、モータの出力を確保することができる。

加えて、各モジュールケース２２内で液体を対角に流すことによって、モジュールケース２２内で液体の流速を均一にすることができる。これにより、モジュールケース２２内で冷却ムラが生じることを抑制でき、電池セルの冷却性能が向上する。さらに、ラミネート型電池セル２３の場合には、液体から上面２３ｂに作用する圧力と、液体から下面２３ａに作用する圧力との差がなくなる。また、円筒型電池セル２４の場合には、図８、図１０、図１１に示すように円筒型電池セル２４を配置することで、モジュールケース２２内での液体の圧力損失を低減することができる。

また、電池パック２１内に収容された全てのモジュールケース２２をゴム管を介して直列に接続することにより、液体の流量が多くなり、電池セルの放熱性能（冷却性能）が向上する。

（変形例）
なお、上述した電池冷却システム１は、電気自動車に限らず、エンジンおよびモータを走行用動力源とするハイブリッド自動車に適用することも可能である。

また、冷却回路１０内を循環する液体は、上述したオイルに限定されない。ただし、水、ＬＬＣ（エンジン冷却水）、冷媒（空調用の冷凍サイクルの冷媒）は、冷却回路１０内を循環する液体から除かれる。

冷却回路１０内を循環する液体がオイルの場合には、低温時での動粘度が低い特性を有するとよい。これにより、冷温環境下、例えば車両の使用温度範囲で、冷却回路１０内を液体が流れることを可能にする。

また、モジュールケース２２の流入口および流出口は、対角位置近傍Ｐに設けられていればよいので、モジュールケース２２の側面から液体を供給および排出する構造に限定されない。例えば、モジュールケース２２の上面や下面から液体を供給および排出する構造であってもよい。ここで、図１２〜図１５を参照して、モジュールケース２２の上面から液体を供給および排出する構成について説明する。

図１２は、モジュールケース２２同士の接続部の別の構成例を模式的に示す図である。図１３は、図１２のＣ−Ｃ線断面を模式的に示す図である。図１４は、図１２に示すモジュールケース２２の内部に円筒型電池セル２４が収容された構成を説明するための図である。図１５は、図１４のＤ−Ｄ線断面を模式的に示す図である。なお、図１２には、モジュールケース２２を上側から見た場合の上面図が示されている。

図１２および図１３に示すように、電池パック２１には、上面２１ａに流入口２１１および流出口２１２が設けられている。この場合、各モジュールケース２２（２２Ａ〜２２Ｆ）は、上面２２ａの対角位置に流入口２２１（２２１Ａ〜２２１Ｆ）と流出口２２２（２２２Ａ〜２２２Ｆ）とが設けられている。また、モジュールケース２２の流入口２２１および流出口２２２が、電池パック２１の外側で別の流入口２２１または流出口２２２と接続される。図１３に示す例では、第４モジュールケース２２Ｄの流出口２２２Ｄと第５モジュールケース２２Ｅの流入口２２１Ｅとが電池パック２１の外側でゴム管を介して接続されている。このようにモジュールケース２２の上面２２ａに流入口２２１および流出口２２２が設けられた場合も、図１４および図１５に示すように、上述した図８に示す場合と同様に、複数の円筒型電池セル２４をモジュールケース２２内に規則的に配置することが可能である。なお、図示しないが、モジュールケース２２の上面２２ａに流入口２２１および流出口２２２が設けられた場合も、流入口２２１および流出口２２２は電池パック２１の内側で別の流入口２２１または流出口２２２と接続されるように構成されてもよい。

また、モジュールケース２２内に収容される電池セルは、角型電池セルであってもよい。ここで、図１６〜図１９を参照して、モジュールケース２２内に角型電池セルが収容される場合について説明する。図１６は、モジュールケース２２の側面に流入口２２１および流出口２２２が設けられた場合を説明するための図である。図１７は、図１６のＥ−Ｅ線断面を模式的に示す図である。図１８は、モジュールケース２２の上面２２ａに流入口２２１および流出口２２２が設けられた場合を説明するための図である。図１９は、図１８のＦ−Ｆ線断面を模式的に示す図である。

図１６および図１７に示すように、側面に流入口２２１および流出口２２２を有するモジュールケース２２の内部には、左右二列に配列された複数の角型電池セル２５が収容される。この場合、流入口２２１からモジュールケース２２内に流入したオイルは、角型電池セル２５同士の隙間を流れて流出口２２２からモジュールケース２２の外部に流出する。

図１８および図１９に示すように、上面２２ａに流入口２２１および流出口２２２を有するモジュールケース２２の内部には、複数の角型電池セル２５が左右二列に配置される。角型電池セル２５は、上下方向に立てられるようにして配置されている。モジュールケース２２の流出口２２２は、上面２２ａから上側に向けて延びている。

さらに、オイルの流通経路に関するモジュールケース２２同士の接続方法は、上述した図２に示す直列接続に限らず、並列接続であってもよい。図２０は、電池パック２１内でモジュールケース２２同士を並列に接続した場合を説明するための図である。図２０に示すように、電池パック２１内では、第１〜第３モジュールケース２２Ａ〜２２Ｃを接続した第１経路と、第４〜第６モジュールケース２２Ｄ〜２２Ｆを接続した第２経路とが並列に構成されてもよい。第１経路では、上流側から下流側に向けて第１モジュールケース２２Ａ、第２モジュールケース２２Ｂ、第３モジュールケース２２Ｃの順に配置される。第２経路では、上流側から下流側に向けて第６モジュールケース２２Ｆ、第５モジュールケース２２Ｅ、第４モジュールケース２２Ｄの順に配置される。このように、電池パック２１内に配置された複数のモジュールケース２２の半分を並列に接続することにより、液体の供給温度が低くなり、電池セルの放熱性能（冷却性能）が向上する。

１ 電池冷却システム
１０ 冷却回路
１１ ポンプ
１２ 放熱器
２０ バッテリユニット
２１ 電池パック
２２ モジュールケース
２３ ラミネート型電池セル
２４ 円筒型電池セル
２５ 角型電池セル
３０ Ｔ／Ａユニット（トランスアクスルユニット）
４０ ＰＣＵ（パワーコントロールユニット）
２１１ 流入口
２１２ 流出口
２２１，２２１Ａ，２２１Ｂ，２２１Ｃ，２２１Ｄ，２２１Ｅ，２２１Ｆ 流入口
２２２，２２２Ａ，２２２Ｂ，２２２Ｃ，２２２Ｄ，２２２Ｅ，２２２Ｆ 流出口

Claims (8)

1. 電気絶縁性を有し、動力伝達装置のギヤの潤滑に用いられる駆動系オイルと、
   前記駆動系オイルが循環する冷却回路と、
   前記冷却回路内に配置され、複数の電池セルを収容するモジュールケースを有するバッテリユニットと、
   前記冷却回路内に配置され、前記バッテリユニットに前記駆動系オイルを供給するとともに、前記駆動系オイルを該冷却回路内で循環させるポンプと、
   前記冷却回路内に配置され、該冷却回路を流れる前記駆動系オイルから放熱させる放熱器と、
   を備え、
   前記動力伝達装置は、前記冷却回路内に設置され、
   前記駆動系オイルは、前記動力伝達装置のギヤとの間で直接熱交換を行い、かつ前記モジュールケースの内部を流通し、前記電池セルとの間で直接熱交換を行う
   ことを特徴とする電池冷却システム。
2. 前記バッテリユニットは、複数の前記モジュールケースを収容する電池パックを有し、
   前記電池パックの内部では、前記モジュールケース同士が管を介して前記駆動系オイルを流通可能に接続されており、
   前記電池パック内に流入した前記駆動系オイルは、複数の前記モジュールケースを経由して前記電池パックの外部へ流出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電池冷却システム。
3. 前記冷却回路では、前記電池パック内を流れる前記駆動系オイルの流通経路が直列となるように、複数の前記モジュールケースが直列に接続されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の電池冷却システム。
4. 前記冷却回路では、前記電池パック内を流れる前記駆動系オイルの流通経路が並列となるように、複数の前記モジュールケースが並列に接続されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の電池冷却システム。
5. 前記モジュールケースは、該モジュールケースを上側から見た場合に、前記駆動系オイルの流入口および前記駆動系オイルの流出口が互いに対角位置の近傍に設けられた略直方体状を有する
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電池冷却システム。
6. 前記バッテリユニットの限界温度は、前記動力伝達装置の限界温度よりも低く、
   前記放熱器から流出した前記駆動系オイルは、前記バッテリユニットを流通した後に前記動力伝達装置へ供給される
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電池冷却システム。
7. 前記駆動系オイルは、流動点が−３０℃以下である
   ことを特徴とする請求項６に記載の電池冷却システム。
8. 前記冷却回路内には、前記バッテリユニットが出力する直流電力を交流電力に変換するパワーコントロールユニットが配置され、
   前記駆動系オイルは、前記パワーコントロールユニットのケース内を流通し、かつ該ケース内部に収容された電子機器との間で直接熱交換を行う
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の電池冷却システム。

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