WO2019039089A1 - 電池冷却器 - Google Patents

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tubes
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憲志郎 村松
安浩 水野
大輔 長谷波
智史 二田
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株式会社デンソー
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Definitions

  • the present disclosure relates to a battery cooler for cooling a plurality of stacked batteries.
  • a power storage device mounted on a vehicle or the like is often configured as a battery stack formed by stacking a plurality of batteries (cell units). It is known that in the power storage device having such a configuration, if the temperature of the battery rises too much, the deterioration of the battery proceeds and the performance of the power storage device is degraded.
  • the battery storage device is provided with a battery cooler for cooling the battery and keeping the temperature at an appropriate temperature.
  • the battery cooler described in Patent Document 1 below includes a plurality of tubes in which a flow passage of the heat medium is formed. Each tube is in contact with the plurality of batteries from the lower side.
  • a low temperature heat medium for example, cooling water
  • the heat from the battery is taken away by the heat medium and discharged to the outside. This makes it possible to maintain the temperature of each battery at an appropriate temperature.
  • each tube extends along the direction in which the plurality of batteries are stacked. Further, each of the plurality of tubes is in contact with all the batteries included in the battery stack from the lower side.
  • the height of the lower end face of each battery is not strictly uniform due to a positioning error at the time of assembly, a variation in component size, and the like. For this reason, in a configuration in which each tube is in contact with all the cells from the lower side, the thermal resistance between the tubes and the cells may vary among the cells. For example, in a battery in which the lower end surface is at the highest position (that is, a position far from the tube), compared with a battery in which the lower end surface is at the lowest position (that is, a position near the tube) Thermal resistance will increase. As a result, the battery may not be sufficiently cooled, and the deterioration of the battery may proceed.
  • An object of the present disclosure is to provide a battery cooler capable of evenly cooling a plurality of batteries.
  • a battery cooler is a battery cooler for cooling a plurality of stacked batteries, and is a member in which a flow passage of a heat medium is formed therein, and the outer surface thereof is a battery.
  • a plurality of tubes in contact are provided. The respective tubes are separated from one another and arranged in line along the direction in which the cells are stacked.
  • the direction in which the plurality of batteries are stacked and the direction in which the plurality of tubes separated from each other are aligned are equal to each other. For this reason, even in the case where the positions (for example, heights) of the respective batteries vary, the tubes can be individually brought into contact with the respective batteries. Since the magnitude of the thermal resistance between the tube and the cells can be equal for all cells, it is possible to cool each cell evenly.
  • a battery cooler capable of equally cooling a plurality of batteries.
  • FIG. 1 is a view showing the configuration of the battery cooler according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the battery cooler according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a view showing the configuration of the battery cooler according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a view showing a configuration of a battery cooler according to a second embodiment.
  • FIG. 5 is a view showing a configuration of a battery cooler according to a third embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a battery cooler according to a comparative example.
  • the configuration of the battery cooler 10 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
  • the battery cooler 10 is a device for cooling the plurality of batteries 200 included in the battery stack 20 and maintaining the temperature at an appropriate temperature. A state in which the battery stack 20 is mounted on the battery cooler 10 is shown in FIG.
  • the battery stack 20 to be cooled is a power storage device mounted on a vehicle (not shown).
  • the battery stack 20 is configured by stacking a plurality of batteries 200 along a specific direction (in the depth direction in the drawing of FIG. 1).
  • the shape of each battery 200 is a substantially rectangular parallelepiped, and a pair of electrode terminals 201 and 202 are provided on the top surface thereof.
  • the lower end surface 203 of each battery 200 is a flat surface, and the lower end surface 203 is a surface that abuts on the battery cooler 10 and is cooled.
  • the direction from the front side to the back side of the drawing that is, the direction in which a plurality of stacked batteries are arranged is the x direction, and the x axis is set along the same direction.
  • the direction perpendicular to the x direction that is, the direction from the electrode terminal 201 toward the electrode terminal 202 (the direction from left to right in FIG. 1) is the y direction, and the y axis is set along the same direction.
  • a direction perpendicular to both the x direction and the y direction and extending from the vertically lower side to the upper side is the z direction, and the z axis is set along the same direction.
  • the x-axis, y-axis, and z-axis are similarly set in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram depicting a state in which the battery stack 20 is mounted on the battery cooler 10, as viewed along the y-axis. In addition, the cross section is shown about the tube 130 (after-mentioned) which the battery cooler 10 has.
  • the plurality of batteries 200 stacked along the x-axis is in a state of being compressed and held along the same direction by a compression mechanism (not shown).
  • the height (z coordinate) of the lower end face 203 of each battery 200 is not uniform due to a positioning error at the time of assembly, a variation of component dimensions, etc. In FIG. 3, this variation is drawn in exaggeration.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the battery cooler 10 in a state where the battery stack 20 is not mounted.
  • the battery cooler 10 according to the present embodiment includes an upstream tank 110, a downstream tank 120, and a tube 130.
  • the upstream side tank 110 is a container for receiving the heat medium supplied from the outside and distributing it to the respective tubes 130.
  • the upstream side tank 110 is a substantially cylindrical member, and is disposed with its longitudinal direction along the x axis. The end of the upstream side tank 110 in the x direction is closed by the sealing member 112.
  • An opening 111 which is an inlet of a heat medium, is formed at an end of the upstream side tank 110 on the ⁇ x direction side.
  • cooling water for example, LLC
  • a refrigerant circulating in the air conditioning system for a vehicle is used as a heat medium.
  • the downstream side tank 120 is a container for receiving the heat medium which passed each tube 130, and discharging
  • the tube 130 is a member in which the flow path FP (see FIG. 3) through which the heat medium passes is formed.
  • a plurality of tubes 130 are provided, and are arranged between the upstream side tank 110 and the downstream side tank 120 along the x-axis. Therefore, the direction in which the plurality of stacked batteries 200 are lined up and the direction in which the plurality of tubes 130 are lined up are in the same direction in the present embodiment.
  • the end of each tube 130 on the ⁇ y direction side is connected to the upstream side tank 110, and the end on the y direction side is connected to the downstream side tank 120.
  • Each tube 130 is separated from each other, and a gap is formed between adjacent tubes 130.
  • a gap may not be formed between the tubes 130 separated from each other, and the adjacent tubes 130 may be in contact with each other.
  • the number of tubes 130 provided in the battery cooler 10 is the same as the number of batteries 200 included in the battery stack 20.
  • the arrangement pitch of the tubes 130 in the x direction is the same as the arrangement pitch of the batteries 200 in the same direction. As a result, as shown in FIG. 3, one battery 200 is placed on one tube 130.
  • the internal space of the upstream side tank 110 and the internal space of the downstream side tank 120 are communicated by a flow path FP formed in each tube 130. Therefore, the heat medium supplied from the opening 111 flows into the internal space of the upstream side tank 110 and then flows into the downstream side tank 120 internal space through the flow paths FP of the respective tubes 130. Thereafter, the heat medium is discharged from the opening 121. As described above, when the heat transfer medium passes through the tube 130, the heat transfer from the battery 200 is taken away by the heat transfer medium.
  • each tube 130 is formed to extend in a straight line along the y-axis except near both ends in the longitudinal direction.
  • the upper surface 131 (i.e., the outer surface) of the portion formed to extend linearly is a surface that abuts on the lower end surface 203 of the battery 200.
  • a curved portion 132 which is curved so as to protrude in the direction of the battery 200 is formed in a portion of the tube 130 which is on the ⁇ y direction side of the upper surface 131 in contact with the battery 200. Further, a curved portion 133 which is curved so as to protrude in the direction opposite to the battery 200 side is formed at a portion further to the ⁇ y direction side than the curved portion 132.
  • a curved portion 134 which is curved so as to protrude in the direction of the battery 200 side is formed in a portion on the y direction side of the upper surface 131 in contact with the battery 200 in the tube 130. Further, a curved portion 135 which is curved so as to protrude in the direction opposite to the battery 200 side is formed in a portion further on the y direction side than the curved portion 134.
  • protruding in the direction toward the battery 200 side means that the projecting direction of the curved portion 134 is directed upward or obliquely upward when viewed along the x axis as shown in FIG. Is meant to In the above, “protruding in the direction opposite to the direction of the battery 200” means that the curved portion 134 protrudes downward or obliquely downward when viewed along the x-axis as shown in FIG. It means that you are heading to the side.
  • each of the tubes 130 in a portion where the battery 200 does not abut. For this reason, the tubes 130 are easily elastically deformed in the respective curved portions 132 and the like.
  • a force for example, gravity
  • the upper surface 131, which is a portion in contact with the battery 200, of the respective tubes 130 is elastically deformed by the bending portion 132 or the like. It is possible to displace in the same direction.
  • the battery cooler 10 configured as described above is configured by brazing between the upstream side tank 110 and each tube 130 and between the downstream side tank 120 and each tube 130.
  • the entire upstream tank 110, each tube 130, and the downstream tank 120 are formed at one time by joining and integrating two members consisting of the upper member and the lower member. Mode may be used.
  • the height (z coordinate) of the lower end surface 203 of each battery 200 is not uniform, and varies among the batteries 200. If the battery stack 20 in such a state is to be cooled from the lower side by the battery cooler 10, there is a concern that the cooling of some of the batteries 200 will not be performed sufficiently.
  • each tube 130 extends in the same direction as the direction in which the plurality of stacked batteries 200 are arranged (that is, the x direction). Therefore, the distance between the lower end surface 203 of the battery 200 and the upper surface 131 of the tube 130 is different for each battery 200. As a result, the thermal resistance between the battery 200 and the tube 130 is not uniform. In some of the batteries 200 (the batteries 200 where the lower end surface 203 is at the highest position), the thermal resistance is increased, so the temperature of the batteries 200 is increased. Such a state is not preferable because deterioration of the battery at high temperature proceeds and the performance of the entire battery stack 20 is degraded.
  • the temperature of the heat medium flowing in the tube 130 in the comparative example of FIG. 6 becomes higher toward the downstream side due to the heat transfer from the battery 200. For this reason, in the comparative example of the configuration shown in FIG. 6, while the battery 200 disposed on the upstream side of the tube 130 is sufficiently cooled, the battery 200 disposed on the downstream side of the tube 130 is cooled May not be done enough. As a result, there is a concern that the temperature variation for each battery 200 will be further increased.
  • each tube 130 is elastically deformed by receiving a force from each battery 200, and the upper surface 131 is displaced in the -z direction. .
  • the plurality of tubes 130 are separated from one another so that their respective top surfaces 131 can be displaced individually. For this reason, when the battery stack 20 in a state in which the height of the lower end surface 203 is dispersed as shown in FIG. 3 is placed, the upper surfaces 131 of the respective upper surfaces 131 are displaced by displacing the respective upper surfaces 131. The lower end surface 203 of the battery 200 is in a state of being individually in contact. As a result, the thermal resistance between the battery 200 and the tube 130 is approximately equal for all the batteries 200. Since each battery 200 is uniformly cooled by the battery cooler 10, a situation in which some of the batteries 200 are degraded prematurely is prevented. Furthermore, since the upper surface 131 is pressed against the lower end surface 203 by the elastic force, the tube 130 and the battery 200 are in close contact with each other, and the effect of further reducing the thermal resistance between both can be obtained.
  • the temperature of the heat medium flowing through each of the tubes 130 does not vary among the tubes 130 and is generally uniform.
  • the battery 200 can be cooled more evenly.
  • the second embodiment will be described with reference to FIG. In the following, differences from the first embodiment will be mainly described, and descriptions of points in common with the first embodiment will be omitted as appropriate.
  • the curved portions 133 and 135 are not formed in the tube 130, and only the curved portions 132 and 134 are formed. As described above, even in the aspect in which only the curved portion that protrudes in the direction toward the battery 200 is formed, the same effect as that described in the first embodiment can be obtained.
  • the curved portion may be formed at only one side in the longitudinal direction of the tube 130.
  • only the curved portion 134 on the y direction may be formed, and the curved portion 132 on the ⁇ y direction may not be formed.
  • displacement of the upper surface 131 is not smoothly performed, and there is a concern that the upper surface 131 is in contact with the lower end surface 203 of the battery 200 (in a local manner) or the like.
  • the curved portion 132 and the like are respectively formed in portions of the tube 130 on both sides of the battery 200 interposed therebetween. It is preferable to set it as the structure.
  • the number of curved portions formed on one side (y direction side) of the battery 200 and the curvature formed on the other side ( ⁇ y direction side) of the battery 200 The number of parts is equal to one another. In such a configuration, elastic deformation of the tube 130 occurs equally on both sides of the battery 200. Therefore, the situation where the upper surface 131 is in contact with the lower end surface 203 of the battery 200 in a state where the upper surface 131 is inclined can be prevented more reliably.
  • the third embodiment will be described with reference to FIG. In the following, differences from the first embodiment will be mainly described, and descriptions of points in common with the first embodiment will be omitted as appropriate.
  • the number of tubes 130 is half the number of batteries 200 included in the battery stack 20. Further, the arrangement pitch of the tubes 130 in the x direction is twice the arrangement pitch of the batteries 200 in the same direction. As a result, in the present embodiment, two batteries 200 are placed on one tube 130.
  • the thermal resistance between the battery 200 disposed at the high position and the tube 130 is low (while the grease GR is interposed). Slightly higher than the thermal resistance between In order to further reduce variations in thermal resistance, as in the first embodiment, the number of tubes 130 and the number of batteries 200 are equalized, and one battery 200 is in contact with each tube 130. Is preferred.

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Abstract

電池冷却器（１０）は、積層された複数の電池（２００）を冷却するためのものである。この電池冷却器は、熱媒体の通る流路（ＦＰ）が内部に形成された部材であって、その外表面（１３１）が前記電池に当接するチューブ（１３０）を複数備える。それぞれの前記チューブは互いに分離されており、前記電池が積層されている方向に沿って並ぶように配置されている。

Description

電池冷却器 関連出願の相互参照
　本出願は、2017年8月24日に出願された日本国特許出願2017-160953号に基づくものであって、その優先権の利益を主張するものであり、その特許出願の全ての内容が、参照により本明細書に組み込まれる。
　本開示は、積層された複数の電池を冷却するための電池冷却器に関する。
　例えば車両等に搭載される蓄電装置は、複数の電池（セルユニット）を積層してなる電池スタックとして構成されることが多い。このような構成の蓄電装置では、電池の温度が上昇し過ぎると当該電池の劣化が進行し、蓄電装置の性能が低下してしまうことが知られている。
　そこで、蓄電装置には、電池を冷却して適温に保つための電池冷却器が設けられる。下記特許文献１に記載されている電池冷却器は、熱媒体の通る流路が内部に形成されたチューブを複数備えている。それぞれのチューブは、複数の電池に対して下方側から当接している。チューブの内側に低温の熱媒体（例えば冷却水）が流れると、電池からの熱が熱媒体により奪われて外部へと排出される。これにより、それぞれの電池の温度を適温に保つことが可能となっている。
独国特許出願公開第１０２０１４２１９３８７号明細書
　上記特許文献１に記載の電池冷却器では、複数の電池が積層されている方向に沿ってそれぞれのチューブが伸びている。また、複数設けられたチューブのそれぞれが、電池スタックに含まれる電池の全てに対して下方側から当接した状態となっている。
　複数の電池を積層してなる電池スタックにおいては、組み立て時の位置決め誤差や部品寸法のばらつき等により、各電池の下端面の高さが厳密には均一とはなっていない。このため、各チューブが全ての電池に対して下方側から当接するような構成においては、チューブと電池との間における熱抵抗が、電池毎にばらついてしまうことがある。例えば、下端面が最も高い位置（つまりチューブから遠い位置）となっている電池においては、下端面が最も低い位置（つまりチューブに近い位置）となっている電池に比べて、チューブとの間における熱抵抗が大きくなってしまう。その結果、当該電池の冷却が十分には行われず、当該電池の劣化が進行してしまう可能性がある。
　本開示は、複数の電池を均等に冷却することのできる電池冷却器、を提供すること目的とする。
　本開示に係る電池冷却器は、積層された複数の電池を冷却するための電池冷却器であって、熱媒体の通る流路が内部に形成された部材であって、その外表面が電池に当接するチューブを複数備えている。それぞれのチューブは互いに分離されており、電池が積層されている方向に沿って並ぶように配置されている。
　このような構成の電池冷却器では、複数の電池が積層されている方向と、互いに分離された複数のチューブが並んでいる方向と、が互いに等しくなっている。このため、それぞれの電池の位置（例えば高さ）にばらつきが生じている場合であっても、それぞれの電池に対して各チューブを個別に当接させることができる。チューブと電池との間における熱抵抗の大きさを、全ての電池について均等とすることができるので、各電池を均等に冷却することが可能となる。
　本開示によれば、複数の電池を均等に冷却することのできる電池冷却器、が提供される。
図１は、第１実施形態に係る電池冷却器の構成を示す図である。 図２は、第１実施形態に係る電池冷却器の構成を示す図である。 図３は、第１実施形態に係る電池冷却器の構成を示す図である。 図４は、第２実施形態に係る電池冷却器の構成を示す図である。 図５は、第３実施形態に係る電池冷却器の構成を示す図である。 図６は、比較例に係る電池冷却器の構成を示す図である。
　以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
　第１実施形態に係る電池冷却器１０の構成について、図１乃至３を参照しながら説明する。電池冷却器１０は、電池スタック２０が有する複数の電池２００を冷却し適温に保つための装置である。図１には、電池スタック２０を電池冷却器１０の上に載置した状態が示されている。
　冷却対象である電池スタック２０は、不図示の車両に搭載される蓄電装置である。電池スタック２０は、複数の電池２００を特定方向（図１では紙面奥行方向）に沿って積層することにより構成されている。図１に示されるように、それぞれの電池２００の形状は略直方体となっており、その上面には一対の電極端子２０１、２０２が設けられている。それぞれの電池２００の下端面２０３は平坦な面となっており、この下端面２０３が電池冷却器１０に当接し冷却される面となっている。
　尚、図１においては、紙面手前側から奥側に向かう方向、すなわち積層された複数の電池が並んでいる方向をｘ方向としており、同方向に沿ってｘ軸を設定している。また、ｘ方向に対して垂直な方向であって、電極端子２０１から電極端子２０２に向かう方向（図１では左側から右側に向かう方向）をｙ方向としており、同方向に沿ってｙ軸を設定している。更に、ｘ方向及びｙ方向の両方に対して垂直な方向であって、鉛直下方から上方側に向かう方向をｚ方向としており、同方向に沿ってｚ軸を設定している。図２以降においても、同様にしてｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を設定している。
　図３は、電池冷却器１０に電池スタック２０が載置されている状態を、ｙ軸に沿って見て描いた図である。尚、電池冷却器１０が有するチューブ１３０（後述）についてはその断面が示されている。
　ｘ軸に沿って積層された複数の電池２００は、不図示の圧縮機構によって同方向に沿って圧縮され保持された状態となっている。その際、組み立て時の位置決め誤差や部品寸法のばらつき等により、各電池２００の下端面２０３の高さ（ｚ座標）は均一とはなっておらず、電池２００毎にばらついている。図３では、このばらつきが誇張して描かれている。
　図２は、電池スタック２０が載置されていない状態の電池冷却器１０を示す斜視図である。同図に示されるように、本実施形態に係る電池冷却器１０は、上流側タンク１１０と、下流側タンク１２０と、チューブ１３０と、を備えている。
　上流側タンク１１０は、外部から供給される熱媒体を受け入れて、これを各チューブ１３０に分配するための容器である。上流側タンク１１０は略円筒形状の部材であって、その長手方向をｘ軸に沿わせた状態で配置されている。上流側タンク１１０のうちｘ方向側の端部は、封止部材１１２によって塞がれている。上流側タンク１１０のうち－ｘ方向側の端部には、熱媒体の入口である開口１１１が形成されている。
　本実施形態では、車両の内燃機関に供給される冷却水（例えばＬＬＣ）が上記の熱媒体として用いられる。このような態様に換えて、車両用空調装置を循環する冷媒が熱媒体として用いられるような態様であってもよい。
　下流側タンク１２０は、各チューブ１３０を通った熱媒体を受け入れて、これを外部に排出するための容器である。上流側タンク１１０と同様に、下流側タンク１２０は略円筒形状の部材であって、その長手方向をｘ軸に沿わせた状態で配置されている。下流側タンク１２０のうち－ｘ方向側の端部は、封止部材１２２によって塞がれている。下流側タンク１２０のうちｘ方向側の端部には、熱媒体の出口である開口１２１が形成されている。
　チューブ１３０は、熱媒体の通る流路ＦＰ（図３を参照）が内部に形成された部材である。チューブ１３０は複数本設けられており、上流側タンク１１０と下流側タンク１２０との間においてｘ軸に沿って並ぶように配置されている。このため、積層された複数の電池２００が並んでいる方向と、複数のチューブ１３０が並んでいる方向とは、本実施形態では互いに同じ方向となっている。それぞれのチューブ１３０のうち－ｙ方向側の端部は上流側タンク１１０に接続されており、ｙ方向側の端部は下流側タンク１２０に接続されている。
　それぞれのチューブ１３０は互いに分離されており、隣り合うチューブ１３０の間には隙間が形成されている。尚、互いに分離されたチューブ１３０の間に隙間が形成されておらず、隣り合うチューブ１３０同士が互いに当接しているような構成としてもよい。
　本実施形態では、電池冷却器１０に設けられたチューブ１３０の本数が、電池スタック２０が有する電池２００の個数と同じとなっている。また、ｘ方向におけるチューブ１３０の配置ピッチは、同方向における電池２００の配置ピッチと同じとなっている。その結果、図３に示されるように、１つのチューブ１３０の上には一つの電池２００が載置される。
　上流側タンク１１０の内部空間と、下流側タンク１２０の内部空間とは、それぞれのチューブ１３０に形成された流路ＦＰによって連通されている。このため、開口１１１から供給された熱媒体は、上流側タンク１１０の内部空間に流入した後、各チューブ１３０の流路ＦＰを通って下流側タンク１２０内部空間に流入する。その後、熱媒体は開口１２１から排出される。上記のように熱媒体がチューブ１３０を通る際に、電池２００からの熱が熱媒体によって奪われる。
　図１に示されるように、それぞれのチューブ１３０は、その長手方向における両端部近傍を除いて、ｙ軸に沿った直線状に伸びるように形成されている。この直線状に伸びるように形成された部分の上面１３１（つまり外表面）が、電池２００の下端面２０３に当接する面となっている。
　チューブ１３０のうち、電池２００に当接する上面１３１よりも－ｙ方向側となる部分には、電池２００側の方向に向けて突出するように湾曲した湾曲部１３２が形成されている。また、この湾曲部１３２よりも更に－ｙ方向側となる部分には、電池２００側とは反対の方向に向けて突出するように湾曲した湾曲部１３３が形成されている。
　同様に、チューブ１３０のうち、電池２００に当接する上面１３１よりもｙ方向側となる部分には、電池２００側の方向に向けて突出するように湾曲した湾曲部１３４が形成されている。また、この湾曲部１３４よりも更にｙ方向側となる部分には、電池２００側とは反対の方向に向けて突出するように湾曲した湾曲部１３５が形成されている。
　尚、上記における「電池２００側の方向に向けて突出する」とは、図１のようにｘ軸に沿って見た場合において、湾曲部１３４の突出する方向が上方側又は斜め上方側に向かっていることを意味している。また、上記における「電池２００側とは反対の方向に向けて突出する」とは、図１のようにｘ軸に沿って見た場合において、湾曲部１３４の突出する方向が下方側又は斜め下方側に向かっていることを意味している。
　このように、チューブ１３０のそれぞれには、電池２００が当接しない部分において４つの湾曲部１３２、１３３、１３４、１３５が形成されている。このため、チューブ１３０は、それぞれの湾曲部１３２等において弾性変形しやすくなっている。それぞれのチューブ１３０のうち、電池２００に当接する部分である上面１３１は、載置された電池２００から－ｚ方向の力（例えば重力）を受けると、湾曲部１３２等の弾性変形により、当該力と同じ方向に変位することが可能となっている。
　尚、以上のような構成の電池冷却器１０は、上流側タンク１１０と各チューブ１３０との間、及び、下流側タンク１２０と各チューブ１３０との間をろう接することによって構成されている。このような態様に換えて、上方側部材と下方部材とからなる２つの部材を接合し一体化することにより、上流側タンク１１０、各チューブ１３０、及び下流側タンク１２０の全体が一度に形成されるような態様としてもよい。
　電池冷却器１０を上記のような構成としたことの効果について説明する。既に述べたように、各電池２００の下端面２０３の高さ（ｚ座標）は均一とはなっておらず、電池２００毎にばらついている。このような状態の電池スタック２０を、電池冷却器１０によって下方側から冷却しようとすると、一部の電池２００の冷却が十分には行われない状態となることが懸念される。
　図６に示されるのは、比較例に係る電池冷却器１０Ａである。この比較例では、積層された複数の電池２００が並んでいる方向（つまりｘ方向）と同じ方向に、それぞれのチューブ１３０が伸びている。このため、電池２００の下端面２０３と、チューブ１３０の上面１３１との距離が、電池２００毎に異なっている。その結果、電池２００とチューブ１３０との間における熱抵抗が均一とはなっていない。一部の電池２００（下端面２０３が最も高い位置にある電池２００）では、熱抵抗が大きくなるので、当該電池２００の温度が上昇してしまうこととなる。このような状態になると、高温になった電池の劣化が進行し、電池スタック２０全体の性能が低下してしまうこととなるので好ましくない。
　尚、それぞれの電池２００とチューブ１３０との間の隙間はグリースＧＲで埋められているのであるが、上記のような熱抵抗のばらつきを、無視できる程度に抑制することはできない。
　また、図６の比較例においてチューブ１３０を流れる熱媒体の温度は、電池２００からの伝熱により下流側に行くほど高くなる。このため、図６に示される構成の比較例では、チューブ１３０の上流側部分に配置された電池２００の冷却は十分に行われる一方で、チューブ１３０の下流側部分に配置された電池２００の冷却が十分には行われなくなってしまう可能性がある。その結果、電池２００毎の温度ばらつきが更に大きくなってしまうことが懸念される。
　以上のような比較例に対し、本実施系他に係る電池冷却器１０では、図３に示されるように、電池２００が並ぶ方向とチューブ１３０が並ぶ方向とが、互いに同じ方向（ｘ方向）となっている。このような構成の電池冷却器１０に対し、電池スタック２０を上方から載置すると、それぞれのチューブ１３０は各電池２００からの力を受けることによって弾性変形し、上面１３１が－ｚ方向に変位する。
　複数のチューブ１３０は互いに分離されているので、それぞれの上面１３１が個別に変位することができる。このため、図３のように下端面２０３の高さがばらついているような状態の電池スタック２０が載置されると、それぞれの上面１３１が適量だけ変位することにより、それぞれの上面１３１が各電池２００の下端面２０３に対し個別に当接した状態となる。その結果、電池２００とチューブ１３０との間における熱抵抗は、全ての電池２００について概ね均等となる。それぞれの電池２００が電池冷却器１０によって均等に冷却されるので、一部の電池２００が早期に劣化してしまうような事態が防止される。更に、弾性力によって上面１３１が下端面２０３に押し付けられるので、チューブ１３０と電池２００とが密着し、両者の間の熱抵抗が更に小さくなるという効果も得られる。
　また、本実施形態においてそれぞれのチューブ１３０を流れる熱媒体の温度は、チューブ１３０間でばらつくことは無く、概ね均等となっている。このため、電池２００の冷却を更に均等に行うことができる。
　第２実施形態について、図４を参照しながら説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。
　本実施形態では、チューブ１３０に湾曲部１３３、１３５が形成されておらず、湾曲部１３２、１３４のみが形成されている。このように、電池２００側の方向に向けて突出する湾曲部のみが形成されているような態様であっても、第１実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。
　尚、湾曲部が形成されている位置は、チューブ１３０の長手方向における一方側のみであってもよい。例えば、ｙ方向側の湾曲部１３４のみが形成されており、－ｙ方向側の湾曲部１３２が形成されていないような態様であってもよい。しかしながら、そのような構成においては、上面１３１の変位がスムーズには行われず、上面１３１が傾いた状態で電池２００の下端面２０３に（局所的に）当接してしまうこと等が懸念される。
　このような事態を防止するためには、本実施形態や第１実施形態（図１）のように、湾曲部１３２等が、チューブ１３０のうち電池２００を間に挟んだ両側の部分にそれぞれ形成されている構成とすることが好ましい。
　また、本実施形態や第１実施形態では、電池２００よりも一方側（ｙ方向側）に形成された湾曲部の数と、電池２００よりも他方側（－ｙ方向側）に形成された湾曲部の数と、が互いに等しくなっている。このような構成においては、チューブ１３０の弾性変形が、電池２００の両側において均等に生じる。このため、上面１３１が傾いた状態で電池２００の下端面２０３に当接してしまうような事態を、より確実に防止することができる。
　第３実施形態について、図５を参照しながら説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。
　本実施形態では、チューブ１３０の本数が、電池スタック２０が有する電池２００の個数の半分となっている。また、ｘ方向におけるチューブ１３０の配置ピッチは、同方向における電池２００の配置ピッチの２倍となっている。その結果、本実施形態では、一本のチューブ１３０の上に２つの電池２００が載置された状態となる。
　このように、チューブ１３０の本数と電池２００の個数とが互いに異なるような構成であっても、第１実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。ただし、この第３実施形態においては、高い位置に配置された電池２００とチューブ１３０との間の熱抵抗が、（グリースＧＲを介してはいるものの）低い位置に配置された電池２００とチューブ１３０との間の熱抵抗よりも僅かに大きくなってしまう。熱抵抗のばらつきをより小さくするためには、第１実施形態のように、チューブ１３０の本数と電池２００の個数とを等しくし、それぞれのチューブ１３０に一つの電池２００が当接する構成とする方が好ましい。
　以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

Claims (6)

  1. 　積層された複数の電池（２００）を冷却するための電池冷却器（１０）であって、
    　熱媒体の通る流路（ＦＰ）が内部に形成された部材であって、その外表面（１３１）が前記電池に当接するチューブ（１３０）を複数備え、
    　それぞれの前記チューブは互いに分離されており、前記電池が積層されている方向に沿って並ぶように配置されている電池冷却器。
  2. 　それぞれの前記チューブは、
    　前記電池に当接している部分が、前記電池から受ける力の方向と同じ方向に変位し得るように構成されている、請求項１に記載の電池冷却器。
  3. 　前記チューブのうち前記電池に当接していない部分には、前記電池側の方向、又は前記電池側とは反対の方向に向けて突出するように湾曲部（１３２，１３３，１３４，１３５）が形成されている、請求項２に記載の電池冷却器。
  4. 　前記湾曲部は、前記チューブのうち前記電池を間に挟んだ両側の部分にそれぞれ形成されている、請求項３に記載の電池冷却器。
  5. 　前記電池よりも一方側に形成された前記湾曲部の数と、前記電池よりも他方側に形成された前記湾曲部の数とが互いに等しい、請求項４に記載の電池冷却器。
  6. 　それぞれの前記チューブに一つの前記電池が当接するように構成されている、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電池冷却器。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112490557A (zh) * 2019-08-21 2021-03-12 马自达汽车株式会社 车辆用电池组
DE102022206046A1 (de) 2022-06-15 2023-12-21 Siemens Mobility GmbH Kühlanordnung für eine elektrische Antriebskomponente und damit ausgestattete elektrische Antriebskomponente

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001023703A (ja) * 1999-07-07 2001-01-26 Nippon Soken Inc バッテリ温調装置
JP2013246990A (ja) * 2012-05-25 2013-12-09 Sanyo Electric Co Ltd 電源装置及びこの電源装置を備える車両並びに蓄電装置
JP2014507760A (ja) * 2011-01-26 2014-03-27 エルジー ケム． エルティーディ． 組立効率の良い冷却部材及びそれを用いたバッテリーモジュール
JP2016535423A (ja) * 2013-09-18 2016-11-10 ヴァレオ システム テルミク バッテリパック温度調節装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001023703A (ja) * 1999-07-07 2001-01-26 Nippon Soken Inc バッテリ温調装置
JP2014507760A (ja) * 2011-01-26 2014-03-27 エルジー ケム． エルティーディ． 組立効率の良い冷却部材及びそれを用いたバッテリーモジュール
JP2013246990A (ja) * 2012-05-25 2013-12-09 Sanyo Electric Co Ltd 電源装置及びこの電源装置を備える車両並びに蓄電装置
JP2016535423A (ja) * 2013-09-18 2016-11-10 ヴァレオ システム テルミク バッテリパック温度調節装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112490557A (zh) * 2019-08-21 2021-03-12 马自达汽车株式会社 车辆用电池组
DE102022206046A1 (de) 2022-06-15 2023-12-21 Siemens Mobility GmbH Kühlanordnung für eine elektrische Antriebskomponente und damit ausgestattete elektrische Antriebskomponente

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