JP7371463B2 - 電池温調装置 - Google Patents

Description

本開示は、電池の温度を調整する電池温調装置に関する。

従来、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として、特許文献１に記載された技術が知られている。特許文献１の電池温調装置では、積層配置された複数の電池セルの内、隣接する電池セルの間を介して、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配置されている。

特表２０１６－５２６７６３号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、熱媒体の流入口及び流出口は、電池セルの積層方向における一方側に配置されており、熱媒体は、電池セルとの熱交換を行いつつ、熱交換器の内部を流通する。そして、熱交換器における熱媒体の流れは、電池セルの積層方向における他方側で折り返されている。

この為、特許文献１の構成を採用した場合に、電池モジュールを構成する電池セルの数を増加させると、電池モジュールにおける積層方向の位置関係に応じて、電池セルの温度差が大きくなることが考えられ、各電池セルの温度にばらつきが生じてしまう。

本開示は、上記点に鑑み、熱交換器を流通する熱媒体との熱交換によって、積層配置された複数の電池セルの均温化を実現する電池温調装置を提供することを目的とする。

本開示の一態様に係る電池温調装置は、複数の電池セル（１１）と、接続部材（４０）と、第１熱交換器（２０）と、第２熱交換器（３０）と、を有している。複数の電池セルは、予め定められた積層方向に積層されている。接続部材は、積層方向に並んだ電池セルの間に配置され、複数の電池セルと熱交換する熱媒体の流入部（４２）及び流出部（４３）を有している。

第１熱交換器は、複数の電池セルにおいて、接続部材よりも積層方向の一方側に配置された電池セルと、接続部材を介して流通する熱媒体とを熱交換させる。そして、第２熱交換器は、複数の電池セルにおいて、接続部材よりも積層方向の他方側に配置された電池セルと、接続部材を介して流通する熱媒体とを熱交換させる。

又、第１熱交換器は、複数の熱交換部（２１）と、第１折り返し部（２３）と、を有している。複数の熱交換部は、接続部材よりも積層方向の一方側の電池セルに対して熱交換可能に配置されている。第１折り返し部は、複数の電池セルの積層方向における最も一方側に配置され、複数の熱交換部を通過した熱媒体の流れを接続部材の前記流出部へ向かうように折り返す。

そして、第２熱交換器は、複数の熱交換部（３１）と、第２折り返し部（３３）と、を有している。複数の熱交換部は、接続部材よりも積層方向の他方側の電池セルに対して熱交換可能に配置されている。第２折り返し部は、複数の前記電池セルの前記積層方向における最も他方側に配置され、複数の熱交換部を通過した熱媒体の流れを前記接続部材の前記流出部へ向かうように折り返す。

これによれば、複数の電池セルのうち、接続部材に対して積層方向一方側では、第１熱交換器による温度調整が行われ、複数の電池セルのうち、接続部材に対して積層方向他方側では、第２熱交換器による温度調整が行われる。

複数の電池セルを積層方向に配置した場合、積層方向の外側に位置する電池セル１１ほど放熱しやすく、内側に位置する程、熱ごもりが発生しやすいと考えられる。この点、電池温調装置によれば、熱ごもりが発生しやすい位置に接続部材を配置することができるので、熱ごもりの発生を抑制し、各電池セルの均温化を実現することができる。

又、電池温調装置によれば、電池セルの数を多くした場合であっても、流入部から流出部へ到達するまでの熱媒体の経路を短くすることができ、各電池セルの温度のばらつきを抑制して、複数の電池セルの均温化を実現できる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、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。

第１実施形態に係る電池温調装置の構成を示す説明図である。 第１実施形態に係る電池温調装置の平面図である。 第１実施形態に係る電池温調装置の正面図である。 電池セルに対する熱交換部の配置を示す部分的な断面図である。 第１実施形態の往路側流路における熱媒体の流れを示す説明図である。 第１実施形態の復路側流路における熱媒体の流れを示す説明図である。 第２実施形態に係る電池温調装置の平面図である。 第２実施形態の往路側流路における熱媒体の流れを示す説明図である。 第２実施形態の復路側流路における熱媒体の流れを示す説明図である。 第３実施形態に係る電池温調装置の平面図である。 第４実施形態に係る電池温調装置の平面図である。

（第１実施形態）
以下、実施形態について図に基づいて説明する。以下の実施形態において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

先ず、第１実施形態に係る電池温調装置の概略構成について、図面を参照しつつ説明する。以下の説明で前後左右上下の方向を用いて説明するときは、電池温調装置１における流入部４２及び流出部４３が配置されている方向を前方とした場合の前後左右上下の方向を示すものとする。そして、各図に適宜示す矢印についても同様の定義を用いており、積層方向とは左右方向に相当している。

図１～図６に示すように、第１実施形態に係る電池温調装置１は、電池モジュール１０と、第１熱交換器２０と、第２熱交換器３０と、接続部材４０と、第１エンドプレート５０と、第２エンドプレート５１と、拘束部材５５と、を有している。電池温調装置１は、第１熱交換器２０、第２熱交換器３０の内部を流れる熱媒体と熱交換させることで、電池モジュール１０を構成する各電池セル１１の温度を調整する。尚、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。

図１～図６に示すように、電池モジュール１０は、予め定められた積層方向（本実施形態では左右方向）に積層配置された複数の電池セル１１によって構成されている。本実施形態では、電池モジュール１０は、８つの電池セル１１を積層配置して構成されている。そして、本実施形態では、左方向が積層方向の一方側に相当し、右方向が積層方向の他方側に相当する。

そして、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。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。

電池セル１１としては、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好適に用いることができる。

図１～図３等に示すように、電池モジュール１０における積層方向の中央部分には、接続部材４０が配置されている。接続部材４０は、各電池セル１１と同様に、扁平な直方体形状に形成されており、熱伝導率の良い金属材料（例えば、アルミニウムやステンレス鋼等）によって構成されている。

第１実施形態では、接続部材４０は、電池モジュール１０の積層方向における中央部分を構成する２つの電池セル１１の間に挟まれるように配置されている。ここで、接続部材４０の左右両側面は、それぞれ電池セル１１に接触するように配置されている為、接続部材４０内を流れる熱媒体と、電池セル１１との間で熱交換が行われる。

又、接続部材４０の前面には、流入部４２及び流出部４３が設けられている。図５、図６に示すように、接続部材４０の内部には、熱媒体が流通する内部流路４１が形成されている。流入部４２は、接続部材４０の内部流路４１に熱媒体を流入させる。流出部４３は、内部流路４１を流通した熱媒体を接続部材４０の外部へ流出させる。

第１実施形態では、接続部材４０の後面には、第１接続部４４及び第２接続部４５が設けられている。第１接続部４４は、接続部材４０の後面における左側に形成されており、第１熱交換器２０を構成する扁平多穴チューブが接続される部分である。従って、第１接続部４４を介して、接続部材４０の内部流路４１と、第１熱交換器２０の内部は、熱媒体の流出入が可能なように接続される。

図５、図６に示すように、第２接続部４５は、接続部材４０の後面における右側に形成されており、第２熱交換器３０を構成する扁平多穴チューブが接続される部分である。従って、第２接続部４５を介して、接続部材４０の内部流路４１と、第２熱交換器３０の内部は、熱媒体の流出入が可能なように接続される。従って、内部流路４１は、流入部４２、流出部４３に対して、第１接続部４４及び第２接続部４５を連通させている。

電池温調装置１において、第１熱交換器２０及び第２熱交換器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。

第１熱交換器２０及び第２熱交換器３０は帯状部材を有しており、例えば、アルミニウム製の扁平多穴チューブを用いて構成されている。図１～図３に示すように、第１熱交換器２０は、電池温調装置１において接続部材４０の左側に配置されている。そして、第２熱交換器３０は、電池温調装置１において接続部材４０の右側に配置されている。尚、図４～図６では、拘束部材５５の図示を省略している。

図２等に示すように、第１熱交換器２０は、複数の熱交換部２１及び複数の湾曲部２２を有している。第１熱交換器２０において、熱交換部２１は、２つの電池セル１１に挟まれた平板状の部位であり、電池セル１１の板面に対応した形状となっている。湾曲部２２は、隣接する熱交換部２１を接続するように湾曲した部位である。熱交換部２１は電池セル１１と接触しており、湾曲部２２は電池セル１１と接触していない。

そして、複数の熱交換部２１は、接続部材４０の左側において、積層方向に所定間隔で並列配置されている。熱交換部２１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、図５、図６に示すように、熱媒体流れ方向がセル積層方向に直交している。

第１熱交換器２０において、隣接する熱交換部２１は湾曲部２２によって接続され、蛇行状に形成されている。つまり、第１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。

この為、接続部材４０の左側において、第１熱交換器２０の各熱交換部２１は、電池セル１１と熱交換部２１が交互となるように積層して配置される。つまり、隣接する熱交換部２１の間には、１以上の電池セル１１が配置されている。

図２に示すように、第１熱交換器２０の左側端部には、第１折り返し部２３が設けられている。第１折り返し部２３は、積層方向に関して、電池モジュール１０の最も左側に位置する電池セル１１と、第１エンドプレート５０の間に位置している。そして、第１折り返し部２３は、第１熱交換器２０において、流入部４２から流入した熱媒体の流れを流出部４３に向かって折り返す部分である。

ここで、第１熱交換器２０の内部構造について、図面を参照して説明する。図４は、第１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おり、２つの電池セル１１と３つの熱交換部２１を示している。

上述したように、第１熱交換器２０は、扁平多穴チューブによって構成されている。この為、第１熱交換器２０は、仕切部２５によって区分された複数の熱媒体流路２４を有している。

図３、図４に示すように、第１熱交換器２０の上方部分に形成された複数の熱媒体流路２４は往路側流路２４ｏを構成し、第１熱交換器２０の下方部分に形成された複数の熱媒体流路２４は復路側流路２４ｒを構成している。往路側流路２４ｏ及び復路側流路２４ｒにおいては、それぞれの流路断面積の合計が等しくなっている。

往路側流路２４ｏは、第１熱交換器２０において、流入部４２から第１折り返し部２３へ向かう熱媒体が流れる流路である。つまり、往路側流路２４ｏは、第１熱交換器２０における熱媒体の流れに関し、第１折り返し部２３の上流側を構成する。

そして、復路側流路２４ｒは、第１熱交換器２０において、第１折り返し部２３から流出部４３へ向かう熱媒体が流れる流路である。即ち、復路側流路２４ｒは、第１熱交換器２０における熱媒体の流れに関し、第１折り返し部２３の下流側を構成する。

一方、第２熱交換器３０は、電池温調装置１の右側に配置されており、第１熱交換器２０と同様に、複数の熱交換部３１及び複数の湾曲部３２を有している。熱交換部３１は、第２熱交換器３０において、２つの電池セル１１に挟まれた平板状の部位であり、電池セル１１の板面に対応した形状となっている。湾曲部３２は、隣接する熱交換部３１を接続するように湾曲した部位である。

従って、第２熱交換器３０は、第１熱交換器２０と同様に、隣接する熱交換部３１を湾曲部３２によって接続した蛇行状に形成され、いわゆる、サーペンタイン型の熱交換器を構成している。

この為、接続部材４０の右側において、第２熱交換器３０の各熱交換部３１は、電池セル１１と熱交換部３１が交互となるように積層して配置される。つまり、隣接する熱交換部３１の間には、１以上の電池セル１１が配置されている。

そして、図２に示すように、第２熱交換器３０の右側端部には、第２折り返し部３３が設けられている。第２折り返し部３３は、積層方向に関して、電池モジュール１０の最も右側に位置する電池セル１１と、第２エンドプレート５１の間に位置している。そして、第２折り返し部３３は、第２熱交換器３０において、流入部４２から流入した熱媒体の流れを流出部４３に向かって折り返す部分である。

上述したように、第２熱交換器３０は、第１熱交換器２０と同様に、扁平多穴チューブによって構成されている。この為、第２熱交換器３０は、第１熱交換器２０と同様に、仕切部によって区分された複数の熱媒体流路を有しており、これらの熱媒体流路は、往路側流路３４ｏ及び復路側流路３４ｒを構成している。

具体的には、図３に示すように、第２熱交換器３０の上方部分に形成された複数の熱媒体流路は往路側流路３４ｏを構成している。往路側流路３４ｏは、第２熱交換器３０において、流入部４２から第２折り返し部３３へ向かう熱媒体が流れる流路である。つまり、往路側流路３４ｏは、第２熱交換器３０における熱媒体の流れに関し、第２折り返し部３３の上流側を構成する。

又、第２熱交換器３０の下方部分に形成された複数の熱媒体流路は復路側流路３４ｒを構成している。復路側流路３４ｒは、第２熱交換器３０において、第２折り返し部３３から流出部４３へ向かう熱媒体が流れる流路である。即ち、復路側流路３４ｒは、第２熱交換器３０における熱媒体の流れに関し、第２折り返し部３３の下流側を構成する。又、往路側流路３４ｏ及び復路側流路３４ｒにおいては、それぞれの流路断面積の合計が等しくなっている。

このように構成された第１熱交換器２０及び第２熱交換器３０は、何れも扁平多穴チューブを用いている為、例えば、押出成形によって形成することができる。本実施形態においては、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、湾曲部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、第１熱交換器２０及び第２熱交換器３０において、熱交換部と湾曲部は一体的に構成される。

そして、電池温調装置１においては、電池モジュール１０の積層方向における両端側に、第１エンドプレート５０及び第２エンドプレート５１が配置されている。第１エンドプレート５０及び第２エンドプレート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。

図１等に示すように、第１エンドプレート５０は、積層方向一方側（即ち、左側）において、電池モジュール１０の外側に配置されている。一方、第２エンドプレート５１は、積層方向他方側（即ち、右側）において、電池モジュール１０の外側に配置されている。

そして、第１エンドプレート５０及び第２エンドプレート５１は、複数の拘束部材５５で接続されている。拘束部材５５は、第１エンドプレート５０及び第２エンドプレート５１における対応する角部同士を接続するように設けられている。

これにより、複数の電池セル１１、第１熱交換器２０、第２熱交換器３０は、第１エンドプレート５０及び第２エンドプレート５１の間にて、所定の拘束荷重をかけられた状態で、拘束部材５５によって固定されている。

又、図１～図３に示すように、各拘束部材５５には、電池モジュール１０の積層方向中央部に配置された接続部材４０も接続されている。この為、電池温調装置１の左側部分においては、電池セル１１及び第１熱交換器２０が、接続部材４０と第１エンドプレート５０の間にて、所定の拘束荷重がかけられた状態で固定される。

同様に、電池温調装置１の右側部分では、電池セル１１及び第２熱交換器３０が、接続部材４０と第２エンドプレート５１の間にて、所定の拘束荷重がかけられた状態で固定される。つまり、本実施形態に係る接続部材４０は、いわゆる中間プレートとして機能している。

続いて、第１実施形態に係る電池温調装置１における熱媒体の流れについて、図５、図６を参照して説明する。

図５に示すように、接続部材４０の内部流路４１は、流入部４２から伸びる流路に対して、第１接続部４４へ伸びる流路及び第２接続部４５へ伸びる流路を、少なくとも接続して構成されている。従って、流入部４２から流入した熱媒体の流れは、内部流路４１の内部にて、第１熱交換器２０側への流れと、第２熱交換器３０側への流れとに分岐する。

先ず、第１熱交換器２０側における熱媒体の流れについて説明する。第１接続部４４から流出した熱媒体は、第１熱交換器２０における往路側流路２４ｏ内に流入する。往路側流路２４ｏを流れる過程で、熱媒体は、複数の熱交換部２１及び複数の湾曲部２２を通過する。

この時、熱媒体は、接続部材４０の左側に位置する４つの電池セル１１の間を介して、電池モジュール１０の積層方向一方側へ蛇行しながら流れていく。従って、熱媒体は、接続部材４０の左側に位置する４つの電池セル１１との熱交換によって、４つの電池セル１１の温度を調整し、第１折り返し部２３に流入する。

第１折り返し部２３の内部において、熱媒体は、下方に向かって流れて、第１熱交換器２０の復路側流路２４ｒへ流入する。これにより、第１折り返し部２３では、流入部４２から往路側流路２４ｏを通過した熱媒体の流れを流出部４３に向かって折り返すことができる。

図６に示すように、第１折り返し部２３から流出すると、熱媒体は、第１熱交換器２０の復路側流路２４ｒに流入する。復路側流路２４ｒを流れる過程で、熱媒体は、複数の熱交換部２１及び複数の湾曲部２２を通過する。

この時、熱媒体は、接続部材４０の左側に位置する４つの電池セル１１の間を介して、電池モジュール１０の積層方向中央部へ蛇行しながら流れていく。従って、熱媒体は、接続部材４０の左側に位置する４つの電池セル１１との熱交換によって、４つの電池セル１１の温度を調整することができる。復路側流路２４ｒを通過した後、熱媒体は、第１接続部４４を介して、接続部材４０の内部流路４１に流入する。

次に、第２熱交換器３０側における熱媒体の流れについて説明する。第２接続部４５から流出した熱媒体は、第２熱交換器３０における往路側流路３４ｏ内に流入する。往路側流路３４ｏを流れる過程で、熱媒体は、複数の熱交換部３１及び複数の湾曲部３２を通過する。

この時、熱媒体は、接続部材４０の右側に位置する４つの電池セル１１の間を介して、電池モジュール１０の積層方向他方側へ蛇行しながら流れていく。従って、熱媒体は、接続部材４０の右側に位置する４つの電池セル１１との熱交換によって、４つの電池セル１１の温度を調整し、第２折り返し部３３に流入する。

第２折り返し部３３の内部にて、熱媒体は、下方に向かって流れて、第２熱交換器３０の復路側流路３４ｒへ流入する。これにより、第２折り返し部３３では、流入部４２から往路側流路３４ｏを通過した熱媒体の流れを流出部４３に向かって折り返すことができる。

図６に示すように、第２折り返し部３３から流出すると、熱媒体は、第２熱交換器３０の復路側流路３４ｒに流入する。復路側流路３４ｒを流れる過程で、熱媒体は、複数の熱交換部３１及び複数の湾曲部３２を通過する。

この時、熱媒体は、接続部材４０の右側に位置する４つの電池セル１１の間を介して、電池モジュール１０の積層方向中央部へ蛇行しながら流れていく。従って、熱媒体は、接続部材４０の右側に位置する４つの電池セル１１との熱交換によって、４つの電池セル１１の温度を調整することができる。復路側流路３４ｒを通過した後、熱媒体は、第２接続部４５を介して、接続部材４０の内部流路４１に流入する。

これにより、接続部材４０の内部流路４１内部において、第１接続部４４から流入した熱媒体の流れと、第２接続部４５から流入した熱媒体の流れとが合流する。内部流路４１で合流した熱媒体は、流出部４３から電池温調装置１の外部へ流出する。

図５、図６に示すように、電池温調装置１によれば、接続部材４０にて熱媒体の流れを、第１熱交換器２０側への熱媒体の流れと、第２熱交換器３０側への熱媒体の流れに分岐させている。

第１熱交換器２０では、電池モジュール１０を構成する複数の電池セル１１の一部（即ち、接続部材４０の左側の４つの電池セル１１）についての温度調整を行うように、熱媒体の流路が配置されている。

一方、第２熱交換器３０では、電池モジュール１０を構成する複数の電池セル１１の他の部分（即ち、接続部材４０の右側の４つの電池セル１１）についての温度調整を行うように、熱媒体の流路が配置されている。

つまり、第１熱交換器２０を経由する熱媒体の流路と、第２熱交換器３０を経由する熱媒体の流路は、何れも、電池モジュール１０を構成する８つの電池セル１１を対象として熱媒体流路を配置した場合よりも短く構成されている。これにより、電池温調装置１によれば、流入部４２から流出部４３へと流れる熱媒体の圧損を低減することができる。

又、電池モジュール１０は、複数の電池セル１１を積層配置している為、積層方向中央部の電池セル１１では、熱ごもりが生じやすい。図５、図６に示すように、接続部材４０が、電池モジュール１０における積層方向中央部に配置されている為、電池温調装置１は、熱ごもりが生じやすい電池セル１１から冷却でき、電池モジュール１０を構成する電池セル１１の温度差を低減することができる。

ここで、図１に示すように、電池温調装置１の接続部材４０には、通信部６０及び流量調整部６５が配置されている。通信部６０は、制御装置７０に対して通信可能に接続されており、電池モジュール１０を構成する各電池セル１１のセル情報を通信する。

セル情報には、電池セル１１の温度に関する情報や、電池セル１１の出力電圧に関する情報が含まれている。電池セル１１の温度に関する情報等については、図示しないバッテリ温度センサ等の各種センサの出力結果を用いることができる。

図１に示すように、通信部６０は、接続部材４０の上面に接触するように設けられている。接続部材４０は、熱伝導性の良い金属により構成されており、接続部材４０の内部には、熱媒体が流通する内部流路４１が形成されている。従って、電池温調装置１は、熱媒体が流通する接続部材４０を介して、動作により生じた通信部６０の熱を吸熱することができ、通信部を冷却することができる。

流量調整部６５は、流入部４２から流入した熱媒体に関して、第１接続部４４から第１熱交換器２０へ向かって流れる熱媒体の流量と、第２接続部４５から第２熱交換器３０へ向かって流れる熱媒体の流量を調整する。

流量調整部６５は、内部流路４１における分岐部分に配置されており、例えば、３つの流入出口を有する電気式の三方流量調整弁を用いることができる。そして、流量調整部６５は、制御装置７０から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

尚、流量調整部６５として、複数の電磁弁を採用することもできる。即ち、第１接続部４４へ向かう流路の開度を調整する電磁弁と、第２接続部４５へ向かう流路の開度を調整する電磁弁によって、流量調整部６５を構成しても良い。

制御装置７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。そして、制御装置７０は、そのＲＯＭ内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、各種制御対象機器の作動を制御する。

電池温調装置１に関して、制御装置７０は、通信部６０との通信により取得した各電池セル１１のセル情報に基づいて、電池モジュール１０の各電池セル１１の温度が予め定められた温度範囲内になるように、流量調整部６５の作動に関する制御信号を決定する。予め定められた温度範囲とは、例えば、１５℃以上、かつ、５５℃以下である。

具体的には、制御装置７０は、先ず、通信部６０から取得したセル情報に基づいて、接続部材４０の左側に位置する電池セル１１の温度と、接続部材４０の右側に位置する電池セル１１の温度とを比較する。

接続部材４０の左側の電池セル１１の温度が右側の電池セル１１の温度よりも高いと判定された場合、制御装置７０は、第１接続部４４側の流路における開度が第２接続部４５側の流路における開度よりも大きくように、制御信号を決定する。

一方、接続部材４０の右側の電池セル１１の温度が左側の電池セル１１の温度よりも高いと判定された場合、制御装置７０は、第２接続部４５側の流路における開度が第１接続部４４側の流路における開度よりも大きくように、制御信号を決定する。

第１接続部４４側の流路における開度と、第２接続部４５側の流路における開度のバランスは、接続部材４０の右側の電池セル１１の温度と、接続部材４０の左側の電池セル１１の温度との温度差に応じて定められる。

この流量調整部６５の動作によって、第１熱交換器２０、第２熱交換器３０のうち、温度の高い電池セル１１が配置されている側に、より多くの熱媒体が流入するように制御される。この結果、温度の高い電池セル１１が、より多くの熱媒体と熱交換することになる為、電池モジュール１０を構成する各電池セル１１の温度差を低減して、電池セル１１の均温化を実現することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る電池温調装置１では、電池モジュール１０の積層方向中央部に配置された接続部材４０から、積層方向一方側の第１熱交換器２０と、積層方向他方側の第２熱交換器３０に対して、熱媒体を流通させることができる。

これにより、電池モジュール１０において、接続部材４０よりも積層方向一方側に位置する各電池セル１１は、第１熱交換器２０によって温度調整される。又、接続部材４０よりも積層方向他方側に位置する各電池セル１１は、第２熱交換器３０によって温度調整される。

ここで、複数の電池セル１１を積層方向に配置した場合、積層方向の外側に位置する電池セル１１ほど放熱しやすく、内側に位置する電池セル１１である程、熱ごもりが発生しやすいと考えられる。

この点、電池温調装置１によれば、熱ごもりが発生しやすい位置に接続部材４０が配置されている為、電池モジュール１０の積層方向内側における熱ごもりの発生を抑制し、各電池セル１１の均温化を実現することができる。

又、電池温調装置１によれば、電池セル１１の数を多くした場合であっても、流入部４２から流出部４３へ到達するまでの熱媒体の経路を短くすることができ、各電池セル１１の温度のばらつきを抑制して、複数の電池セル１１の均温化を実現できる。

図５、図６に示すように、接続部材４０は、流入部４２、流出部４３、第１接続部４４、第２接続部４５を有している。接続部材４０の内部において、内部流路４１は、流入部４２、流出部４３に対して第１接続部４４及び第２接続部４５を連通している。

これにより、接続部材４０の内部流路４１、第１接続部４４及び第２接続部４５を介して流通させることで、第１折り返し部２３及び第１熱交換器２０を介した熱媒体の流れと、第２折り返し部３３及び第２熱交換器３０を介した熱媒体の流れを実現できる。

図１～図３に示すように、接続部材４０は、複数の拘束部材５５によって、第１エンドプレート５０及び第２エンドプレート５１に対する位置が固定されている。つまり、接続部材４０は、いわゆる中間プレートとして機能する。

これにより、電池温調装置１は、第１エンドプレート５０と第２エンドプレート５１の間において、接続部材４０を中間プレートとして利用することによって、各電池セル１１と、熱交換部２１及び熱交換部３１との密着性を向上させることができる。これにより、各電池セル１１と、熱交換部２１及び熱交換部３１との間の接触熱抵抗によって放熱能力が低減することを防止することができる。

そして、図１等に示すように、接続部材４０の上面には、電池モジュール１０を構成する各電池セル１１のセル情報を制御装置７０に通信する通信部６０が配置されている。通信部６０は、接続部材４０に対して、接続部材４０の内部流路４１を流通する熱媒体と熱交換可能に配置されている。

これにより、電池温調装置１によれば、通信部６０に生じた熱を、熱媒体流路２４が流通する接続部材４０を介して吸熱させることができる。即ち、電池温調装置１によれば、通信部６０を適切な温度範囲内に保つことができ、熱による通信部６０の動作不良等を防止することができる。

更に、図１等に示すように、接続部材４０には、流量調整部６５が配置されている。流量調整部６５は、制御装置７０からの制御信号に基づいて、流入部４２から流入した熱媒体に関して、第１接続部４４から第１熱交換器２０へ向かって流れる熱媒体の流量と、第２接続部４５から第２熱交換器３０へ向かって流れる熱媒体の流量を調整する。

制御装置７０は、通信部６０から取得したセル情報に基づいて、電池モジュール１０の各電池セル１１の温度が予め定められた温度範囲内になるように、流量調整部６５の作動に関する制御信号を決定する。

これにより、電池温調装置１によれば、流量調整部６５を動作させて、第１熱交換器２０側の熱媒体の流量と、第２熱交換器３０側の熱媒体の流量とを調整することで、各電池セル１１の温度を予め定められた温度範囲内にして、均温化を図ることができる。又、通信部６０からのセル情報を利用することで、より精度良く、第１熱交換器２０側の熱媒体の流量と、第２熱交換器３０側の熱媒体の流量とを調整することができる。

（第２実施形態）
本実施形態では、図７～図９に示すように、第１熱交換器２０、第２熱交換器３０及び接続部材４０の構成が第１実施形態とは異なる電池温調装置１について説明する。尚、図７では、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。このことは、以下の図面でも同様である。

第２実施形態に係る電池温調装置１においても、接続部材４０は、電池モジュール１０の積層方向中央部に配置されており、いわゆる、中間プレートとして機能している。第２実施形態に係る接続部材４０は、第１実施形態と同様に、内部流路４１、流入部４２、流出部４３、第１接続部４４及び第２接続部４５を有している。

図８、図９に示すように、第２実施形態の接続部材４０では、第１接続部４４及び第２接続部４５の形成位置が第１実施形態と相違している。又、第１接続部４４及び第２接続部４５の位置が相違することに伴って、内部流路４１の構成も相違している。

第２実施形態に係る第１接続部４４は、扁平な直方体形状に形成された接続部材４０の左側面に配置されている。一方、第２実施形態に係る第２接続部４５は、接続部材４０の右側面に配置されている。

即ち、第１実施形態における第１接続部４４及び第２接続部４５は、接続部材４０の後面という一つの面に配置されていたが、第２実施形態の第１接続部４４及び第２接続部４５は、接続部材４０のそれぞれ異なる側面に配置されている。

この為、第１熱交換器２０は、接続部材４０の左側面と電池セル１１の間を前方に向かうように伸びた後、複数の熱交換部３１及び複数の湾曲部３２を有するように折り曲げられて構成される。第１熱交換器２０の左端部には、第１実施形態と同様に、第１折り返し部２３が接続されている。

そして、第２熱交換器３０は、接続部材４０右側面と電池セルの間を後方に向かうように伸びた後、複数の熱交換部３１及び複数の湾曲部３２を有するように折り曲げられて構成される。第２熱交換器３０の右端部には、第１実施形態と同様に、第２折り返し部３３が接続されている。

第２実施形態におけるその他の構成や、通信部６０及び流量調整部６５の制御等については、第１実施形態と同様である為、再度の説明は省略する。

第２実施形態に係る電池温調装置１によれば、第１熱交換器２０、第２熱交換器３０及び接続部材４０の構成を変更した場合においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。即ち、第２実施形態の電池温調装置１は、複数の電池セル１１を積層方向に積層した電池モジュール１０に関し、各電池セル１１の温度のばらつきを抑制して、複数の電池セル１１の均温化を実現できる。

（第３実施形態）
図１０に示すように、本実施形態においては、接続部材４０を、前方側接続部材４６、後方側接続部材４７、連結部材４８を接続して構成している。上述した実施形態では、中間プレートとして機能する単一の部材を接続部材４０としていたのに対し、第３実施形態では、複数の部材を組み合わせて接続部材４０を構成している点が相違している。

前方側接続部材４６は、内部流路４１として機能する内部空間を有する四角柱状に形成されている。前方側接続部材４６の前面には、上述した実施形態と同様に、流入部４２及び流出部４３が形成されている。図１０に示すように、前方側接続部材４６は、積層方向については、電池モジュール１０における積層方向中央部に位置しており、各電池セル１１の前面よりも前方に位置している。

後方側接続部材４７は、前方側接続部材４６と同様に、内部流路４１として機能する内部空間を有する四角柱状に形成されている。後方側接続部材４７の左側面には、第１接続部４４が形成されており、後方側接続部材４７の右側面には、第２接続部４５が形成されている。そして、後方側接続部材４７は、電池モジュール１０における積層方向中央部において、各電池セル１１の後面よりも後方に位置している。

連結部材４８は、熱伝導率の良い金属材料（例えば、アルミニウムやステンレス鋼等）によって筒状に軽視絵されている。連結部材４８は、前方側接続部材４６の後面と、後方側接続部材４７の前面に対して接続されており、前方側接続部材４６の内部空間と、後方側接続部材４７の内部空間とを連通している。

つまり、第３実施形態では、前方側接続部材４６の内部空間、後方側接続部材４７の内部空間及び連結部材４８の内部空間を連結することによって、接続部材４０の内部流路４１が構成されている。

第３実施形態におけるその他の構成等については、上述した実施形態と同様である為、再度の説明は省略する。

第３実施形態に係る電池温調装置１によれば、接続部材４０を前方側接続部材４６等の複数の部材で構成した場合においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。即ち、第３実施形態の電池温調装置１は、複数の電池セル１１を積層方向に積層した電池モジュール１０に関し、各電池セル１１の温度のばらつきを抑制して、複数の電池セル１１の均温化を実現できる。

（第４実施形態）
本実施形態では、接続部材４０を、上述した実施形態と比較してコンパクトに構成している。

第４実施形態に係る接続部材４０は、内部流路４１として機能する内部空間を有する四角柱状に形成されている。接続部材４０は、積層方向については、電池モジュール１０の積層方向中央部に位置しており、各電池セル１１の前面よりも前方に位置している。

図１１に示すように、接続部材４０の前面には、流入部４２及び流出部４３が形成されており、接続部材４０の後面には、第１接続部４４と第２接続部４５が形成されている。第４実施形態においても、第１接続部４４には、第１熱交換器２０の端部が接続され、第２接続部４５には、第２熱交換器３０の端部が接続されている。

第１接続部４４に接続された扁平多穴チューブは、電池モジュール１０の積層方向中央部を構成する２つの電池セル１１の間を後方に向かって伸び、その後、蛇行状に折り曲げられて、サーペンタイン型の第１熱交換器２０を構成する。

そして、第２接続部４５に接続された扁平多穴チューブは、電池モジュール１０の積層方向中央部を構成する２つの電池セル１１の間において、第１熱交換器２０を構成する扁平多穴チューブに沿って後方に向かって伸びるように配置される。その後、蛇行状に折り曲げられて、サーペンタイン型の第２熱交換器３０が構成される。

第４実施形態におけるその他の構成等については、上述した実施形態と同様である為、再度の説明は省略する。

第４実施形態に係る電池温調装置１によれば、接続部材４０をコンパクトに構成した場合においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。即ち、第４実施形態の電池温調装置１は、複数の電池セル１１を積層方向に積層した電池モジュール１０に関し、各電池セル１１の温度のばらつきを抑制して、複数の電池セル１１の均温化を実現できる。

（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。

（ａ）上述した実施形態では、第１熱交換器２０及び第２熱交換器３０を蛇行状のサーペンタイン型としたが、第１熱交換器２０及び第２熱交換器３０をサーペンタイン型以外の構成としてもよい。

（ｂ）上述した実施形態においては、電池モジュール１０を８つの電池セル１１によって構成していたが、この態様に限定されるものではない。電池モジュール１０を構成する電池セル１１の数は適宜変更することができる。

（ｃ）電池モジュール１０における接続部材４０の位置は、積層方向に関して、電池モジュール１０の中央部分であることが望ましいが、電池モジュール１０の積層方向中央部に限定されるものではない。積層方向に積層された複数の電池セル１１において、隣り合う複数の電池セル１１の間となる位置であれば、接続部材４０の位置は適宜変更することができる
（ｄ）上述した実施形態では、第１エンドプレート５０、第２エンドプレート５１で挟まれた電池モジュール１０に対し、第１熱交換器２０、第２熱交換器３０及び接続部材４０を含むユニットを一つ配置した構成であったが、この態様に限定されるものではない。例えば、多数の電池セル１１を積層配置した電池モジュール１０に対しては、第１熱交換器２０、第２熱交換器３０及び接続部材４０を含むユニットを、複数組配置することも可能である。

（ｅ）又、上述した実施形態において、往路側流路２４ｏと復路側流路２４ｒの流路断面積の合計を等しく構成していたが、これに限定されるものではない。往路側流路２４ｏと復路側流路２４ｒの流路断面積の合計について、何れか一方が他方よりも大きく構成されていても良い。

例えば、往路側流路２４ｏと復路側流路２４ｒの内で、電池セル１１において冷えにくい部分に配置されている方の流路断面積を大きくすることも可能である。これにより、電池セル１１の冷え難い部分に対する冷却性能を向上させることができる。又、往路側流路３４ｏと復路側流路３４ｒの流路断面積の合計についても同様である。

１ 電池温調装置
１０ 電池モジュール
１１ 電池セル
２０ 第１熱交換器
２３ 第１折り返し部
３０ 第２熱交換器
３３ 第２折り返し部
４０ 接続部材
４２ 流入部
４３ 流出部

Claims (6)

1. 予め定められた積層方向に積層された複数の電池セル（１１）と、
   前記積層方向に並んだ前記電池セルの間に配置され、複数の前記電池セルと熱交換する熱媒体の流入部（４２）及び流出部（４３）を有する接続部材（４０）と、
   複数の前記電池セルにおいて、前記接続部材よりも前記積層方向の一方側に配置された前記電池セルと、前記接続部材を介して流通する前記熱媒体とを熱交換させる第１熱交換器（２０）と、
   複数の前記電池セルにおいて、前記接続部材よりも前記積層方向の他方側に配置された前記電池セルと、前記接続部材を介して流通する前記熱媒体とを熱交換させる第２熱交換器（３０）と、を有し、
   前記第１熱交換器は、
   前記接続部材よりも前記積層方向の一方側の前記電池セルに対して熱交換可能に配置された複数の熱交換部（２１）と、
   複数の前記電池セルの前記積層方向における最も一方側に配置され、複数の前記熱交換部を通過した前記熱媒体の流れを前記接続部材の前記流出部へ向かうように折り返す第１折り返し部（２３）と、を有し、
   前記第２熱交換器は、
   前記接続部材よりも前記積層方向の他方側の前記電池セルに対して熱交換可能に配置された複数の熱交換部（３１）と、
   複数の前記電池セルの前記積層方向における最も他方側に配置され、複数の前記熱交換部を通過した前記熱媒体の流れを前記接続部材の前記流出部へ向かうように折り返す第２折り返し部（３３）と、を有している電池温調装置。
2. 前記接続部材は、前記熱媒体の流出入が可能なように前記第１熱交換器が接続される第１接続部（４４）と、
   前記第１接続部と異なる位置にて、前記熱媒体の流出入が可能なように前記第２熱交換器が接続される第２接続部（４５）と、
   前記接続部材の内部にて、前記流入部、前記流出部に対して、前記第１接続部及び前記第２接続部を連通した内部流路（４１）と、を有する請求項１に記載の電池温調装置。
3. 複数の前記電池セルの前記積層方向における最も一方側に配置された第１エンドプレート（５０）と、
   複数の前記電池セルの前記積層方向における最も他方側に配置された第２エンドプレート（５１）と、
   前記第１エンドプレートと前記第２エンドプレートの間において、前記電池セル及び前記熱交換部を積層した状態で固定する拘束部材（５５）と、を有し、
   前記接続部材は、前記拘束部材を介して、前記第１エンドプレート及び前記第２エンドプレートに対する位置が固定されている請求項１又は２に記載の電池温調装置。
4. 複数の前記電池セルの状態を示すセル情報を通信する通信部（６０）を有し、
   前記通信部は、前記接続部材に対して、前記接続部材の内部を流通する前記熱媒体と熱交換可能に配置されている請求項１ないし３の何れか１つに記載の電池温調装置。
5. 前記流入部から流入した前記熱媒体に関し、前記第１熱交換器へ向かって流れる前記熱媒体の流量と、前記第２熱交換器へ向かって流れる前記熱媒体の流量を調整すると共に、前記接続部材に配置された流量調整部（６５）と、
   複数の前記電池セルの温度が予め定められた温度範囲内になるように、前記流量調整部の動作を制御する制御装置（７０）と、を有する請求項１ないし３の何れか１つに記載の電池温調装置。
6. 前記接続部材に配置され、複数の前記電池セルの状態を示すセル情報を通信する通信部（６０）と、
   前記流入部から流入した前記熱媒体に関し、前記第１熱交換器へ向かって流れる前記熱媒体の流量と、前記第２熱交換器へ向かって流れる前記熱媒体の流量を調整すると共に、前記接続部材に配置された流量調整部（６５）と、
   前記通信部との通信により取得した前記セル情報を用いて、複数の前記電池セルの温度が予め定められた温度範囲内になるように、前記流量調整部の動作を制御する制御装置（７０）と、を有する請求項１ないし３の何れか１つに記載の電池温調装置。

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