JPWO2019139022A1 - 冷却装置および電池システム - Google Patents

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Abstract

冷却液槽３０は、互いに対向した第１内壁３２ａと第２内壁３２ｂとを有する。第１冷媒管４２ａから第４冷媒管４２ｄは、冷却液槽３０の内部において第１内壁３２ａと第２内壁３２ｂに沿って延び、かつ冷媒を流す。仕切り板３６は、冷却液槽３０の内部における第１内壁３２ａから第１冷媒管４２ａ〜第４冷媒管４２ｄを横切って、第２内壁３２ｂに未到達の位置まで延びることによって、冷却液槽３０の内部を仕切る。冷却液槽３０の内部では、仕切り板３６によって仕切られた流路を冷却液が流れる。

Description

本開示は、冷却技術に関し、特に電池を冷却する冷却装置および電池システムに関する。
ハイブリッド車や電気自動車には、駆動源であるモータに電力を供給する電池モジュール（車載電池）が搭載される。電池モジュールの温度上昇を抑制するために、例えば、冷媒の気化熱による冷却がなされる。しかしながら、冷媒通路の近傍で温度が低く、かつ冷却通路の流入側が排出側よりも低温になることによる冷却むらが発生して、電池モジュール内の位置によって温度が異なる。冷却むらを抑制するために、冷媒を流す熱交換器が冷却液につけられる（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１０−５００００号公報
車載電池を冷却する際において、冷却液が流される場合、流す方向によっては、異なった位置における冷媒の温度のばらつきが抑制されない。そのため、異なった位置における冷媒の温度のばらつきを抑制する方向に冷却液を流すことが必要とされる。
本開示はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、車載電池を冷却する冷却装置において、異なった位置における温度のばらつきを抑制する技術を提供することにある。
上記課題を解決するために、本開示のある態様の冷却装置は、互いに対向した第１内壁と第２内壁とを有する冷却液槽と、冷却液槽の内部において第１内壁と第２内壁に沿って延び、かつ冷媒を流す複数の冷媒管と、冷却液槽の内部における第１内壁から複数の冷媒管を横切って、第２内壁に未到達の位置まで延びることによって、冷却液槽の内部を仕切る仕切り板とを備える。冷却液槽の内部では、仕切り板によって仕切られた流路を冷却液が流れる。
本開示によれば、車載電池を冷却する冷却装置において、異なった位置における温度のばらつきを抑制できる。
実施例に係る電池システムの構造を示す斜視図である。 図１の冷却装置の構造を示す分解斜視図である。 図３（ａ）−（ｃ）は、図１の冷却装置の構造を示す図である。 図４（ａ）−（ｂ）は、図３（ａ）の冷却装置の比較対象となる冷却装置の構造を示す図である。 図１の冷却装置の別の構造を示す図である。 図６（ａ）−（ｂ）は、図１の冷却装置のさらに別の構造を示す図である。 図１の電池システムの構成を示すブロック図である。 図１の電池システムの別の構造を示す図である。 図８の電池システムの構成を示すブロック図である。
本開示の実施例を具体的に説明する前に、概要を説明する。実施例は、車両に搭載されている電池モジュールを冷却するための冷却装置に関する。冷却装置の一面側に電池モジュールが設置されるとともに、冷却装置の内部には一面に沿って、主配管から分岐した複数の冷媒管が並べられる。各冷媒管には主配管からの冷媒が流されるが、各冷媒管における冷媒流量がばらつくので、冷媒管間において温度がばらつく。冷媒管間における温度のばらつきによって、電池モジュール内の位置によって温度が異なる。冷媒管間における温度のばらつきを抑制するために、複数の冷媒管を冷却液につけることが有効である。一方、冷却効率を向上するために冷却液も流される方が好ましい。しかしながら、冷却液が流れることによって冷媒管から吸収した熱も流れるので、冷却液の流れる方向によっては、冷媒管間における温度のばらつきが抑制されない。そのため、冷媒管間における温度のばらつきを抑制するような方向に冷却液を流すことが求められる。
本実施例では、冷媒管と直交するように冷却液を流し、冷却液により冷媒管間の温度ばらつきを抑制するとともに、Ｕターンにより冷却液を流す向きが変えられることによって冷媒管内の温度のばらつきを抑制する。なお、以下の説明において、「平行」、「垂直」は、完全な平行、垂直だけではなく、誤差の範囲で平行、垂直からずれている場合も含むものとする。また、「略」は、おおよその範囲で同一であるという意味である。さらに、以下の実施例では、同一の構成要素に同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、各図面では、説明の便宜のため、構成要素の一部を適宜省略する。
図１は、電池システム１００の構造を示す斜視図である。図１に示すように、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸からなる直交座標系が規定される。ｘ軸、ｙ軸は、電池システム１００の底面内において互いに直交する。ｚ軸は、ｘ軸およびｙ軸に垂直であり、電池システム１００の高さ方向に延びる。また、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれの正の方向は、図１における矢印の方向に規定され、負の方向は、矢印と逆向きの方向に規定される。ここで、ｘ軸の正方向側が「前側」と呼ばれ、ｘ軸の負方向側が「後側」と呼ばれ、ｙ軸の正方向側が「右側」と呼ばれ、ｙ軸の負方向側が「左側」と呼ばれ、ｚ軸の正方向側が「上側」と呼ばれ、ｚ軸の負方向側が「下側」と呼ばれることもある。そのため、図１は、電池システム１００の前側を含む斜視図である。
電池モジュール１０は、箱形形状を有する。冷却装置２０は電池モジュール１０を冷却するための装置である。冷却装置２０の高さ方向の長さは、前後方向および左右方向の長さよりも短いので、冷却装置２０は高さの低い板形形状を有する。冷却装置２０は冷却プレートと呼ばれることもある。冷却装置２０の上側の面には電池モジュール１０が設置される。そのため、冷却装置２０の上側の面と電池モジュール１０の下側の面とが接触する。
また、冷却装置２０の前側の面には、冷却液パイプ２２と総称される第１冷却液パイプ２２ａ、第２冷却液パイプ２２ｂ、冷媒パイプ２４と総称される第１冷媒パイプ２４ａ、第２冷媒パイプ２４ｂとが配置される。具体的には、冷却装置２０の前側の面の左側から右側に向かって、第１冷媒パイプ２４ａ、第１冷却液パイプ２２ａ、第２冷却液パイプ２２ｂ、第２冷媒パイプ２４ｂが並べられる。つまり、２つの冷媒パイプ２４は、２つの冷却液パイプ２２を挟むように配置される。ここでは、第１冷却液パイプ２２ａから冷却液が流入され、第２冷却液パイプ２２ｂから冷却液が流出される。また、第１冷媒パイプ２４ａから冷媒が流入され、第２冷媒パイプ２４ｂから冷媒が流出される。冷媒の一例は、ＨＦＣ（Ｈｙｄｒｏ Ｆｌｕｏｒｏ Ｃａｒｂｏｎ）である。なお、白色の矢印が冷却液の流れを示し、黒色の矢印が冷媒の流れを示す。
図２は、冷却装置２０の構造を示す分解斜視図である。冷却装置２０は、冷却液槽３０、冷媒ヘッダ４０と総称される第１冷媒ヘッダ４０ａ、第２冷媒ヘッダ４０ｂ、冷媒管４２と総称される第１冷媒管４２ａから第４冷媒管４２ｄ、インナーフィン４４、天板５０を含む。また、冷却液槽３０は、内壁３２と総称される第１内壁３２ａから第４内壁３２ｄ、底面３４、仕切り板３６、開口３８と総称される第１開口３８ａから第４開口３８ｄを含む。ここで、冷媒管４２の数は「４」とされているが、それに限定されない。
冷却液槽３０は、上側が開口して中央部が窪んだ桶形形状を有する。冷却液槽３０の内部の側面は、第１内壁３２ａから第４内壁３２ｄによって形成される。これらは、高さ方向がそれ以外の方向よりも短い矩形状を有し、第１内壁３２ａと第２内壁３２ｂが互いに対向し、第３内壁３２ｃと第４内壁３２ｄが互いに対向する。また、第１内壁３２ａが前側に配置され、第２内壁３２ｂが後側に配置される。第１内壁３２ａから第４内壁３２ｄに囲まれるように、冷却液槽３０の窪みの底には底面３４が配置される。ここで、底面３４は、前後方向よりも左右方向に長い矩形状を有する。
底面３４には仕切り板３６が立設される。仕切り板３６は、第１内壁３２ａの左右方向の中央部分から後側に向かって第２内壁３２ｂに未到達の位置まで延びる。仕切り板３６の上側には半円状に窪んだ溝部が４つ設けられる。また、仕切り板３６に対向するように別の仕切り板（図示せず）が天板５０の下側の面に設けられる。仕切り板３６の溝部と別の仕切り板の溝部（図示せず）には、冷媒管４２（第１冷媒管４２ａから第４冷媒管４２ｄ）が挟み込まれる。このような構造によって、第２内壁３２ｂと仕切り板３６との間に冷却液の流路が形成される。このような仕切り板３６によって、冷却液槽３０の内部が仕切られる。第１内壁３２ａを貫通するように、左側から右側に向かって、第３開口３８ｃ、第１開口３８ａ、第２開口３８ｂ、第４開口３８ｄが順に並べられる。特に、第３開口３８ｃ、第１開口３８ａは仕切り板３６の左側に配置され、第２開口３８ｂ、第４開口３８ｄは仕切り板３６の右側に配置される。また、第１開口３８ａは円筒形状の第１冷却液パイプ２２ａに接続され、第２開口３８ｂは円筒形状の第２冷却液パイプ２２ｂに接続される。ここで、第１冷却液パイプ２２ａの前側端は開口しており、第１開口３８ａにつながる。また、第２冷却液パイプ２２ｂの前側端は開口しており、第２開口３８ｂにつながる。
第１冷媒ヘッダ４０ａは円筒形状を有し、前側端において第１冷媒パイプ２４ａに接続され、第２冷媒ヘッダ４０ｂも円筒形状を有し、前側端において第２冷媒パイプ２４ｂに接続される。また、第１冷媒パイプ２４ａの前側端は開口しており、第１冷媒ヘッダ４０ａの内部空間につながる。さらに、第２冷媒パイプ２４ｂの前側端は開口しており、第２冷媒ヘッダ４０ｂの内部空間につながる。第１冷媒ヘッダ４０ａと第２冷媒ヘッダ４０ｂには、第１内壁３２ａと第２内壁３２ｂに沿って左右方向に延びる４つの冷媒管４２が接続される。ここでは、前側から後側に向かって、第１冷媒管４２ａ、第２冷媒管４２ｂ、第３冷媒管４２ｃ、第４冷媒管４２ｄが並べられる。各冷媒管４２は円筒形状を有し、左側端が第１冷媒ヘッダ４０ａの内部空間につながるとともに、右側端が第２冷媒ヘッダ４０ｂの内部空間につながる。さらに、第１冷媒ヘッダ４０ａ、第１冷媒管４２ａ、第２冷媒ヘッダ４０ｂ、第４冷媒管４２ｄによって囲まれた部分には、蛇腹形状のインナーフィン４４が配置される。図２では、インナーフィン４４によって第２冷媒管４２ｂと第３冷媒管４２ｃが隠れる。
このように組み合わされた、冷媒パイプ２４、冷媒ヘッダ４０からインナーフィン４４は冷媒用の熱交換器に相当し、熱交換器は冷却液槽３０の内部に格納される。その結果、仕切り板３６は、複数の冷媒管４２（第１冷媒管４２ａから第４冷媒管４２ｄ）を横切るように配置される。ここで、第１冷媒パイプ２４ａは、第３開口３８ｃを冷却液槽３０の内から外へ貫通して、冷却液槽３０の前側に突出し、第２冷媒パイプ２４ｂは、第４開口３８ｄを冷却液槽３０の内から外へ貫通して、冷却液槽３０の前側に突出する。さらに、冷却液槽３０の上側には天板５０が取り付けられることによって、冷却液槽３０の開口が塞がれる。前述のごとく、天板５０の下側の面には、別の仕切り板（図示せず）が設けられており、別の仕切り板は仕切り板３６に対向する。
このような構造における冷媒、冷却液の流れを説明するために、図３（ａ）−（ｃ）を使用する。図３（ａ）−（ｃ）は、冷却装置２０の構造を示す。図３（ａ）は、天板５０の別の仕切り板を残した状態で天板５０を取り外した冷却装置２０を上側から見た平面図であり、図３（ｂ）は、冷却装置２０を前側から見た側方図であり、図３（ｃ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図を示す。図３（ｂ）では、前側の側面を透明にしている。前述のごとく、第１冷媒パイプ２４ａの後側に第１冷媒ヘッダ４０ａが接続され、第１冷媒ヘッダ４０ａには、第１冷媒管４２ａから第４冷媒管４２ｄの左側端が接続される。また、第１冷媒管４２ａから第４冷媒管４２ｄの右側端は第２冷媒ヘッダ４０ｂに接続され、第２冷媒ヘッダ４０ｂの前側には第２冷媒パイプ２４ｂが接続される。これらの内部空間は連結されている。
冷媒は第１冷媒パイプ２４ａから流入され、第１冷媒ヘッダ４０ａに流れる。第１冷媒ヘッダ４０ａにおいて第１冷媒管４２ａから第４冷媒管４２ｄに冷媒は分岐されて流れる。第１冷媒管４２ａから第４冷媒管４２ｄを流れた冷媒は第２冷媒ヘッダ４０ｂにおいて合流する。冷媒は第２冷媒ヘッダ４０ｂから第２冷媒パイプ２４ｂに流れ、第２冷媒パイプ２４ｂから流出する。このように、冷媒管４２は、冷却液槽３０の内部において冷媒を流す。
冷却液槽３０の内部は、仕切り板３６によって第１開口３８ａ側の空間と第２開口３８ｂ側の空間に仕切られる。なお、図３（ｂ）、図３（ｃ）においては、冷却液槽３０に設けられた仕切り板３６を下部仕切り板３６ａ１と示し、天板５０に設けられた別の仕切り板を上部仕切り板３６ａ２と示す。下部仕切り板３６ａ１、上部仕切り板３６ａ２は、仕切り板３６（あるいは第１仕切り板３６ａ）と総称される。なお、これらの空間は、後側においてつながる。そのため、冷却液槽３０の内部では、仕切り板３６によって仕切られた流路が形成される。流路は、第１開口３８ａから後側に進んでから、右側に進んだ後、前側に進むことによって第２開口３８ｂに至る。第２開口３８ｂは、第１内壁３２ａにおいて、第１開口３８ａとは流路の反対側に設けられている。冷却液は第１冷却液パイプ２２ａから冷却液槽３０内に流入され、前述の流路を流れて、第２冷媒パイプ２４ｂから冷却液槽３０外に流出される。
このような冷媒、冷却液の流れによる温度のばらつきを説明する前に、図４（ａ）−（ｂ）を使用しながら比較対象となる冷却装置１２０における温度のばらつきを説明する。図４（ａ）−（ｂ）は、冷却装置２０の比較対象となる冷却装置１２０の構造を示す。図４（ａ）−（ｂ）は、いずれも上面図であり、図３（ａ）と同様に示される。図４（ａ）は、冷却液を流さずに冷媒のみを流す場合を示す。冷却装置１２０は、冷媒パイプ１２４と総称される第１冷媒パイプ１２４ａ、第２冷媒パイプ１２４ｂ、内壁１３２と総称される第１内壁１３２ａ、第２内壁１３２ｂ、第３内壁１３２ｃ、第４内壁１３２ｄ、冷媒ヘッダ１４０と総称される第１冷媒ヘッダ１４０ａ、第２冷媒ヘッダ１４０ｂ、冷媒管１４２と総称される第１冷媒管１４２ａ、第２冷媒管１４２ｂ、第３冷媒管１４２ｃ、第４冷媒管１４２ｄを含む。ここで、冷媒パイプ１２４、内壁１３２、冷媒ヘッダ１４０、冷媒管１４２は、図３（ａ）の冷媒パイプ２４、内壁３２、冷媒ヘッダ４０、冷媒管４２と同一の構造を有する。そのため、冷媒も前述のごとく流れる。
冷媒ヘッダ１４０から４つの冷媒管１４２に分岐する部分において、冷媒の液体状態と気体状態の偏りが発生する。第１冷媒パイプ１２４ａから遠い方の第４冷媒管１４２ｄにおけるポイントＰ１では、冷媒流速が比較的速い場合に液体状態の冷媒が多くなる可能性がある。一方、第１冷媒パイプ１２４ａに近い方の第１冷媒管１４２ａにおけるポイントＰ２では、気体状態の冷媒が多くなる。ここで、液体状態の冷媒が多い場合は、気体状態の冷媒が多い場合よりも低温になる。そのため、第１冷媒管１４２ａが最も低温になり、第２冷媒管１４２ｂ、第３冷媒管１４２ｃと温度が高くなっていき、第４冷媒管１４２ｄが最も高温になる。つまり、冷媒の液体状態と気体状態の偏りが発生することによって、冷媒管１４２間で温度がばらつき、冷却が均一になされない。
図４（ｂ）は、図４（ａ）の構造に加えて、冷却液槽１３０、冷却液パイプ１２２と総称される第１冷却液パイプ１２２ａ、第２冷却液パイプ１２２ｂを含む。図４（ｂ）では、図４（ａ）と同様に冷媒が流されるとともに、右側から左側に向かって冷却液が流される。つまり、冷媒も冷却液も左右方向に流される。その結果、冷媒管１４２間において交換される熱量は大きくないので、冷媒管１４２間の温度のばらつきは小さくならない。
これらと比較して、冷却装置２０では、図３（ａ）に示されるように、複数の冷媒管４２が並ぶ方向に冷却液が流される。これは、冷媒管４２間の温度のばらつきが発生する前後方向に冷却液が流されることに相当する。このような冷却液の流れによって、冷媒管４２間の温度のばらつきが積極的に緩和される。また、仕切り板３６によって後側に向かってから前側に戻ってくる流路を冷却液が流れるので、冷媒管４２内の温度のばらつき、つまり冷媒管４２が延びる方向における温度のばらつきも緩和される。
図５は、冷却装置２０の別の構造を示す。これは、図３（ａ）と同様に示される。冷却装置２０は、図３（ａ）と比較して仕切り板３６が含まれず、第１冷却液パイプ２２ａおよび第１開口３８ａが第２内壁３２ｂに設けられる。つまり、第１開口３８ａと第２開口３８ｂとが対向した内壁３２に設けられる。このような構造において、第１冷却液パイプ２２ａから流入された冷却液は後側から前側に向かって流れ、第２冷却液パイプ２２ｂから流出される。そのため、複数の冷媒管４２が並ぶ方向に冷却液が流され、冷媒管４２間の温度のばらつきが積極的に緩和される。また、仕切り板３６が配置されないので、構造が簡易になる。
図６（ａ）−（ｂ）は、冷却装置２０のさらに別の構造を示す。これらは、複数の仕切り板３６が含まれる場合の構造であり、図３（ａ）と同様に示される。図６（ａ）は、図３（ａ）の構造に第２仕切り板３６ｂが含まれる。また、第１仕切り板３６ａは図３（ａ）の仕切り板３６に相当する。第２仕切り板３６ｂは、第１仕切り板３６ａと同様、下部仕切り板と上部仕切り板とで構成される。ここで、第１仕切り板３６ａ、第２仕切り板３６ｂは仕切り板３６と総称される。第２仕切り板３６ｂは、第２内壁３２ｂから前側に向かって第１内壁３２ａに未到達の位置まで延びる。そのため、第１仕切り板３６ａおよび第２仕切り板３６ｂは、複数の冷媒管４２を横切る。また、第２仕切り板３６ｂは第１仕切り板３６ａの右側に配置される。また、第１冷却液パイプ２２ａおよび第１開口３８ａが第１内壁３２ａに設けられ、第２冷却液パイプ２２ｂおよび第２開口３８ｂが第２内壁３２ｂに設けられる。
このような第１仕切り板３６ａ、第２仕切り板３６ｂによって、冷却液槽３０の内部は、第１開口３８ａ側の空間と、第１開口３８ａと第２開口３８ｂのいずれもが含まれない空間、第２開口３８ｂ側の空間に仕切られる。なお、隣接した空間は、後側あるいは前側においてつながる。そのため、冷却液槽３０の内部では、仕切り板３６によって仕切られた流路が形成される。流路は、第１開口３８ａから後側に進んでから、右側に進んだ後、前側に進み、さらに右側に進んでから、後側に進むことによって第２開口３８ｂに至る。第２開口３８ｂは、第２内壁３２ｂにおいて、第１開口３８ａとは流路の反対側に設けられているといえる。冷却液は第１冷却液パイプ２２ａから冷却液槽３０内に流入され、前述の流路を流れて、第２冷却液パイプ２２ｂから冷却液槽３０外に流出される。
図６（ｂ）は、図６（ａ）の構造に第３仕切り板３６ｃが含まれる。第１仕切り板３６ａ、第２仕切り板３６ｂ、第３仕切り板３６ｃは仕切り板３６と総称される。第３仕切り板３６ｃは、第１仕切り板３６ａと同様の構造を有し、冷却液槽３０の内部において、第２仕切り板３６ｂを挟むように、第１仕切り板３６ａと並んで配置される。このように第３仕切り板３６ｃは第２仕切り板３６ｂの右側に配置される。第１仕切り板３６ａ、第２仕切り板３６ｂ、第３仕切り板３６ｃは、複数の冷媒管４２を横切る。また、第１冷却液パイプ２２ａおよび第１開口３８ａが第１内壁３２ａに設けられ、第２冷却液パイプ２２ｂおよび第２開口３８ｂも第１内壁３２ａに設けられる。
このような第１仕切り板３６ａ、第２仕切り板３６ｂ、第３仕切り板３６ｃによって、冷却液槽３０の内部は、第１開口３８ａ側の空間と、第１開口３８ａと第２開口３８ｂのいずれもが含まれない２つの空間、第２開口３８ｂ側の空間に仕切られる。なお、隣接した空間は、後側あるいは前側においてつながる。そのため、冷却液槽３０の内部では、仕切り板３６によって仕切られた流路が形成される。流路は、第１開口３８ａから後側に進んでから、右側に進んだ後、前側に進む。さらに流路は、右側に進んでから、後側に進んだ後、右側に進んでから、前側に進むことによって第２開口３８ｂに至る。第２開口３８ｂは、第１内壁３２ａにおいて、第１開口３８ａとは流路の反対側に設けられているといえる。冷却液は第１冷却液パイプ２２ａから冷却液槽３０内に流入され、前述の流路を流れて、第２冷却液パイプ２２ｂから冷却液槽３０外に流出される。図６（ａ）−（ｂ）では、仕切り板３６の数が増やされることによって、冷却液の流速が上げられ、熱交換効率が上げられる。
図７は、電池システム１００の構成を示すブロック図である。電池システム１００は、冷却装置２０、コンプレッサ６０、コンデンサ６２、膨張弁６４、ＨＶＡＣ（Ｈｅａｔｉｎｇ， Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ， ａｎｄ Ａｉｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）６６、膨張弁６８、ＷＰ（Ｗａｔｅｒ Ｐｏｍｐ）７０、ＨＴＲ（ＨｅａＴｅＲ）７２を含む。なお、図１の電池モジュール１０は省略される。図７におけるコンプレッサ６０、コンデンサ６２、膨張弁６４、ＨＶＡＣ６６、膨張弁６８が冷媒回路に含まれ、ＷＰ７０、ＨＴＲ７２が冷却液回路に含まれる。
冷媒回路は冷却装置２０に冷媒を供給し、この冷媒の気化熱で冷却装置２０を冷却する。冷媒回路において、コンプレッサ６０は、気化された冷媒を加圧し、コンデンサ６２は、コンプレッサ６０で加圧された冷媒を冷却して液化させ、膨張弁６４は、コンデンサ６２に連結する。コンプレッサ６０は、車両のエンジンやモータで駆動されて気化された冷媒を加圧する。コンデンサ６２は、気化された冷媒を冷却して液化させる。コンデンサ６２は、ハイブリッドカーにおいては、エンジンの冷却液を冷却するラジエータの前方に配設される。ラジエータを冷却するファンでコンデンサ６２も冷却される。
冷却装置２０は、排出側をコンプレッサ６０に連結し、コンプレッサ６０は、冷却装置２０から排出される気化した冷媒を吸入して加圧する。加圧された冷媒は、コンデンサ６２で冷却されて液化される。液化された冷媒は、膨張弁６４を介して冷却装置２０に供給される。膨張弁６４は、冷却装置２０の温度を設定温度として、冷却液を冷却する。膨張弁６４は、冷媒の流量を制御できる調整弁、あるいは冷媒の流量を制御できない流量固定の細管からなるキャピラリーチューブ等である。膨張弁６４を通過した冷媒は、断熱膨張して冷却装置２０の内部で気化されて、気化熱で冷却液を冷却する。さらに、冷媒回路には、膨張弁６８を介して、冷房用のＨＶＡＣ６６が接続される。ＨＶＡＣ６６にはエバポレータが含まれる。
冷却液回路におけるここで、ＨＴＲ７２は、エンジンが十分に温まっていない場合に冷却液を加熱する。この状態で始動して十分に温められたエンジンは、内部の冷却液を加温する。ＷＰ７０は、冷却液を循環させる。エンジン内部で速やかに加温された冷却液は冷却装置２０を循環する。
これまでは、冷却装置２０の一面側に１つの電池モジュール１０が設置されている。以下では、冷却装置２０の一面側に複数、例えば２つの電池モジュール１０が設置される場合の構造を説明する。図８は、電池システム１００の別の構造を示す上面図である。電池システム１００は、電池モジュール１０と総称される第１電池モジュール１０ａ、第２電池モジュール１０ｂを含む。各電池モジュール１０は、前後方向よりも左右方向に長い矩形状の上側の面を有し、前後方向に並べられる。ここで、第１電池モジュール１０ａが前側に配置され、第２電池モジュール１０ｂが後側に配置される。
さらに、第１電池モジュール１０ａの下側の面には第１温度センサ１２ａが取り付けられ、第２電池モジュール１０ｂの下側の面には第２温度センサ１２ｂが取り付けられてもよい。第１温度センサ１２ａ、第２温度センサ１２ｂは温度センサ１２と総称され、温度を測定する。つまり、温度センサ１２は、電池モジュール１０における下側の面の温度を測定する。なお、温度センサ１２は、電池モジュール１０の別の位置に取り付けられてもよい。
図９は、電池システム１００の構造を示すブロック図である。電池システム１００では、図７の構成に、循環弁７４、制御装置８０が追加される。制御装置８０は、取得部８２、調節部８４を含む。取得部８２は、図８の第１温度センサ１２ａ、第２温度センサ１２ｂに接続され、それぞれにおいて測定された温度を取得する。つまり、温度センサ１２は、第１電池モジュール１０ａの温度、第２電池モジュール１０ｂの温度を取得する。これらの電池モジュール１０は、冷却装置２０が冷却すべき電池である。取得部８２は、２つの温度の差を計算することによって、第１電池モジュール１０ａと第２電池モジュール１０ｂの温度のばらつきの程度を取得する。取得部８２は、ばらつきの程度を調節部８４に出力する。
調節部８４は、取得部８２から温度のばらつきの程度を受けつける。調節部８４は、ばらつきの程度をもとに、冷却液槽３０に流す冷却液の流量を調節する。具体的に説明すると、調節部８４は、ばらつきの程度が大きいほど流量を大きくするように決定する。循環弁７４は冷却液回路に接続される。循環弁７４は、調節部８４における決定にしたがって、冷却液の流量を変化させる。
この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ハードウエアとソフトウエアの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
本実施例によれば、第１内壁から冷媒管を横切って、第２内壁に未到達の位置まで延びる仕切り板が冷却液槽の内部を仕切るので、冷却液槽の内部に冷媒管を横切る方向の流路を形成できる。また、冷却液槽の内部では、冷媒管を横切る方向の流路を冷却液が流れるので、異なった位置における温度のばらつきを抑制できる。また、仕切り板が複数の冷媒管を横切るので、複数の冷媒管を横切る方向の流路を形成できる。また、冷却液槽の内部では、複数の冷媒管を横切る方向の流路を冷却液が流れるので、冷媒管間の温度のばらつきを抑制できる。
また、第１内壁に対向する第２内壁から冷媒管を横切って、第１内壁に未到達の位置まで第２仕切り板が延びるので、冷却液の流れる方向を変えることができる。また、第１仕切り板および第２仕切り板が複数の冷媒管を横切るので、複数の冷媒管の温度のばらつきを抑制できる。また、第３仕切り板が備えられるので、冷却液を蛇行させることができる。また、第１仕切り板、第２仕切り板、第３仕切り板が複数の冷媒管を横切るので、複数の冷媒管の温度のばらつきを抑制できる。
また、第１内壁に第１開口と第２開口とが設けられるので、冷却液の流入と流出とを同一方向からできる。また、第１内壁に第１開口が設けられ、第２内壁に第２開口が設けられるので、冷却液の流入と流出とを別の方向からできる。また、電池の温度のばらつきの程度をもとに冷却液の流量を調節するので、温度のばらつきが大きくても温度のばらつきを抑制できる。また、電池モジュールと冷却装置とを備えるので、電池モジュール内の異なった位置における温度のばらつきを抑制できる。
本開示の一態様の概要は、次の通りである。本開示のある態様の冷却装置は、互いに対向した第１内壁と第２内壁とを有する冷却液槽と、冷却液槽の内部において第１内壁と第２内壁に沿って延び、かつ冷媒を流す複数の冷媒管と、冷却液槽の内部における第１内壁から複数の冷媒管を横切って、第２内壁に未到達の位置まで延びることによって、冷却液槽の内部を仕切る仕切り板とを備える。冷却液槽の内部では、仕切り板によって仕切られた流路を冷却液が流れる。
この態様によると、第１内壁から複数の冷媒管を横切って、第２内壁に未到達の位置まで延びる仕切り板が冷却液槽の内部を仕切り、冷却液槽の内部では、仕切り板によって仕切られた流路を冷却液が流れるので、異なった位置における温度のばらつきを抑制できる。
冷却液槽の内部における第２内壁から複数の冷媒管を横切って、第１内壁に未到達の位置まで延びることによって、冷却液槽の内部を仕切る別の仕切り板をさらに備えてもよい。この場合、第２内壁から複数の冷媒管を横切って、第１内壁に未到達の位置まで別の仕切り板が延びるので、冷却液の流れる方向を変えることができる。
第１内壁に設けられた第１開口と、第１内壁において、第１開口とは流路の反対側に設けられた第２開口とをさらに備えてもよい。第１開口と第２開口の一方から冷却液槽内に冷却液が流入され、第１開口と第２開口の他方から冷却液槽外に冷却液が流出されてもよい。この場合、第１内壁に第１開口と第２開口とが設けられるので、冷却液の流入と流出とを同一方向からできる。
第１内壁に設けられた第１開口と、第２内壁において、第１開口とは流路の反対側に設けられた第２開口とをさらに備えてもよい。第１開口と第２開口の一方から冷却液槽内に冷却液が流入され、第１開口と第２開口の他方から冷却液槽外に冷却液が流出されてもよい。この場合、第１内壁に第１開口が設けられ、第２内壁に第２開口が設けられるので、冷却液の流入と流出とを別の方向からできる。
第１開口の近傍における第１温度と第２開口の近傍における第２温度のうちの低い方を推定する推定部をさらに備えてもよい。推定部において第１温度の方が低いと推定された場合、第１開口から冷却液槽内に冷却液が流入されて、第２開口から冷却液槽外に冷却液が流出され、推定部において第２温度の方が低いと推定された場合、第２開口から冷却液槽内に冷却液が流入されて、第１開口から冷却液槽外に冷却液が流出されてもよい。この場合、温度が低い方から冷却液を流入させるので、冷却効率を向上できる。
冷却装置が冷却すべき電池の温度のばらつきの程度を取得する取得部と、取得部において取得したばらつきの程度をもとに、冷却液槽に流す冷却液の流量を調節する調節部とをさらに備えてもよい。この場合、電池の温度のばらつきの程度をもとに冷却液の流量を調節するので、温度のばらつきが大きくても温度のばらつきを抑制できる。
電池と、電池を冷却する冷却装置と、を備えてもよい。この場合、電池と冷却装置とを備えるので、電池内の異なった位置における温度のばらつきを抑制できる。
以上、本開示を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
本実施例において、第１開口３８ａから冷却液を冷却液槽３０内に流入させ、第２開口３８ｂから冷却液を冷却液槽３０外に流出させている。しかしながらこれに限らず例えば、冷却液を流す方向が変更されてもよい。図９の制御装置８０における推定部（図示せず）は、冷媒の偏り方、つまり、冷却装置２０の偏り方に関する情報を予め記憶する。推定部は、偏り方をもとに、第１開口３８ａの近傍における第１温度と第２開口３８ｂの近傍における第２温度のうちの低い方を推定する。例えば、偏りによって下になっている部分には、液体状態の冷媒が多くなり、偏りによって上になっている部分には、気体状態の冷媒が多くなる。そのため、前者において温度が低くなり、後者において温度が高くなる。推定部は、第１開口３８ａが第２開口３８ｂよりも下になっていれば、第１温度が第２温度よりも低いと推定し、第２開口３８ｂが第１開口３８ａよりも下になっていれば、第２温度が第１温度よりも低いと推定する。推定部は、冷媒の偏り方または電池モジュール１０の温度をセンシングすることによって、第１開口３８ａの近傍における第１温度と第２開口３８ｂの近傍における第２温度のうちの低い方を推定してもよい。
冷却液回路では、推定部において第１温度の方が低いと推定された場合、第１開口３８ａから冷却液槽３０内に冷却液が流入されて、第２開口３８ｂから冷却液槽３０外に冷却液が流出されるように、冷却液が流される。一方、冷却液回路では、推定部において第２温度の方が低いと推定された場合、第２開口３８ｂから冷却液槽３０内に冷却液が流入されて、第１開口３８ａから冷却液槽３０外に冷却液が流出されるように、冷却液が流される。冷却液の流れの方向を変えるために公知の技術が使用されればよいので、ここでは説明を省略する。本変形例によれば、温度の低い方から高い方に冷却液が流れるので、冷却効率を向上できる。
１０ 電池モジュール、 １２ 温度センサ、 ２０ 冷却装置、 ２２ 冷却液パイプ、 ２４ 冷媒パイプ、 ３０ 冷却液槽、 ３２ 内壁、 ３４ 底面、 ３６ 仕切り板、 ３８ 開口、 ４０ 冷媒ヘッダ、 ４２ 冷媒管、 ４４ インナーフィン、 ５０ 天板、 １００ 電池システム。
本開示によれば、車載電池を冷却する冷却装置において、異なった位置における温度のばらつきを抑制できる。

Claims (7)

  1. 互いに対向した第１内壁と第２内壁とを有する冷却液槽と、
    前記冷却液槽の内部において前記第１内壁と前記第２内壁に沿って延び、かつ冷媒を流す複数の冷媒管と、
    前記冷却液槽の内部における前記第１内壁から前記複数の冷媒管を横切って、前記第２内壁に未到達の位置まで延びることによって、前記冷却液槽の内部を仕切る仕切り板とを備え、
    前記冷却液槽の内部では、前記仕切り板によって仕切られた流路を冷却液が流れることを特徴とする冷却装置。
  2. 前記冷却液槽の内部における前記第２内壁から前記複数の冷媒管を横切って、前記第１内壁に未到達の位置まで延びることによって、前記冷却液槽の内部を仕切る別の仕切り板をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
  3. 前記第１内壁に設けられた第１開口と、
    前記第１内壁において、前記第１開口とは流路の反対側に設けられた第２開口とをさらに備え、
    前記第１開口と前記第２開口の一方から前記冷却液槽内に冷却液が流入され、前記第１開口と前記第２開口の他方から前記冷却液槽外に冷却液が流出されることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
  4. 前記第１内壁に設けられた第１開口と、
    前記第２内壁において、前記第１開口とは流路の反対側に設けられた第２開口とをさらに備え、
    前記第１開口と前記第２開口の一方から前記冷却液槽内に冷却液が流入され、前記第１開口と前記第２開口の他方から前記冷却液槽外に冷却液が流出されることを特徴とする請求項２に記載の冷却装置。
  5. 前記第１開口の近傍における第１温度と前記第２開口の近傍における第２温度のうちの低い方を推定する推定部をさらに備え、
    前記推定部において第１温度の方が低いと推定された場合、前記第１開口から前記冷却液槽内に冷却液が流入されて、前記第２開口から前記冷却液槽外に冷却液が流出され、前記推定部において第２温度の方が低いと推定された場合、前記第２開口から前記冷却液槽内に冷却液が流入されて、前記第１開口から前記冷却液槽外に冷却液が流出されることを特徴とする請求項３または４に記載の冷却装置。
  6. 前記冷却装置が冷却すべき電池の温度のばらつきの程度を取得する取得部と、
    前記取得部において取得したばらつきの程度をもとに、前記冷却液槽に流す冷却液の流量を調節する調節部とをさらに備える請求項１から５のいずれかに記載の冷却装置。
  7. 電池と、
    前記電池を冷却する請求項１から６のいずれかに記載の冷却装置と、
    を備えることを特徴とする電池システム。
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