JP2013243079A - 蓄電モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】筐体内において冷却液が漏洩することを防止でき、かつ、コンパクト化を図ることができる蓄電モジュールを提供する。
【解決手段】蓄電モジュール１０は、組電池１００と、冷却プレート１４０、および、一端側に放熱部１４５ｃを有するヒートパイプ１４５を含んで構成される冷却構造体１９０と、冷却液が流通する冷媒流路１６０ｉを有する冷媒配管１６０と、組電池１００および冷却構造体１９０を内部に収容し、外部に冷媒配管１６０が取り付けられる筐体１５０とを備えている。組電池１００を構成する複数の単電池セル１０１のそれぞれは、冷却プレート１４０の一方の面に熱的に結合されている。冷却プレート１４０の他方の面には、ヒートパイプ１４５が熱的に結合されている。ヒートパイプ１４５の放熱部１４５ｃと冷媒配管１６０とは、冷却プレート１４０、金属ブロック１７０および筐体１５０を介して熱的に結合されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、蓄電モジュールに関し、特に蓄電モジュールの冷却構造に関する。

ハイブリッド電気自動車や純粋な電気自動車に搭載される蓄電モジュールは、筐体と、筐体内に収容される複数または単一の組電池を備えている。組電池は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の多数の二次電池（以下、単電池セルと記す）を組み合わせて構成される。単電池セルは、充放電の際、内部抵抗に起因した発熱が生じ、温度が上昇するほど、容量減少等の寿命に関する性能劣化が起こりやすくなる。

単電池セルの温度上昇は、電池寿命の観点からできるだけ小さくすることが望ましい。組電池を構成する単電池セルを冷却する方法として、単電池セルの電池容器の表面を冷却プレートに熱的に結合させ、単電池セルを冷却する方法がある。

特許文献１には、冷却プレートの一方の面に複数の単電池セルの底面を熱的に結合させた構成の組電池が提案されている。冷却プレートは、単電池セルの底面から伝わった熱を吸収し、吸収した熱を組電池の外部へ移送する冷却液の流路を内部に備えている。

特開２０１０−２７７８６３号公報

特許文献１に記載の組電池の冷却プレートの冷媒配管には冷却機構により冷却液が供給される構成となっており、冷却プレートには冷媒配管の入口側接続部および出口側接続部が設けられている。

このため、上記特許文献１に記載の組電池を筐体に収容して車両に取り付けた場合、車両に衝撃や振動が作用した際に、冷却機構と冷却プレートの冷媒配管との接続部から冷却液が筐体内に漏洩してしまうおそれがある。なお、筐体内に、特許文献１に記載の組電池を複数収容する場合、冷却機構と冷却プレートの冷媒配管との接続部が増えるため、組電池の数が多いほど冷却液が漏洩するおそれが高くなる。

また、特許文献１に記載の組電池を筐体に収容して車両に取り付けた場合、冷媒配管と冷却機構とを接続する接続配管の設置スペースを筐体内において確保する必要があるため、筐体が大きくなってしまうという問題もある。

本発明は、複数の単電池セルが電気的に接続された組電池と、冷却プレート、および、一端側に放熱部を有するヒートパイプを含んで構成される冷却構造体と、冷媒が流通する冷媒流路を有する冷媒流路形成体と、組電池および冷却構造体を内部に収容し、外部に冷媒流路形成体が取り付けられる筐体とを備え、複数の単電池セルのそれぞれは冷却プレートの一方の面に熱的に結合され、冷却プレートの他方の面にヒートパイプが熱的に結合され、少なくとも筐体を介してヒートパイプの放熱部と冷媒流路形成体とが熱的に結合されていることを特徴とする蓄電モジュールである。

本発明によれば、複数の単電池セルを効果的に冷却することのできる冷却構造を備えた蓄電モジュールであって、筐体内において冷却液が漏洩することを防止でき、かつ、コンパクト化を図ることができる蓄電モジュールを提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る蓄電モジュールの外観斜視図。 図１のＩＩ−ＩＩ線切断断面模式図。 図１の蓄電モジュールの平面模式図。 単電池セルを示す斜視図。 単電池セルの電池容器に収容される捲回電極群を示す斜視図。 蓄電モジュールの冷却構造を示す平面模式図。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線切断断面模式図。 冷却システムを示す図。 本発明の第２の実施の形態に係る蓄電モジュールの断面模式図。 本発明の第２の実施の形態に係る蓄電モジュールの平面模式図。 本発明の第３の実施の形態に係る蓄電モジュールの断面模式図。 本発明の第３の実施の形態に係る蓄電モジュールの平面模式図。 本発明の変形例に係る蓄電モジュールを示す図。 本発明の変形例に係る蓄電モジュールを示す図。

以下、図面を参照して、本発明をハイブリッド電気自動車や純粋な電気自動車に搭載される蓄電装置に組み込まれる蓄電モジュールであって、角形リチウムイオン二次電池（以下、単電池セルと記す）を複数備えた蓄電モジュールに適用した実施の形態について説明する。

−第１の実施の形態−
図１は、本発明の実施の形態に係る蓄電モジュール１０の外観斜視図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線切断断面模式図であり、図３は、図１の蓄電モジュール１０の平面模式図である。図１では、組電池１００を収容する筐体１５０や冷媒配管１６０およびガス排出ダクト１１０の図示を省略している。図２ではガス排出ダクト１１０を二点鎖線で記し、図３ではガス排出ダクト１１０の図示および筐体１５０を構成する上面板の図示を省略している。なお、本実施の形態では、正極外部端子１０４および負極外部端子１０５が設けられる側を組電池１００の上側、冷却構造体１９０が設けられる側を組電池１００の下側として説明する。図１に示すように、組電池１００の上下方向をＺ方向とし、単電池セル１０１の配列方向、すなわち組電池１００の長手方向をＸ方向とし、Ｘ方向およびＺ方向のそれぞれに直交する方向、すなわち組電池１００の高さ方向をＹ方向として説明する。

図１〜図３に示すように、蓄電モジュール１０は、組電池１００と、冷却構造体１９０と、組電池１００および冷却構造体１９０を内部に収容する筐体１５０（図２および図３参照）と、筐体１５０の外部に取り付けられる冷媒配管１６０（図２および図３参照）とを備えている。筐体１５０は密閉構造とされ、アルミニウムなどの熱伝導性に優れた材質からなる。

組電池１００は、８個の単電池セル１０１を有している。複数の単電池セル１０１は、並べて配置されており、一対のエンドプレート１２０Ａ，１２０Ｂと、単電池セル１０１間に配置される複数の電池ホルダ１２５と、シャフト１３０とを含んで構成される一体化機構によって一体的に組み立てられている。

各単電池セル１０１は、扁平な直方体形状であって、側面のうちで広い面積を有する主面１０２ｃ（図４参照）同士が対向するように並べて配置されている。隣接する単電池セル１０１同士は、単電池セル１０１の電池蓋１０２Ｂから突設される正極外部端子１０４および負極外部端子１０５の位置が逆転するように、向きが反転して配置されている。

図１〜図３に示すように、隣り合う各単電池セル１０１の正極外部端子１０４と負極外部端子１０５とは金属製の平板状導電部材であるバスバー１０９によって電気的に接続されている。すなわち、本実施の形態に係る蓄電モジュール１０を構成する複数の単電池セル１０１は、電気的に直列に接続されている。

図１に示すように、両端に配置される単電池セル１０１における一方の単電池セル１０１（図中手前側の単電池セル１０１）の正極外部端子１０４、および、他方の単電池セル１０１（図中奥側の単電池セル１０１）の負極外部端子１０５には、不図示の他の蓄電モジュールに電気的に直列または並列に不図示の導電部材により接続されるか、不図示の電力取り出し用の配線に不図示の導電部材により接続される。

図１〜図３に示すように、並置された複数の単電池セル１０１は、電池ホルダ１２５を介して、Ｘ方向の両端側から一対のエンドプレート１２０Ａ，１２０Ｂにより挟持されている。エンドプレート１２０Ａ，１２０Ｂは、単電池セル１０１の主面１０２ｃ（図４参照）に対応した矩形平板状とされている。

一対のエンドプレート１２０Ａ，１２０Ｂの間には、複数の電池ホルダ１２５が配置されている。電池ホルダ１２５の材質は、絶縁性を有する樹脂である。電池ホルダ１２５は、単電池セル１０１の主面１０２ｃ（図４参照）に当接される絶縁部を有している。

一対のエンドプレート１２０Ａ，１２０Ｂおよび各電池ホルダ１２５のそれぞれのＹ方向両端に設けられた貫通孔（不図示）には、シャフト１３０が挿通されている。

シャフト１３０の両端部には、おねじが形成されている。エンドプレート１２０Ａ，１２０Ｂの外側からナット１３１をシャフト１３０の両端部に装着することで、一対のエンドプレート１２０Ａ，１２０Ｂに挟まれた電池ホルダ１２５が所定量圧縮された状態で保持される。このため、各単電池セル１０１が各電池ホルダ１２５を介してエンドプレート１２０Ａ，１２０Ｂにより保持される。

各単電池セル１０１同士の間やエンドプレート１２０Ａ，１２０Ｂと単電池セル１０１との間に絶縁性を有する電池ホルダ１２５が介在しているため、絶縁性が確保されるとともに、各単電池セル１０１の相対位置が規定される。

組電池１００を構成する単電池セル１０１について説明する。複数の単電池セル１０１は、いずれも同様の構造である。図４は、単電池セル１０１を示す斜視図であり、図５は単電池セル１０１の電池容器に収容される捲回電極群１７０を示す斜視図である。図５では、捲回電極群１７０の巻き終り側を展開した状態を示している。

図４に示すように、単電池セル１０１は、電池缶１０２Ａと電池蓋１０２Ｂとからなる角形の電池容器を備えている。電池缶１０２Ａおよび電池蓋１０２Ｂの材質は、いずれもアルミニウムである。電池缶１０２Ａは、一端部に開口を有する矩形箱状とされる。電池蓋１０２Ｂは、矩形平板状であって、電池缶１０２Ａの開口を塞ぐようにレーザ溶接されている。つまり、電池蓋１０２Ｂは、電池缶１０２Ａを封止している。

電池容器は、中空の直方体形状とされ、幅の広い主面１０２ｃ同士が対向し、幅の狭い幅狭面１０２ｄ同士が対向し、電池蓋１０２Ｂの表面と電池缶１０２Ａの底面１０２ｅとが対向している。

充放電要素である捲回電極群１７０は、図５に示すように、長尺状の正極電極１７４および負極電極１７５をセパレータ１７３を介在させて扁平状に捲回することで積層して構成されている。捲回電極群１７０は、ポリプロピレンなどからなる絶縁ケース（不図示）に覆われた状態で電池缶１０２Ａに収容される。

図５に示すように、正極電極１７４は、正極箔１７１と、正極箔１７１の両面に正極活物質合剤が塗工されて形成される正極活物質合剤層１７６とを有する。負極電極１７５は、負極箔１７２と、負極箔１７２の両面に負極活物質合剤が塗工されて形成される負極活物質合剤層１７７とを有する。正極活物質と負極活物質との間では、充放電が行われる。正極箔１７１は、厚さ３０μｍ程度のアルミニウム箔であり、負極箔１７２は、厚さ２０μｍ程度の銅箔である。セパレータ１７３の素材は多孔質のポリエチレン樹脂である。

捲回電極群１７０の幅方向（捲回方向に直交する方向）の両端部は、一方が正極活物質合剤層１７６が形成されていない未塗工部（正極箔１７１の露出部）が積層された部分とされ、他方が負極活物質合剤層１７７が形成されていない未塗工部（負極箔１７２の露出部）が積層された部分とされている。

図４に示すように、電池蓋１０２Ｂには、正極外部端子１０４および負極外部端子１０５が配設されている。正極外部端子１０４の材質はアルミニウムであり、負極外部端子１０５の材質は銅である。正極外部端子１０４および負極外部端子１０５は、電池蓋１０２Ｂの両端部近傍に設けられた貫通孔に、絶縁性の樹脂材料からなるガスケット１０６を介して挿着されている。ガスケット１０６は、正極外部端子１０４と電池蓋１０２Ｂの貫通孔との間、ならびに、負極外部端子１０５と電池蓋１０２Ｂの貫通孔との間にそれぞれ設けられ、電解液が漏れ出さないように、電池容器を密閉している。

正極外部端子１０４は、図示しないアルミニウム製の正極集電体を介して、捲回電極群１７０の正極、すなわち正極側の未塗工部（正極箔１７１の露出部）の積層部（図５参照）に電気的に接続されている。負極外部端子１０５は、図示しない銅製の負極集電体を介して、捲回電極群１７０の負極、すなわち負極側の未塗工部（負極箔１７２の露出部）の積層部（図５参照）に電気的に接続されている。

正極外部端子１０４および負極外部端子１０５において単電池セル１０１の外に露出している円柱部には、それぞれおねじが形成されている。上記したように、隣接する単電池セル１０１の正極外部端子１０４と負極外部端子１０５とは、図１に示すように、金属製の板材からなるバスバー１０９によって電気的に接続される。バスバー１０９は、図示しないナットによって正極外部端子１０４、負極外部端子１０５に締結されている。

図４に示すように、電池蓋１０２Ｂには、注液部１０７が設けられている。注液部１０７には、電池容器内に電解液を注入するための注液孔が穿設されている。注液孔は、電解液注入後に注液栓によって封止される。注液栓は、溶接によって電池蓋１０２Ｂに固定される。電解液としては、たとえば、エチレンカーボネート等の炭酸エステル系の有機溶媒に６フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）等のリチウム塩が溶解された非水電解液を用いることができる。電解液が電池容器内に注入されると、捲回電極群１７０の内部全域には、電解液が含浸される。

図４に示すように、電池蓋１０２Ｂの中央部分には、ガス排出弁１０３が形成されている。単電池セル１０１の容器表面に設けられるガス排出弁１０３は、内圧作用時の応力集中度合が相対的に高くなるように、プレスによって電池蓋１０２Ｂを部分的に薄肉化することで形成されている。これにより、電池缶１０２Ａ内が所定圧力（たとえば、約１ＭＰａ）に達すると、ガス排出弁１０３が優先的に破壊されて、ガスが電池容器の外部上方に向かって排出される。

図２に示すように、組電池１００の上部には、複数の単電池セル１０１の各々のガス排出弁１０３から排出されるガスを車両外部に案内するガス排出ダクト（以下、単にダクト１１０と記す。）が設けられている。ダクト１１０は、組電池１００の長手方向（Ｘ方向）に沿って延在するように形成されている。ダクト１１０の内部にはガス排気経路が形成されている。すなわちダクト１１０の中は空洞になっている。

ダクト１１０における各単電池セル１０１のガス排出弁１０３に対応する位置には、ダクト１１０へのガス導入用開口が形成されている。ガス排出弁１０３とダクト１１０との接続部には、図示しないシール部材が配設されている。ダクト１１０は、長手方向の一端部がジョイント部１１９として形成されており、筐体１５０を貫通して外部に突出している。ジョイント部１１９には、車両外部へガスを導くホース（不図示）が接続される。

単電池セル１０１の冷却構造について説明する。図６は、蓄電モジュール１０の冷却構造を示す平面模式図であり、図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線切断断面模式図である。図６では、冷却構造体１９０、筐体１５０および冷媒配管１６０を図示し、その他の構成については省略している。

図２および図６に示すように、筐体１５０内に配設される冷却構造体１９０は、組電池１００の下方に配置される冷却プレート１４０と、冷却プレート１４０と組電池１００との間に介在される熱伝導性シート１８９と、冷却プレート１４０の下面に結合されるヒートパイプ１４５と、冷却プレート１４０の端部上面と筐体１５０内面とに結合される金属ブロック１５５とを含んで構成されている。

冷却プレート１４０は、矩形平板状であって、図２および図７に示すように、複数の単電池セル１０１の底面１０２ｅ側に配置されている。冷却プレート１４０の材質は、熱伝導性に優れた材質であり、たとえばアルミニウムである。冷却プレート１４０は組電池１００の下面全体に亘って配置され、図１および図２に示すように、冷却プレート１４０のＸ方向一端部には組電池１００から外方に突出した突出部１４１が設けられている。

図２に示すように、冷却プレート１４０の上面と、電池缶１０２Ａの底面１０２ｅとの間には熱伝導性シート１８９が介在されている。熱伝導性シート１８９は、シリコンを基材としたシートであり、良好な熱伝導性と良好な電気的絶縁性を有している。熱伝導性シート１８９には、熱伝導率１〜５Ｗ／ｍ・Ｋ程度の絶縁シートを採用することが好ましい。

熱伝導性シート１８９は、適度な柔軟性と粘着性を有しており、電池缶１０２Ａの底面１０２ｅと冷却プレート１４０の上面との間に隙間ができないように、単電池セル１０１および冷却プレート１４０の双方に密着している。換言すれば、単電池セル１０１は、底面１０２ｅが冷却プレート１４０の上面に熱伝導性シート１８９を介して密着されている。なお、単電池セル１０１は、熱伝導性シート１８９に押し付けられた状態で取り付けられている。これにより、柔軟性を有する熱伝導性シート１８９は所定量だけ圧縮され、単電池セル１０１が熱伝導性シート１８９を介して冷却プレート１４０に熱結合されている。

図２、図６および図７に示すように、冷却プレート１４０の下面には、２本のヒートパイプ１４５が半田付け等により接続されている。各ヒートパイプ１４５は、単電池セル１０１の配列方向であるＸ方向に平行に配設されている。本実施の形態では、ヒートパイプ１４５の外表面と冷却プレート１４０との接触面積が大きくなるように、円筒形状のヒートパイプ１４５が予め押し潰されることで扁平形状とされ、図７に示すようにヒートパイプ１４５には平面部１４５Ｐが形成されている。

図２に示すように、ヒートパイプ１４５は、単電池セル１０１の下方に位置する受熱部（蒸発部）と、後述の金属ブロック１５５の下方に位置するように組電池１００から突出する放熱部（凝縮部）１４５ｃとを有し、内部に作動流体が封入されている。ヒートパイプ１４５は、受熱部において液相の作動流体が蒸発することにより熱を吸収し、蒸発した気相の作動流体が放熱部１４５ｃに至り、そこで凝縮して熱を放出する。熱の放出により凝縮した液相作動流体は、受熱部へと還流される。このようなサイクルが繰り返されて、受熱部から放熱部に熱輸送される。なお、本実施の形態では、ヒートパイプ１４５の内壁に環流を助勢するウィックが設けられている。

ヒートパイプ１４５は、全ての単電池セル１０１の下方に位置するように配置されている。ヒートパイプ１４５の一端側に設けられる放熱部１４５ｃは、後述の金属ブロック１５５の下方まで延在し、冷却プレート１４０の突出部１４１の下面に半田付け等により接続されている。換言すれば、金属ブロック１５５は、ヒートパイプ１４５の放熱部１４５ｃに冷却プレート１４０の突出部１４１を介して対向するように配置されている。金属ブロック１５５の材質は、熱伝導性に優れた材質であり、たとえばアルミニウムである。

図１に示すように、金属ブロック１５５は、直方体形状であって、ヒートパイプ１４５と直交するようにＹ方向に延在している。図２に示すように、金属ブロック１５５は、下面が冷却プレート１４０の突出部１４１の上面に当接されるプレート当接面とされ、一側面が筐体１５０の内面に当接される筐体当接面１９０ａ（図１参照）とされている。金属ブロック１５５は、プレート当接面が冷却プレート１４０の上面に当接され、かつ、筐体当接面１９０ａが筐体１５０に当接された状態で、冷却プレート１４０および筐体１５０のそれぞれに溶接されている。

図２および図６に示すように、筐体１５０の外面には冷媒配管１６０が当接された状態で溶接されている。冷媒配管１６０の材質は、熱伝導性に優れた材質であり、たとえばアルミニウムである。冷媒配管１６０は、円筒形の管であって、ヒートパイプ１４５と直交するようにＹ方向に延在している。冷媒配管１６０は、金属ブロック１５５と冷媒配管１６０とで筐体１５０を挟むように、金属ブロック１５５に対向して配置されている。換言すれば、冷媒配管１６０と筐体当接面１９０ａとは筐体１５０を隔てて相対するように配置されている。

図２に示すように、冷媒配管１６０には、内部にエチレングリコール水溶液などの冷却液が流れる冷媒流路１６０ｉが設けられている。図３および図４に示すように、冷媒配管１６０の一端には冷却液が導入される冷媒入口部１６１が設けられ、冷媒配管１６０の他端には冷却液が排出される冷媒出口部１６２が設けられている。

本実施の形態に係る蓄電モジュール１０の冷却構造を構成する部材の熱的な結合関係をまとめると以下のようになる。複数の単電池セル１０１のそれぞれの底面１０２ｅは熱伝導性シート１８９を介して冷却プレート１４０の上面に熱的に結合され、冷却プレート１４０の下面にヒートパイプ１４５が熱的に結合されている。冷却プレート１４０の突出部１４１にはヒートパイプ１４５の放熱部１４５ｃが熱的に結合され、冷却プレート１４０の突出部１４１の上面には金属ブロック１５５のプレート当接面が熱的に結合されている。金属ブロック１５５の筐体当接面１９０ａが筐体１５０の内面に熱的に結合され、筐体１５０の外面には冷媒配管１６０が熱的に結合されている。

蓄電モジュール１０は、このように熱的に結合されてなる冷却構造を有しているため、充放電動作に伴い単電池セル１０１で発生した熱は、主に次のようにして冷媒配管１６０の冷媒流路１６０ｉを流れる冷却液に伝わり、蓄電モジュール１０の外部に移送される。複数の単電池セル１０１から冷却プレート１４０に伝わった熱は、ヒートパイプ１４５に吸収され、ヒートパイプ１４５によって金属ブロック１５５側に移送される。ヒートパイプ１４５の金属ブロック１５５側端部に移送された熱は、冷却プレート１４０の突出部１４１を介して金属ブロック１５５に伝わり、金属ブロック１５５に伝わった熱は筐体１５０の局所に伝わる。筐体１５０の局所に伝わった熱は冷媒配管１６０を介して冷却液に伝わる。冷却液に伝わった熱は、冷却液が冷媒流路１６０ｉを流れることで、冷却システムのラジエータ１３（図８参照）に移送される。このように、単電池セル１０１で発生した熱が冷却構造によって組電池１００の外部に移送されるため、各単電池セル１０１が効果的に冷却される。

図８は、冷却システムの構成を示す図である。各単電池セル１０１から冷却液に伝わった熱は、冷却システムのラジエータ１３により放熱される。冷却システムは、ポンプ１１と、タンク１２と、ラジエータ１３と、それらを接続する配管１４とを含んで構成される。蓄電モジュール１０の冷媒配管１６０は、冷却システムのポンプ吐出側に設けられ、冷媒入口部１６１および冷媒出口部１６２には配管１４が接続されている。ポンプ１１は、冷却液を冷却システム内において循環させる。ラジエータ１３は、蓄電モジュール１０を構成する各単電池セル１０１で発生した熱を奪って暖められた冷却液を大気との間で熱交換することで冷却する。タンク１２は、冷却液を一時的に貯蔵するバッファの役割を持ち、温度変化などによる冷却液の体積変化を吸収してポンプ１１に冷却液を安定して供給する。

上述した本実施の形態によれば、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）組電池１００および冷却構造体１９０を内部に収容し、外部に冷媒配管１６０が取り付けられる筐体１５０を備え、複数の単電池セル１０１のそれぞれを冷却プレート１４０の上面に熱的に結合し、冷却プレート１４０の下面にヒートパイプ１４５を熱的に結合し、冷却プレート１４０および金属ブロック１５５、筐体１５０を介してヒートパイプ１４５の放熱部１４５ｃと冷媒配管１６０とを熱的に結合した。このように、本実施の形態では、筐体１５０内に冷媒配管１６０が配設されておらず、筐体１５０内において冷媒配管１６０と冷却システムの配管１４との接続部が存在していないので、蓄電モジュール１０に衝撃や振動が作用した場合に冷却液が筐体１５０内に漏洩してしまうことを防止できる。

（２）筐体１５０内に冷媒配管１６０を配設する必要がないため、蓄電モジュール１０のコンパクト化、軽量化および低コスト化を図ることができる。

（３）冷却プレート１４０にヒートパイプ１４５を熱的に結合する構成としたので、冷却プレート１４０の厚みを薄くできる。特許文献１に記載の冷却プレートの内部には冷媒配管が挿通されているため、冷却プレートの厚みが本実施の形態に比べて厚い。これに対して、本実施の形態によれば、蓄電モジュール１０の上下方向（Ｚ方向）寸法を短くすることができるので、蓄電モジュール１０のコンパクト化、軽量化および低コスト化を図ることができる。

（４）各単電池セル１０１で発生した熱をヒートパイプ１４５に吸収させ、ヒートパイプ１４５により熱輸送された熱を冷却プレート１４０、金属ブロック１５５および筐体１５０を介して冷媒配管１６０に伝え、冷媒配管１６０の冷媒流路１６０ｉを流れる冷却液によって外部に移送する構成とした。これにより、冷却液を筐体１５０内に導入せずに複数の単電池セル１０１のそれぞれを効果的に冷却することができる。

（５）冷却構造体１９０の筐体当接面１９０ａと冷媒配管１６０とが、筐体１５０を隔てて相対するように配置されている。これにより、筐体１５０の局所に伝わった熱は、周囲に広がることが抑えられ、冷却構造体１９０から筐体１５０を介して冷媒配管１６０に効率よく熱を移送することができる。

−第２の実施の形態−
図９および図１０を参照して第２の実施の形態に係る蓄電モジュール２０について説明する。図９は本発明の第２の実施の形態に係る蓄電モジュール２０の断面模式図であり、図１０は本発明の第２の実施の形態に係る蓄電モジュール２０の平面模式図である。図中、第１の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。以下、第１の実施の形態との相違点について詳しく説明する。

第１の実施の形態では、筐体１５０に当接される冷却構造体１９０の筐体当接面１９０ａが金属ブロック１５５に設けられ、冷却プレート１４０および金属ブロック１５５、筐体１５０を介してヒートパイプ１４５の放熱部１４５ｃと冷媒配管１６０とが熱的に結合されていた。第２の実施の形態では、図９および図１０に示すように、筐体１５０に当接される冷却構造体２９０の筐体当接面２９０ａは、冷却プレート２４０に設けられ、冷却プレート２４０および筐体１５０を介してヒートパイプ１４５の放熱部１４５ｃと冷媒配管１６０とが熱的に結合されている。

冷却プレート２４０は、各単電池セル１０１の底面１０２ｅに熱伝導性シート１８９を介して熱的に結合される結合部２４０ｂと、結合部２４０ｂの一端部から上方に向かって直角に折り曲げられた屈曲部２４０ａとを有している。屈曲部２４０ａには、筐体１５０の内面と当接する筐体当接面２９０ａが設けられている。筐体当接面２９０ａと冷媒配管１６０とは筐体１５０を隔てて相対するように配置されている。

冷却プレート２４０は、筐体当接面２９０ａが筐体１５０の内面に当接された状態で溶接されている。図１０に示すように、筐体当接面２９０ａは、Ｙ方向に延在しており、十分な接触面積が確保されている。

このような第２の実施の形態の蓄電モジュール２０によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏する。

−第３の実施の形態−
図１１および図１２を参照して第３の実施の形態に係る蓄電モジュール３０について説明する。図１１は本発明の第３の実施の形態に係る蓄電モジュール３０の断面模式図であり、図１２は本発明の第３の実施の形態に係る蓄電モジュール３０の平面模式図である。図中、第１の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。以下、第１の実施の形態との相違点について詳しく説明する。

第３の実施の形態では、図１１および図１２に示すように、筐体１５０に当接される冷却構造体３９０の筐体当接面３９０ａは、ヒートパイプ３４５に設けられ、ヒートパイプ３４５が直接に筐体１５０に接続され、筐体１５０を介してヒートパイプ３４５の放熱部３４５ｃと冷媒配管１６０とが熱的に結合されている。

ヒートパイプ３４５は、冷却プレート１４０に熱的に結合されるプレート結合部３４５ｂと、プレート結合部３４５ｂの一端部からＹ方向に向かって直角に折り曲げられた放熱部３４５ｃとを有している。放熱部３４５ｃには、筐体１５０の内面と当接する筐体当接面３９０ａが設けられている。筐体当接面３９０ａと冷媒配管１６０とは筐体１５０を隔てて相対するように配置されている。

ヒートパイプ３４５は、筐体当接面３９０ａが筐体１５０の内面に当接された状態で半田付け等により接続されている。図１２に示すように、筐体１５０に熱的に結合される放熱部３４５ｃは、Ｙ方向に延在しており、十分な接触面積が確保されている。

このような第３の実施の形態の蓄電モジュール３０によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏する。

なお、次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
［変形例］
（１）上記した実施の形態では、冷媒配管１６０は断面円形の円筒管としたが、本発明はこれに限定されない。断面矩形、断面多角形、断面扁平形の中空筒状管等であってもよい。また、筐体１５０に取り付ける冷媒配管１６０を直管とする場合に限定されることもない。さらに、単一の冷媒配管１６０を設ける場合に限定されることもなく、複数本の冷媒配管１６０を設けることとしてもよい。

（２）上記した実施の形態では、単一の組電池１００を筐体１５０内に収容した蓄電モジュール１０，２０，３０について説明したが、本発明はこれに限定されない。複数の組電池１００を筐体１５０内に収容した蓄電モジュールに本発明を適用してもよい。

（３）上記した実施の形態では、冷却プレート１４０を単一の矩形平板として説明したが本発明はこれに限定されない。たとえば、図１３に示すように、冷却プレート４４０を中空の直方体形状に形成して、内部に複数本のヒートパイプ（不図示）を収容した構造とすることもできる。これにより、図示するように、冷却プレート４４０の相対する一対の面のそれぞれに単電池セル１０１を配置することができる。

（４）冷却プレートに対する単電池セル１０１の配置レイアウトは、上述の実施の形態に限定されない。たとえば、図１４に示すように、冷却プレート５４０の相対する一対の面のそれぞれに沿って、図示するように、Ｙ方向に３個、Ｘ方向に４段で複数の単電池セル１０１を配列してもよい。なお、図１４では、各単電池セル１０１は、上述の実施の形態の場合とは、９０°異なる向きに配置されている。つまり、本発明は、冷却プレートに対して単電池セル１０１を種々のレイアウトで配列することができる。

（５）上記した実施の形態では、ヒートパイプ１４５，３４５を２本設ける場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。単電池セル１０１の容量、員数に応じて、３本以上設けることとしてもよいし、１本のヒートパイプを設けることとしてもよい。

（６）上記した実施の形態では、冷却プレート１４０，２４０を単電池セル１０１の底面１０２ｅに熱的に結合した構造について説明したが、本発明はこれに限定されない。各単電池セル１０１の幅狭面１０２ｄに冷却プレートを熱的に結合した構造としてもよい。

（７）上記した実施の形態では、冷媒として冷却液を採用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。冷媒配管１６０の冷媒流路１６０ｉに冷却風を流通させることとしてもよい。
（８）冷媒流路形成体は、管とする場合に限定されない。たとえば、冷却フィン間に冷却風を流通させる冷媒流路が設けられたヒートシンクなどを冷媒流路形成体として採用してもよい。

（９）上記した実施の形態では、電池容器の形状を角形としたが、本発明はこれに限定されない。断面長円形状の扁平形電池容器としてもよく、電池缶の開口を電池蓋によって封止する薄形の種々の電池容器を採用できる。

（１０）リチウムイオン二次電池を一例として説明したが、ニッケル水素電池などその他の二次電池にも本発明を適用できる。

（１１）正極外部端子１０４、正極集電体（不図示）および正極箔１７１の材質は、アルミニウムに限定されることなく、アルミニウム合金としてもよい。負極外部端子１０５、負極集電体（不図示）および負極箔１７２の材質は、銅に限定されることなく、銅合金としてもよい。

（１２）筐体１５０、冷媒配管１６０、冷却プレート１４０，２４０、金属ブロック１５５の材質は、アルミニウムに限定されない。アルミニウム合金、銅、ステンレス等の金属、または熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋ以上の絶縁樹脂等の熱伝導性の良好な種々の材質を採用することができる。

（１３）上記した実施の形態では、熱伝導性シート１８９を介して単電池セル１０１の底面１０２ｅと冷却プレート１４０，２４０とを密着させるようにしたが、本発明はこれに限定されない。単電池セル１０１の電池容器が絶縁性を有している場合、単電池セル１０１の電池容器の底面１０２ｅを直接的に冷却プレート１４０，２４０に密着させるようにしてもよい。

（１４）第１の実施の形態では、冷却プレート１４０および金属ブロック１５５、筐体１５０を介してヒートパイプ１４５の放熱部１４５ｃと冷媒配管１６０とを熱的に結合した。第２の実施の形態では、冷却プレート２４０および筐体１５０を介してヒートパイプ１４５の放熱部１４５ｃと冷媒配管１６０とを熱的に結合した。第３の実施の形態では、ヒートパイプ３４５を直接的に筐体１５０に熱的に結合し、筐体１５０のみを介してヒートパイプ３４５の放熱部３４５ｃと冷媒配管１６０とを熱的に結合した。しかしながら、本発明はこれに限定されることなく、少なくとも筐体１５０を介してヒートパイプ１４５，３４５の放熱部１４５ｃ，３４５ｃと冷媒配管１６０とを熱的に結合可能な種々の冷却構造を採用することができる。換言すれば、ヒートパイプ１４５，３４５の放熱部１４５ｃ，３４５ｃと筐体１５０とは、直接的または間接的に熱的に結合されていればよい。

本発明は、上記した実施の形態に限定されるものでなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で自由に変更、改良が可能である。

１０ 蓄電モジュール、１１ ポンプ１２ タンク、１３ ラジエータ、１４ 配管、２０ 蓄電モジュール、３０ 蓄電モジュール、１００ 組電池、１０１ 単電池セル、１０２Ａ 電池缶、１０２Ｂ 電池蓋、１０２ｃ 主面、１０２ｄ 幅狭面、１０２ｅ 底面、１０３ ガス排出弁、１０４ 正極外部端子、１０５ 負極外部端子、１０６ ガスケット、１０７ 注液部、１０９ バスバー、１１０ ガス排出ダクト、１１９ ジョイント部、１２０Ａ，１２０Ｂ エンドプレート、１２５ 電池ホルダ、１３０ シャフト、１３１ ナット、１４０ 冷却プレート、１４１ 突出部、１４５ ヒートパイプ、１４５ｃ 放熱部、１４５Ｐ 平面部、１５０ 筐体、１５５ 金属ブロック、１６０ 冷媒配管、１６０ｉ 冷媒流路、１６１ 冷媒入口部、１６２ 冷媒出口部、１７０ 捲回電極群、１７１ 正極箔、１７２ 負極箔、１７３ セパレータ、１７４ 正極電極、１７５ 負極電極、１７６ 正極活物質合剤層、１７７ 負極活物質合剤層、１８９ 熱伝導性シート、１９０ 冷却構造体、１９０ａ 筐体当接面、２４０ 冷却プレート、２４０ａ 屈曲部、２４０ｂ 結合部、２９０ 冷却構造体、２９０ａ 筐体当接面、３４５ ヒートパイプ、３４５ｂ プレート結合部、３４５ｃ 放熱部、３９０ 冷却構造体、３９０ａ 筐体当接面，４４０ 冷却プレート、５４０ 冷却プレート

Claims (7)

1. 複数の単電池セルが電気的に接続された組電池と、
   冷却プレート、および、一端側に放熱部を有するヒートパイプを含んで構成される冷却構造体と、
   冷媒が流通する冷媒流路を有する冷媒流路形成体と、
   前記組電池および前記冷却構造体を内部に収容し、外部に前記冷媒流路形成体が取り付けられる筐体とを備え、
   前記複数の単電池セルのそれぞれは前記冷却プレートの一方の面に熱的に結合され、前記冷却プレートの他方の面に前記ヒートパイプが熱的に結合され、少なくとも前記筐体を介して前記ヒートパイプの放熱部と前記冷媒流路形成体とが熱的に結合されていることを特徴とする蓄電モジュール。
2. 請求項１記載の蓄電モジュールにおいて、
   前記冷却構造体は、前記筐体に当接される当接面を有し、
   前記冷媒流路形成体と前記冷却構造体の当接面とは前記筐体を隔てて相対するように配置されていることを特徴とする蓄電モジュール。
3. 請求項２に記載の蓄電モジュールにおいて、
   前記単電池セルは、充放電要素を収容する角形の電池容器の一の面に、前記充放電要素に電気的に接続される正極外部端子および負極外部端子が設けられ、
   前記単電池セルは、前記電池容器の一の面に対向する他の面が前記冷却プレートの一方の面に密着していることを特徴とする蓄電モジュール。
4. 請求項２または３に記載の蓄電モジュールにおいて、
   前記ヒートパイプの放熱部は、前記冷却プレートの他方の面に熱的に結合され、
   前記ヒートパイプの放熱部に前記冷却プレートを介して対向するように配置され、前記冷却プレートの一方の面に熱的に結合される伝熱部材をさらに備え、
   前記冷却構造体の当接面は、前記伝熱部材に設けられ、
   前記冷却プレートおよび前記伝熱部材、前記筐体を介して前記ヒートパイプの放熱部と前記冷媒流路形成体とが熱的に結合されていることを特徴とする蓄電モジュール。
5. 請求項２または３に記載の蓄電モジュールにおいて、
   前記ヒートパイプの放熱部は、前記冷却プレートの他方の面に熱的に結合され、
   前記冷却構造体の当接面は、前記冷却プレートに設けられ、
   前記冷却プレートおよび前記筐体を介して前記ヒートパイプの放熱部と前記冷媒流路形成体とが熱的に結合されていることを特徴とする蓄電モジュール。
6. 請求項２または３に記載の蓄電モジュールにおいて、
   前記ヒートパイプは、前記冷却プレートに熱的に結合されるプレート結合部と、前記筐体に熱的に結合される筐体結合部とを備え、
   前記冷却構造体の当接面は、前記ヒートパイプの筐体結合部に設けられていることを特徴とする蓄電モジュール。
7. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の蓄電モジュールにおいて、
   前記冷媒流路形成体は、金属製の管であることを特徴とする蓄電モジュール。
   

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