WO2020179355A1

WO2020179355A1 - 組電池

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Publication number: WO2020179355A1
Application number: PCT/JP2020/004889
Authority: WO
Inventors: 雅貴内山; 柴田　大輔; 高広左右木; 啓善山本
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-03-07
Filing date: 2020-02-07
Publication date: 2020-09-10
Anticipated expiration: 2021-09-07
Also published as: JP2020145116A

Abstract

組電池は、積層設置されている複数の電池セル（２）を含む電池積層体（１０）と、内部通路を流通する熱媒体と電池セルとが熱交換するように設けられた熱媒体通路部材（４、１０４、２０４、３０４、４０４）とを備える。熱媒体通路部材は、積層方向に隣り合う電池セルと電池セルの間に介在し内部を流通する熱媒体と電池セルとが熱交換するセル間部（４４）と、積層方向に隣り合うセル間部とセル間部とを連結しかつ電池セルよりも外側に突出する部分であって内部を熱媒体が流れる連結部（４３）とを有する。連結部は、３つの曲がり部を有する。例えば、少なくとも二つ以上の凸部または凹部を有する異なる曲線形状部分である。

Description

組電池

関連出願の相互参照

　本出願は、２０１９年３月７日に出願された日本出願番号２０１９－０４１９０６号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、組電池に関する。

　特許文献１には、複数の電池セルと電池セルと熱交換する熱交換部を有する熱交換器とを備えるバッテリモジュールが開示されている。熱交換器は、電池セルに隣接する複数の熱交換部と隣り合う熱交換部同士を連結する複数のヘアピン部とを有する扁平なパイプであり、全体として蛇行する流路を形成する。

　特許文献２には、特許文献１と同様にサーペンタイン形状である冷却ブラダを備えるエネルギー貯蔵装置が開示されている。冷却ブラダは、電池セルに隣接する複数の熱交換部と隣り合う熱交換部同士を連結する複数の直角状曲がり部とを有する扁平なパイプであり、全体として蛇行する流路を形成する。

特表２０１６－５２６７６３号公報特許第４５１０４６７号公報

　特許文献１によれば、電池セルの側面から突出するヘアピン部の突出長さが大きく、組電池の体格を大きくする一因となっている。特許文献２によれば、複数の電池セルと冷却ブラダとが密着した拘束状態では、冷却ブラダの直角状曲がり部による荷重が電池セルの角部などに作用して応力が発生しやすい。

　本開示は、電池セルに生じる応力抑制と体格抑制とが図れる組電池を提供することを目的とする。

　この明細書に開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。

　本開示の態様における組電池は、積層設置されている複数の電池セルを含む電池積層体と、内部通路を流通する熱媒体と電池セルとが熱交換するように設けられた熱媒体通路部材とを備える。熱媒体通路部材は、積層方向に隣り合う電池セルと電池セルの間に介在し内部を流通する熱媒体と電池セルとが熱交換するセル間部と、積層方向に隣り合うセル間部とセル間部とを連結しかつ電池セルよりも外側に突出する部分であって内部を熱媒体が流れる連結部とを有する。連結部は、３つの曲がり部を有する。３つの曲がり部は、例えば、少なくとも二つの凸部または凹部を有する異なる曲線形状部分である。３つの曲がり部は、例えば、セル間部側の部分に対してセル間部から離れた部分が徐々に接近するように形成された一対の第１曲がり部と、一対の第１曲がり部の間において第１曲がり部よりもセル間部から離間した位置において外側に膨らむ一対の第２曲がり部と、一対の第２曲がり部を連結する部分の一部であって第２曲がり部に対して電池セルに近づくように凹む第３曲がり部とを含む。

　この組電池によれば、隣り合うセル間部を連結する連結部は、セル間部から離れた部分が徐々に接近するように形成された一対の第１曲がり部を備える。一対の第１曲がり部は、セル間部と第１曲がり部とが直角状の角度よりも大きい角度をなし、かつ一対の第１曲がり部が徐々に接近して第２曲がり部に向かう形状である。このため、連結部が、セル間部と隣接する電池セルの角部に与える荷重を抑制でき、電池セルにおける応力集中を緩和できる。

　さらに連結部は、第１曲がり部よりも電池セルに対して外側に膨らむ一対の第２曲がり部の間において電池セル側に凹む第３曲がり部を備える。第３曲がり部は、一対の第２曲がり部の間において電池セルに対する連結部の突出量を抑えることに貢献している。以上によれば、電池セルに生じる応力抑制と体格抑制とが図れる組電池を提供できる。

　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
第１実施形態の組電池の斜視図である。組電池の平面図である。組電池の側面図である。組電池が備える熱媒体通路部材の斜視図である。熱媒体通路部材の平面図である。熱媒体通路部材の断面を示した斜視図である。熱媒体通路部材における折返し部と電池セルとを示した部分図である。熱媒体通路部材と治具とに圧縮荷重をかける前の状態を示した部分図である。熱媒体通路部材と治具とに圧縮荷重をかけた後の状態を示した部分図である。第２実施形態について、熱媒体通路部材と電池セルとを示した部分図である。第３実施形態について、熱媒体通路部材と電池セルとを示した部分図である。第４実施形態の熱媒体通路部材について通路断面を示した断面図である。第５実施形態の熱媒体通路部材について通路断面を示した断面図である。第６実施形態の熱媒体通路部材について通路断面を示した断面図である。第７実施形態の熱媒体通路部材について通路断面を示した断面図である。

　以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

　（第１実施形態）
　組電池１は、複数の電池セル２を有する電池積層体１０と、電池積層体１０を積層方向い拘束して支持する拘束バンド５，６と、熱媒体通路部材４とを備える装置である。組電池１は、例えば内燃機関と電池に充電された電力によって駆動されるモータとを組み合わせて走行駆動源とするハイブリッド自動車、モータを走行駆動源とする電気自動車等の電動車に搭載される。組電池１に含まれる複数の電池セル２は、例えばニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池、有機ラジカル電池、全固体電池などである。

　第１実施形態について図１～図９を参照して説明する。各図において、電池セル２の厚さ方向は電池積層体１０における電池セル２の積層方向であり、電池積層方向ともいう。積層方向と高さ方向との両方に直交する方向は、電池セル２の幅方向または横方向である。組電池１は、複数の電池セル２の充電および放電または温度調節に用いられる電子部品によって制御されている。組電池１は、通電可能に接続されかつ積層設置された複数の電池セル２を積層方向に拘束して一体にして形成されている。組電池１は筐体内に収納するようにしてもよい。前述の電子部品は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータ、熱媒体を流動させる流体駆動装置を駆動するモータ、インバータによって制御される電子部品、各種の電子式制御装置等である。組電池１は、このような電子部品を含めた装置として構成してもよい。

　電池積層体１０を構成する電池セル２は、角形状の外装ケースを有する単電池である。角形状の単電池は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金等からなる外装ケースによってその外周面を被覆された直方体状である。各電池セル２には、正極端子および負極端子からなる二つの電極端子２０のそれぞれが外装ケースの上面２１から突出している。電極端子２０の突出方向は、電池積層方向に対して垂直な上方向である。電池セル２の外装ケースは、例えば、金属の他に、樹脂で形成されている構成でもよい。電池セル２は、樹脂とアルミ箔をラミネートしたフィルムを外装ケースとして備えるものでもよい。

　電池積層体１０は、電池セル２と熱媒体通路部材４のセル間部４４とを交互に所定個数積層した集合体である。この集合体は、積層方向の両端部から一組のエンドプレート３によって挟まれることにより内側に向かう拘束力によって、一体に形成されている。エンドプレート３は厚さ方向寸法が上下方向長さや幅方向長さよりも小さい扁平状の箱体に形成されている。図１～図３に示すように、組電池１は、積層設置された複数の電池セル２と熱媒体通路部材４の内部通路を流通する熱媒体とが熱交換する機能を有する装置である。熱媒体は、冷却したり加熱したりして電池セル２を温度調節可能な温調流体である。熱媒体は、気体、液体または気液混合の流体であり、あるいは使用時に状態変化を伴わない流体でもよいし相変化を伴う流体であってもよい。組電池１は、複数の電池セル２と一体に設置された熱媒体通路部材４を備えている。熱媒体通路部材４は、熱伝導性を有する材料、例えばアルミニウムを含む金属、銅を含む金属、金属を含有する樹脂材料、カーボン樹脂材料等で形成されている。

　拘束バンド５、拘束バンド６は、一組のエンドプレート３に対して両側から圧縮するような拘束力を提供する。拘束バンド５、拘束バンド６のそれぞれは、電池積層体１０と一組のエンドプレート３とを合わせた積層体の外面を支持する帯状部材である。拘束バンド５，６のそれぞれは、電池積層体１０に対して圧縮力を提供している状態を維持できるように端部がリベットによって一組のエンドプレート３に固定されている。エンドプレート３は、上面と、上面に対向する下面と、一組の側面と、隣接する電池セル２に対面する内側の幅面と、内側の幅面に対向する外側の幅面とを備えている。一組の側面は、上面および下面に隣り合い、上下方向に細長い面である。また、リベットは、ボルトナット、ねじ等の締結固定手段、溶接等の固定手段に置き換えることができる。拘束バンド５，６のそれぞれは、複数の電池セル２等を安定した力で押圧して一体化できるように金属、硬質の樹脂材料等の強度に優れた材料で形成されている。

　拘束バンド５と拘束バンド６は、電池積層体１０を積層方向に圧縮するような拘束力を与える点について共通している。拘束バンド５と拘束バンド６は、電池積層体１０において拘束する部位が異なっている。

　拘束バンド５は、電池積層体１０において積層方向と高さ方向とに沿う側壁に対して、積層方向の全体にわたって橋渡しされている帯状部５０を備える。帯状部５０は、電池積層体１０に対して離間している。拘束バンド５は、帯状部５０の両端に位置する固定部５１を備える。固定部５１は、拘束バンド５が組電池１に対して固定されている部位である。固定部５１は、帯状部５０における長手方向の両端部において帯状部５０に対して直交するように延びる板状部である。拘束バンド５は、固定部５１が各エンドプレート３にリベット等によって固定されていることにより、電池積層体１０に対して必要な拘束力を提供している状態を維持する。固定部５１は、各エンドプレート３の下部に固定されている。

　組電池１は、少なくとも２個の拘束バンド５を備えている。拘束バンド５は、電池積層体１０を形成する面のうち、対面関係にあるそれぞれの面に対面する帯状部５０を有する。一組の拘束バンド５は、電池積層体１０の下部において対向する対面を積層方向長さにわたって覆う第１の拘束バンドである。

　帯状部５０は、電池積層体１０に含まれる電池セル２の側面２３の一部を覆って電池積層体１０の積層方向長さ全体にわたって配されている。帯状部５０は、電池積層体１０の側壁において、熱媒体通路部材４に干渉しない箇所を外側から覆っている。帯状部５０は、電池積層体１０の側壁において、熱媒体通路部材４よりも、拘束バンド６から離れた箇所である下方の位置に設置されている。拘束バンド５は、電池積層体１０の側壁において、拘束バンド６が支持している電池積層体１０の上壁に対して最も離れた下壁寄りの下部に設置されている。

　一組の拘束バンド５は、電池積層体１０において対面をなす一組の側壁において積層方向長さの全体にわたって延びている。このため、拘束バンド５は、積層方向の端部が中央部に対して反るような動きを抑えるように電池積層体１０を補強している。拘束バンド５は、電極端子２０に関する幅方向の変位を抑制することにも寄与し、電極端子２０と電極端子２０とを連結するバスバなどの電装部品の品質確保に貢献する。拘束バンド５は、電池積層体１０の対面について積層方向の端部が中央部に対して幅方向に反るような外力に対して、電池積層体１０の強度向上に寄与する。

　拘束バンド６は、電池積層体１０において積層方向と幅方向とに沿う上壁に対して、積層方向の全体にわたって橋渡しされている帯状部６０を備える。帯状部６０は、電池積層体１０に対して離間している。拘束バンド６は、帯状部６０の両端に位置する固定部６１を備える。固定部６１は、拘束バンド６が組電池１に対して固定されている部位である。固定部６１は、帯状部６０における長手方向の両端部において帯状部６０に対して直交するように延びる板状部である。拘束バンド６は、固定部６１が各エンドプレート３にリベット等によって固定されていることにより、電池積層体１０に対して必要な拘束力を提供している状態を維持する。固定部６１は、各エンドプレート３の上部に固定されている。

　組電池１は、少なくとも２個の拘束バンド６を備えている。拘束バンド６は、電池積層体１０を形成する面のうち、側壁と隣接する面に対面する帯状部５０を有する。一組の拘束バンド６は、電池積層体１０の上部において対向する対面を積層方向長さにわたって覆う第２の拘束バンドである。

　帯状部６０は、電池積層体１０に含まれる電池セル２の上面２１の一部を覆って電池積層体１０の積層方向長さ全体にわたって配されている。帯状部５０は、電池積層体１０の上壁において、電極端子２０に干渉しない箇所を外側から覆っている。帯状部６０は、電池積層体１０の上壁において、電極端子２０よりも幅方向の端部側の箇所に設置されている。また、帯状部６０は、電池積層体１０の上壁において、電極端子２０と電極端子２０との間の箇所を覆う構成でもよい。

　一組の拘束バンド６は、電池積層体１０の上壁において積層方向長さの全体にわたって延びている。このため、拘束バンド６は、積層方向の端部が中央部に対して反るような動きを抑えるように電池積層体１０を補強している。拘束バンド６は、電極端子２０に関する上下方向の変位を抑制することにも寄与し、電極端子２０と電極端子２０とを連結するバスバなどの電装部品の品質確保に貢献する。拘束バンド６は、電池積層体１０の上壁において幅方向の両端部を覆っている。このため、一方の側壁に近い側に位置する電極端子２０の変位抑制と、他方の側壁に近い側に位置する電極端子２０の変位抑制との両方に貢献する。拘束バンド６は、積層方向の端部が中央部に対して上下方向に反るような外力に対して、電池積層体１０の強度向上に寄与する。

　拘束バンド６は、拘束バンド５が覆う側壁に隣接し、互いに対向し幅方向および積層方向に沿うように形成された面をなす電池積層体１０の下壁の一部を覆う構成でもよい。さらに組電池１は、上壁と下壁の片方だけでなく両方の一部を覆うように設けられた拘束バンド６を有する構成でもよい。

　図４～図６に示すように、熱媒体通路部材４は、第１通路部４ａと第２通路部４ｂとを備えている。第１通路部４ａは、熱媒体が積層方向の一方側から他方側に流下する内部通路を有する。第２通路部４ｂは、熱媒体が積層方向の他方側から一方側に流下する内部通路を有する。第１通路部４ａと第２通路部４ｂとは、他方端部に設けられた中継部４１において連結されている。第１通路部４ａは一方端部に流入部４０を有している。第２通路部４ｂは一方端部に流出部４２を有している。第１通路部４ａは熱媒体通路部材４において上側に位置する。第２通路部４ｂは下側に位置する。第１通路部４ａと第２通路部４ｂは上下に重なるように並んでいる。第１通路部４ａや第２通路部４ｂは、図６に示すように、内部に複数の通路を有する。この場合、第１通路部４ａ、第２通路部４ｂには、押し出し成形により製造された扁平状多穴管を用いることができる。

　第１通路部４ａ、第２通路部４ｂは、積層方向に隣り合う電池セル２と電池セル２との間に介在するセル間部４４を複数備えている。セル間部４４の内部通路には熱媒体が流通する。複数のセル間部４４は積層方向に並ぶように設置されている。積層方向に隣り合うセル間部４４とセル間部４４とには、電池セル２の積層方向の厚さ寸法と同等の間隔が設けられている。セル間部４４は、幅方向と上下方向とに面をなす電池セル２の幅面２２と接触した状態で設置されている。幅面２２は電池セル２において最も面積の大きい腹面でもある。電池セル２とセル間部４４との間には、熱伝導性を有するスペーサ部材を介在させて、スペーサ部材を電池セル２とセル間部４４とによって挟み込むように構成してもよい。

　第１通路部４ａ、第２通路部４ｂは、積層方向に隣り合うセル間部４４とセル間部４４とを連結する連結部４３を備えている。連結部４３は、熱媒体通路部材４の高さ方向全体にわたって設けられている。連結部４３の内部通路には熱媒体が流通する。連結部４３は、電池セル２の幅方向について、電池セル２よりも外側に位置するように設けられている。連結部４３は、上面２１と幅面２２との両方に直交する電池セル２の側面２３に対向するように外側に設けられている。

　連結部４３は、熱媒体通路部材４の内部を流れる熱媒体が折り返されてその流れの向きを変えて互いに対向する折返し流路を形成するターン部であり、折返し部でもある。連結部４３は、流路の向きを逆向きに変更する折返し部である。連結部４３は、第１通路部４ａ、第２通路部４ｂのそれぞれにおいて少なくとも１箇所設けられている。第１通路部４ａ、第２通路部４ｂは、連結部４３を介して折返し流路を連続的に積層することにより、図２、図４、図５に示すような蛇行流路を形成している。

　図７に示すように、連結部４３は、電池セル２を介して積層方向に隣り合う２個のセル間部４４を電池セル２よりも外側において連結し、側面２３から離間した部分である。連結部４３は、電池セル２に対して突出するように設けられている。連結部４３は、明細書に開示の目的を達成可能な特有の構成を有している。

　連結部４３は、熱媒体通路部材４において曲げ加工が施されて形成された部分である。連結部４３は、一対の第１曲がり部４３２と一対の第２曲がり部４３３と第３曲がり部４３１とを備えている。

　第１曲がり部４３２は、電池セル２を介して積層方向に隣り合う２個のセル間部４４のそれぞれから、電池セル２の外側に延びている部分である。第１曲がり部４３２は、セル間部４４に対して直角状に折り曲げられた部分ではなく、湾曲形状をなしている。第１曲がり部４３２は、図７の二点鎖線で示されたセル間部４４の軸線に対して、連結部４３によって連結されたもう一つのセル間部４４に近づくように曲がっている。第１曲がり部４３２は、第１曲がり部４３２の接線とセル間部４４の軸線とが鈍角をなす角度で、もう一つのセル間部４４に近づくように曲がっている。連結部４３は、隣り合う２個のセル間部４４から電池セル２の外側へ延びる一対の第１曲がり部４３２を積層方向の両端に備えている。さらに一対の第１曲がり部４３２は、セル間部４４から離れるにつれて徐々に接近するように形成されている。第１曲がり部４３２は、連結部４３の高さ方向全体にわたって設けられている。

　仮に、第１曲がり部とセル間部とが直角または鋭角をなす場合は、第１曲がり部やセル間部の端部が隣の電池セル２の角部を押す荷重が発生する。このような荷重によれば、特許文献２について前述したように電池セルの角部に応力が発生しやすい。第１曲がり部４３２は、セル間部４４と鈍角をなす形状であるため、第１曲がり部４３２やセル間部の端部が隣の電池セル２の角部を押す荷重を低減する効果を奏する。

　第２曲がり部４３３は、一対の第１曲がり部４３２のそれぞれから、電池セル２の外側に膨らむ突出部である。第２曲がり部４３３は、連結部４３において、電池セル２の側面２３から最も離間した部分である。第２曲がり部４３３は、第１曲がり部４３２に対して直角状に折り曲げられた部分ではなく、第１曲がり部４３２と同様に湾曲形状をなしている。第２曲がり部４３３は、連結部４３において、第１曲がり部４３２から第３曲がり部４３１へと向きが変わる部分である。第２曲がり部４３３は、連結部４３の高さ方向全体にわたって設けられている。

　第２曲がり部４３３から第３曲がり部４３１へ延びる部分は、セル間部４４の軸線に対し連結部４３によって連結されたもう一つのセル間部４４に近づいている。第２曲がり部４３３から第３曲がり部４３１へ延びる部分は、セル間部４４の軸線に対して鋭角をなす角度で、もう一つのセル間部４４や電池セル２に近づいている。

　第３曲がり部４３１は一対の第２曲がり部４３３を連結する部分である。第３曲がり部４３１は、両側に位置する第２曲がり部４３３に対して電池セル２に近づくように凹む部分である。第３曲がり部４３１は、連結部４３の高さ方向全体にわたって設けられている。以上の構成により、連結部４３は、一対の第１曲がり部４３２と一対の第２曲がり部４３３と第３曲がり部４３１とが一繋がりに湾曲する波形状に形成されている。

　図８および図９を参照して熱媒体通路部材４を製造する方法について説明する。熱媒体通路部材４の製造工程は、以下に述べる第１工程から第３工程を含んでいる。製造方法の第１工程では、扁平状の管を準備する。次に第２工程では、扁平状の管を、図４に示すように連結部４３とセル間部４４を形成しかつ全体として蛇行状となるように加工する。

　第３工程は、第２工程後の蛇行状の管を、電池積層体１０に搭載可能な最終形状に形成する工程である。第３工程では、治具１１を使用して蛇行状の管を、積層方向に隣り合う２個のセル間部４４の間隔が電池セル２の厚さ寸法と同等になるように形成する。図８は、熱媒体通路部材４と治具１１とに圧縮荷重をかける前の状態を示している。

　第３工程では、図９のように、セル間部４４とセル間部４４の間に電池セル２の厚さ寸法と同等の治具１１を設置した一体物に対して積層方向の圧縮荷重を所定時間かけ続ける。第３工程完了後には、図８に示す状態に比べて、第３曲がり部４３１と第２曲がり部４３３との凹凸差が大きくなるように連結部４３が変形する。さらに第３工程完了後には、積層方向に隣り合う２個のセル間部４４の間隔が図８に示す状態に比べて電池セル２の厚さ寸法に近づくように変形する。以上の工程によって製造された熱媒体通路部材４は、拘束バンド５，６によって積層方向の拘束力がかけられた状態で電池積層体１０に組みつけられる。

　第１通路部４ａは、折返し流路の積層方向、すなわち積層方向の一方端部に熱媒体が流入する流入部４０を備えている。流入部４０は、流入コネクタ部４００に結合されている。流入部４０は、組電池１の外部からの熱媒体が、流入コネクタ部４００を介して熱媒体通路部材４内に流入する流入部である。流入コネクタ部４００には、組電池１の外部から熱媒体を導入する配管が接続されている。流入部４０は、積層方向の一方端部であり熱媒体通路部材４の上流端部に位置するセル間部４４の内部通路に連通している。この内部通路は、熱媒体と電池積層体１０のうち一方端部に位置する電池セル２の上部とが熱交換するように一方端部の電池セル２に対して熱伝達可能に設けられている。

　第１通路部４ａは、積層方向の他方端部において中継部４１の上部に連通している。第２通路部４ｂは、積層方向の他方端部において中継部４１の下部に連通している。中継部４１は、熱媒体が第１通路部４ａから第２通路部４ｂに移行して逆向きの流れになる内部空間を形成する。中継部４１の内部通路は、第１通路部４ａにおいて積層方向の他方端部に位置するセル間部４４の内部通路に対して下流側で連通している。この内部通路は、熱媒体と電池積層体１０のうち他方端部に位置する電池セル２の上部とが熱交換するように他方端部の電池セル２に対して熱伝達可能に設けられている。

　中継部４１の内部通路は、第２通路部４ｂにおいて積層方向の他方端部に位置するセル間部４４の内部通路に対して上流側で連通している。この内部通路は、熱媒体と電池積層体１０のうち他方端部に位置する電池セル２の下部とが熱交換するように他方端部の電池セル２に対して熱伝達可能に設けられている。

　第２通路部４ｂは、積層方向の一方端部から熱媒体が流出する流出部４２を備えている。流出部４２は、流出コネクタ部４２０に結合されている。流出部４２は、熱媒体が、流出コネクタ部４２０を介して熱媒体通路部材４内から組電池１の外部へ流出する流出部である。流出コネクタ部４２０には、組電池１の外部へ熱媒体を流出させる配管が接続されている。流出部４２は、積層方向の一方端部であり熱媒体通路部材４の下流端部に位置するセル間部４４の内部通路に連通している。この内部通路は、熱媒体と電池積層体１０のうち一方端部に位置する電池セル２の下部とが熱交換するように、一方端部の電池セル２に対して熱伝達可能に設けられている。

　第１通路部４ａ、第２通路部４ｂは、熱媒体が電池セル２と熱交換するときの流れ方向である幅方向と積層方向との両方に直交する上下方向に細長い扁平管である。第１通路部４ａ、第２通路部４ｂは、この扁平管を曲げたサーペンタイン管によって形成することができる。

　熱媒体は、一方端上部の流入部４０から上側のサーペンタイン管内に流入し、上半分の各セル間部４４を蛇行しながら他方端部の中継部４１内の上部に流入する。このように第１通路部４ａは、一方端部から他方端部へ電池セル２の上半分を沿うように蛇行する流路を形成する。熱媒体は、さらに中継部４１内において上部から下部に流下し、中継部４１内の下部から下側のサーペンタイン管内に流入する。さらに熱媒体は、下半分の各セル間部４４を蛇行しながら流下した後、一方端下部の流出部４２から流出する。このように第２通路部４ｂは、他方端部から一方端部へ電池セル２の下半分を沿うように蛇行する流路を形成する。

　組電池１において熱媒体通路部材４の内部通路に熱媒体が流通することにより、セル間部４４を介して電池セル２の熱が熱媒体に吸熱されて各電池セル２を冷却できる。また熱媒体通路部材４に内部通路に熱媒体が流通することにより、セル間部４４を介して熱媒体の熱を電池セル２へ放熱して各電池セル２を暖めることができる。組電池１は、熱媒体通路部材４の流入部４０から流入した熱媒体が流出部４２に至るまでの間に、積層方向に並ぶすべてのセル間部４４において電池セル２と熱交換する。

　第１通路部４ａは以下のような構成でもあってもよい。例えば、一方端部に位置する上流側のセル間部４４と他方端部に位置する下流側のセル間部４４とは、その間にセル間部４４を介さないで連結されている構成でもよい。この場合、一方端部のセル間部４４と他方端部のセル間部４４は、連結部４３によって連結されている。また、一方端部のセル間部４４と他方端部のセル間部４４とは、電池積層体１０において部分的に設けられたセル間部４４を介して連結されている構成でもよい。このような構成である場合、一方端部のセル間部４４と他方端部のセル間部４４とは、熱媒体が一方端部から他方端部へ内部通路を流下するように連通している。

　第２通路部４ｂは以下のような構成でもあってもよい。例えば、他方端部に位置する上流側のセル間部４４と一方端部に位置する下流側のセル間部４４とは、その間にセル間部４４を介さないで連結されている構成でもよい。この場合、他方端部のセル間部４４と一方端部のセル間部４４は、連結部４３によって連結されている。また、他方端部のセル間部４４と一方端部のセル間部４４とは、電池積層体１０において部分的に設けられたセル間部４４を介して連結されている構成でもよい。このような構成である場合、他方端部のセル間部４４と一方端部のセル間部４４とは熱媒体が他方端部から一端部へ内部通路を流下するように連通している。

　第１実施形態の組電池１がもたらす作用、効果について説明する。組電池１は、複数の電池セル２を含む電池積層体１０と、内部通路を流通する熱媒体と電池セル２とが熱交換するように設けられた熱媒体通路部材４とを備える。熱媒体通路部材４は、積層方向に隣り合う電池セル２の間に介在するセル間部４４と、積層方向に隣り合う２個のセル間部４４を連結する連結部４３とを有する。連結部４３は、電池セル２よりも外側に突出する部分であって内部を熱媒体が流れる。連結部４３は、一対の第１曲がり部４３２と一対の第２曲がり部４３３と第３曲がり部４３１とを含んでいる。一対の第１曲がり部４３２は、セル間部４４側の部分に対してセル間部４４から離れた部分が徐々に接近するように形成されている。一対の第２曲がり部４３３は、一対の第１曲がり部４３２の間において第１曲がり部４３２よりもセル間部４４から離間した位置において外側に膨らむ。第３曲がり部４３１は、一対の第２曲がり部４３３を連結する部分の一部であって第２曲がり部４３３に対して電池セル２に近づくように凹む。

　組電池１によれば、隣り合うセル間部４４を連結する連結部４３は、セル間部４４から離れた部分が徐々に接近するように形成された一対の第１曲がり部４３２を備える。一対の第１曲がり部４３２は、セル間部４４と第１曲がり部４３２とが直角状の角度よりも大きい角度をなしている。一対の第１曲がり部４３２は、さらに一対の第１曲がり部４３２が徐々に接近して第２曲がり部４３３へ延びる形状をなしている。このため、連結部４３がセル間部４４と隣接する電池セル２の角部に与える荷重を抑制できるので、電池セル２における応力集中を緩和できる。

　さらに連結部４３は、一対の第２曲がり部４３３の間において電池セルに向けて内側に凹む第３曲がり部４３１を備える。第３曲がり部４３１は、一対の第２曲がり部４３３の間において、電池セル２に対する連結部４３の突出寸法を抑えることに貢献する。連結部４３と電池セル２の外表面との間の容積が抑制できるため、組電池１におけるデッドスペースを小さくすることができる。以上のように組電池１は、電池セル２に生じる応力抑制と体格抑制とを図ることができる。

　連結部４３は、一対の第１曲がり部４３２と一対の第２曲がり部４３３と第３曲がり部４３１とが一繋がりに湾曲する波形状に形成されている。この構成によれば、連結部４３の全体が湾曲した波形状に形成されていることにより、連結部４３に角部などが存在しないため、各曲がり部に発生する応力集中を抑制することができる。これにより、曲がり部を形成するときの連結部４３にかかる負荷を抑制するとともに、連結部４３の内部通路における流路抵抗を抑制できる組電池１を提供できる。

　組電池１は、電池積層体１０とセル間部４４に対して積層方向に拘束力を与える拘束バンド５，６を備える。拘束バンド５，６は、一対の第１曲がり部４３２、一対の第２曲がり部４３３および第３曲がり部４３１を、セル間部４４を介して積層方向に圧縮している。

　この構成によれば、拘束バンド５，６は、電池セル２とともにセル間部４４を積層方向に圧縮することにより、すべての曲がり部に圧縮力を与えている。このように第３曲がり部４３１は両側の一対の第２曲がり部４３３を介して圧縮されて、電池セル２に近づくように変形させる圧縮力が第３曲がり部４３１に作用し続ける。以上より、拘束バンド５，６によって、第２曲がり部４３３に対して電池セル２に近づくように凹む状態を維持し続ける第３曲がり部４３１を提供できる。

　セル間部４４と連結部４３は、電池積層体１０における積層方向の一方端部から他方端部にかけてのすべての電池セル２と熱交換する熱媒体が流下する一連の内部通路を形成するように設けられている。この構成によれば、組電池１は、すべての電池セル２の側面２３に対向するような複数の連結部４３を有する。このため、電池積層体１０の積層方向長さ全体にわたって、デッドスペースの抑制が図れ、すべての電池セル２に生じる応力を抑制することができる。

　（第２実施形態）
　第２実施形態について図１０を参照して説明する。図１０において前述の実施形態と同様の構成であるものは同一の符号を付し、同様の作用、効果を奏する。第２実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第１実施形態と同様であり、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。

　第２実施形態は、第１実施形態に対して、連結部４３と電池セル２の側面２３との位置関係が相違する。図１０に示すように、連結部４３は、電池セル２と接触するように設けられている。第１曲がり部４３２と第２曲がり部４３３は、電池セル２の側面２３から離間している。熱媒体通路部材４は、第３曲がり部４３１が電池セル２の側面２３に接触した状態で設けられている。一対の第２曲がり部４３３と電池セル２の側面２３との間には、空気が存在する空間が形成されている。第２曲がり部４３３と電池セル２の側面２３との間は、空気を送風する通風通路としてもよい。

　また、第２曲がり部４３３と電池セル２の側面２３との間には、第３実施形態において後述する熱伝導性部材と同様の部材を設けるように構成してもよい。これによれば、第２曲がり部４３３と電池セル２とは、熱伝導性部材を介して熱移動可能に構成されている。

　一対の第２曲がり部４３３と電池セル２とは、介在物を介して熱移動可能に構成してもよい。この介在物は、第２曲がり部４３３と電池セル２の側面２３との両方に接触している。この介在物は、電池セルと一体になって第２曲がり部４３３を支持している構成要素でもある。

　第２実施形態によれば、第３曲がり部４３１は電池セル２に接触している。この構成によれば、第３曲がり部４３１と電池セル２との間で熱移動良好な関係を構築できる。これにより、電池セル２に生じる応力抑制と体格抑制とを図るとともに、第３曲がり部４３１において電池セル２を温調する機能部分として活用できる組電池１が得られる。

　第３曲がり部４３１は、電池セル２に対して介在物を介して間接的に接触している。この構成によれば、第３曲がり部４３１と電池セル２とを介在物によって支持できるので、外力が作用した場合に連結部４３の変形を抑制できる。弾力性のある変形容易な介在物を採用した場合には、連結部４３に作用する外力を吸収でき、連結部４３の変形を抑制できる。弾力性のある変形容易な介在物を採用した場合には、連結部４３に作用する外力を吸収でき、連結部４３の変形を抑制できる。

　（第３実施形態）
　第３実施形態について図１１を参照して説明する。図１１において前述の実施形態と同様の構成であるものは同一の符号を付し、同様の作用、効果を奏する。第３実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第１実施形態と同様であり、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。

　第３実施形態は、第１実施形態に対して、連結部４３と電池セル２の側面２３との間に熱伝導性部材７が介在する点が相違する。図１１に示すように、熱伝導性部材７は、連結部４３と電池セル２の側面２３との両方に接触した状態で設置されている。連結部４３と電池セル２とは、熱伝導性部材７を介して熱移動可能に構成されている。熱伝導性部材７は、空気よりも熱伝導率が高く、連結部４３の内面と電池セル２の側面２３との間の熱移動を高める部材である。熱伝導性部材７には、例えば熱伝導率の高い金属やグラファイトを用いることができる。

　熱伝導性部材７は、連結部４３と電池セル２との間に形成された空間を埋められるように形状変化が容易な部材であることが好ましい。熱伝導性部材７は、一対の第１曲がり部４３２と一対の第２曲がり部４３３と第３曲がり部４３１とのすべてに接触し、かつ電池セル２に接触して設けられることが好ましい。熱伝導性部材７には、連結部４３との接触面積や電池セル２との接触面積を高めるように、ジェル状の放熱用グリスや、熱伝導率が高い液状物を収納した袋状体を採用できる。

　第３実施形態によれば、組電池１は、連結部４３と電池セル２との間に介在し、連結部４３と電池セル２との両方に接触する熱伝導性部材７を備える。この構成によれば、電池セル２と連結部４３とは熱伝導性部材７を介して熱移動容易に構成されるため、電池セル２に対する冷却能力や暖機能力を高めることができる。

　熱伝導性部材７は、一対の第１曲がり部４３２と一対の第２曲がり部４３３と第３曲がり部４３１とのすべてに接触する。熱伝導性部材７は、連結部４３に対向する電池セル２の側面２３に接触している。この構成によれば、一対の第１曲がり部４３２と一対の第２曲がり部４３３と第３曲がり部４３１とが熱伝導性部材７を介して電池セル２に伝熱良好な状態で接触する。これにより、電池セル２に生じる応力抑制と体格抑制とを図るとともに、連結部４３の広範囲において電池セル２を温調する機能部分として活用できる組電池１が得られる。

　さらに組電池１は、すべての電池セル２の側面２３に対向するような複数の連結部４３を有することが好ましい。これによれば、すべての電池セル２が熱伝導性部材７を介して連結部４３に伝熱良好な状態で接触するため、冷却能力や暖機能力が向上する組電池１を提供できる。

　（第４実施形態）
　第４実施形態について図１２を参照して説明する。第４実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、前述の実施形態と同様である。

　第４実施形態は、第１実施形態に対して、熱媒体通路部材１０４の内部通路に関する構成が相違する。図１２に示すように、熱媒体通路部材１０４は、それぞれ単一の通路を内部に有する、第１通路部４ａと第２通路部４ｂを備える。第１通路部４ａと第２通路部４ｂは、板材を図１２に示す形状になるように折り曲げ加工することにより形成することができる。

　（第５実施形態）
　第５実施形態について図１３を参照して説明する。第５実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第１実施形態から第３実施形態と同様である。

　第５実施形態は、第１実施形態から第３実施形態に対して、熱媒体通路部材２０４の内部通路に関する構成が相違する。図１３に示すように、熱媒体通路部材２０４は、それぞれ単一の通路を内部に有する、第１通路部４ａと第２通路部４ｂを備える。熱媒体通路部材２０４は、内部が仕切り部によって第１通路部４ａと第２通路部４ｂとに区画形成された扁平管を用いて製造することができる。

　（第６実施形態）
　第６実施形態について図１４を参照して説明する。第６実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第１実施形態から第３実施形態と同様である。

　第６実施形態は、第１実施形態から第３実施形態に対して、熱媒体通路部材３０４の内部通路に関する構成が相違する。図１４に示すように、熱媒体通路部材３０４は、内部に、波形状のインナーフィンにより区画された複数の通路を有する。この複数の通路には、熱媒体が一方向に流れる。つまり、熱媒体通路部材３０４は、熱媒体が積層方向における一方側から他方側へ一方通行に流れる流路構成を有する。熱媒体通路部材３０４は、図１４に示すように、インナーフィンを内蔵するように板材を折り曲げ加工することによって形成することができる。

　（第７実施形態）
　第７実施形態について図１５を参照して説明する。第７実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第１実施形態から第３実施形態と同様である。

　第７実施形態は、第１実施形態から第３実施形態に対して、熱媒体通路部材４０４の内部通路に関する構成が相違する。図１５に示すように、熱媒体通路部材４０４は、熱媒体が一方向に流れる複数の通路を内部に有する。熱媒体通路部材４０４は、熱媒体が積層方向における一方側から他方側へ一方通行に流れる流路構成を有する。熱媒体通路部材４０４は、押し出し成形により形成された扁平状多穴管を加工して、セル間部４４および連結部４３を形成することにより製造することができる。

　（他の実施形態）
　この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品、要素の組み合わせに限定されず、種々変形して実施することが可能である。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品、要素が省略されたものを包含する。開示は、一つの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものと解されるべきである。

　上記第一実施例では、第１曲がり部４３２、第２曲がり部４３３、第３曲がり部４３１を連結部４３に設けているが、曲がり部の形状はそれに限らない。上記の３つの曲がり部は、例えば、少なくとも二つの凸部または凹部を有する異なる曲線形状部分でもよい。

　明細書に開示の目的を達成可能な組電池は、連結部４３の高さ方向全体において部分的に設けられている第３曲がり部４３１を有する構成でもよい。この構成であっても、第３曲がり部４３１が設けられている部分は組電池１の体格抑制に寄与し、第１曲がり部４３２が設けられている部分は電池セル２の応力抑制に寄与する。

　明細書に開示の目的を達成可能な組電池は、熱媒体が熱媒体通路部材内を積層方向における一方側から他方側へ一方通行に流れる流路構成を有するものでもよい。また、組電池は、熱媒体通路部材の内部を全体的に積層方向における一方側から他方側に向けて一方通行に流れる流路が上下２個に並ぶ構成を有するものでもよい。

　前述の実施形態の組電池は、電池セル２とセル間部４４とを交互に積層した形成された電池の積層体であるが、明細書に開示の目的を達成可能な組電池はこれに限定されない。組電池は、電池積層体１０を構成する隣り合う電池セル２間のすべてのうち、セル間部４４が特定の電池セル２間のみに介在する構成を備えるものを含んでいる。したがって、組電池１が備える熱媒体通路部材は、少なくとも１個のセル間部４４を備える構成を含んでいる。

　前述の実施形態の電池積層体は、各電池セルがセル収容部材によって支持されていない構成であるが、セル収容部材に収容された電池セルを積層した構成でもよい。

Claims

　積層設置されている複数の電池セル（２）を含む電池積層体（１０）と、
　内部通路を流通する熱媒体と前記電池セルとが熱交換するように設けられた熱媒体通路部材（４、１０４、２０４、３０４、４０４）とを備え、
　前記熱媒体通路部材は、積層方向に隣り合う前記電池セルと前記電池セルの間に介在し内部を流通する熱媒体と前記電池セルとが熱交換するセル間部（４４）と、前記積層方向に隣り合う前記セル間部と前記セル間部とを連結しかつ前記電池セルよりも外側に突出する部分であって内部を前記熱媒体が流れる連結部（４３）とを有し、
　前記連結部は、３つの曲がり部を有する組電池。
　前記連結部は、前記セル間部側の部分に対して前記セル間部から離れた部分が徐々に接近するように形成された一対の第１曲がり部（４３２）と、一対の前記第１曲がり部の間において前記第１曲がり部よりも前記セル間部から離間した位置において外側に膨らむ一対の第２曲がり部（４３３）と、一対の前記第２曲がり部を連結する部分の一部であって前記第２曲がり部に対して前記電池セルに近づくように凹む第３曲がり部（４３１）とを含む請求項１に記載の組電池。
　前記連結部は、一対の前記第１曲がり部と一対の前記第２曲がり部と前記第３曲がり部とが一繋がりに湾曲する波形状に形成されている請求項２に記載の組電池。
　前記第３曲がり部は、前記電池セルに接触している請求項２または請求項３に記載の組電池。
　前記第３曲がり部は、前記電池セルに対して介在物を介して間接的に接触している請求項４に記載の組電池。
　前記連結部と前記電池セルとの間に介在し、前記連結部と前記電池セルとの両方に接触する熱伝導性部材（７）を備える請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の組電池。
　前記熱伝導性部材は、一対の前記第１曲がり部と一対の前記第２曲がり部と前記第３曲がり部とのすべてに接触し、前記連結部に対向する前記電池セルの側面（２３）に接触している請求項６に記載の組電池。
　前記電池積層体と前記セル間部に対して前記積層方向に拘束力を与える拘束バンド（５，６）を備え、
　前記拘束バンドは、一対の前記第１曲がり部、一対の前記第２曲がり部および前記第３曲がり部を、前記セル間部を介して前記積層方向に圧縮している請求項２から請求項７のいずれか一項に記載の組電池。
　前記セル間部と前記連結部は、前記電池積層体における前記積層方向の一方端部から他方端部にかけてのすべての前記電池セルと熱交換する前記熱媒体が流下する一繋がりの前記内部通路を形成するように設けられている請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の組電池。