JP2021051883A - 電池ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】電池ブロックの冷却を適切に実施することができる電池ユニットを提供することにある。【解決手段】複数の電池セル３１を並べて設けられる電池ブロック３０と、複数の電池セル３１に各々対向する状態で設けられ、複数の電池セル３１を横切る方向に冷媒を流す冷媒通路４１を有する冷却器４０と、を備え、冷媒通路４１は、冷媒流通方向において通路断面積が異なるように設けられており、空気冷却の度合いの小さい電池セル３１Ｃを横切る通路領域では、空気冷却の度合いの大きい電池セル３１Ａ，３１Ｂを横切る通路領域よりも通路断面積が小さい。【選択図】 図２

Description

本発明は、電池ユニットに関するものである。

蓄電池を大容量化するために、複数の電池セルを直列又は並列に接続して、電池ユニットを形成することが行われる。このような電池ユニットでは、各電池セルが過高温になることを抑制するために、各電池セルに接触させた状態で冷却器が設けられ、この冷却器により各電池セルが冷却される。例えば、特許文献１の組電池には、組電池を冷却する冷却器が設けられている。冷却器に設けられた冷却通路の往路側と復路側では、受熱により復路側の冷媒の温度が上昇するため、往路側の方が復路側よりも冷却されやすくなる。この往路と復路との冷却差を調整するために、発熱する電子部品を往路側の蓄電池の近傍に設けている。

特開２０１０‐１５７８８号公報

ところで、各電池セルでは外表面からの大気への放熱により空気冷却が行われる。電池セルが並べられた電池ブロックにおいて、内側の電池セルと外側の電池セルとでは、この空気冷却による放熱量が異なっている。そのため、外側ほど電池セルの温度が低く内側ほど電池セルの温度が高くなる。このように電池ブロック内での温度のばらつきがあると、温度による劣化や、温度による特性の違いが生じてしまい望ましくない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、電池ブロックの冷却を適切に実施することができる電池ユニットを提供することにある。

第１の手段は、複数の電池セルを並べて設けられる電池ブロックと、前記複数の電池セルに各々対向する状態で設けられ、前記複数の電池セルを横切る方向に冷媒を流す冷媒通路を有する冷却器と、を備え、前記冷媒通路は、冷媒流通方向において通路断面積が異なるように設けられており、空気冷却の度合いの小さい電池セルを横切る通路領域では、空気冷却の度合いの大きい電池セルを横切る通路領域よりも通路断面積が小さい。

電池ユニットの冷却器において、冷媒通路は、冷媒流通方向で通路断面積が異なるように設けられており、空気冷却の度合いの小さい電池セルを横切る通路領域では、空気冷却度合いの大きい電池セルを横切る通路領域よりも通路断面積が小さくなっている。これにより、空気冷却の度合いの小さい電池セルを横切る通路領域での冷媒の速度が、空気冷却度合いの大きい電池セルを横切る通路領域での冷媒の速度より速くなり、空気冷却度合いの小さい電池セルでは、空気冷却の度合いの大きい電池セルに比べて冷却器への放熱が促進される。つまり、空気冷却の度合いの小さい電池セルから冷却器への放熱量が増えることで、各電池セルの温度のばらつきを抑制できる。

第２の手段は、前記冷媒通路において、通路入口と通路出口との間の中間部で前記通路断面積が小さくなっている。

複数の電池セルが並べられた電池ブロックでは、電池セルが並べられた方向、つまり冷媒流通方向における中間部の電池セルで空気冷却の度合いが小さく、熱がこもりやすい。そこで、中間部の電池セルが接触する冷媒通路の中間部において、通路断面積が小さくなっている。これにより、空気冷却の度合いが小さく熱がこもりやすい中間部の電池セルでの冷却器への放熱が促進される。そのため、中間部の電池セルでの冷却器への放熱量が増えることで、各電池セルの温度のばらつきを抑制できる。

第３の手段は、前記冷却器は、前記電池ブロック側の第１壁部と、前記第１壁部に対向する第２壁部とを有し、それらの間に前記冷媒通路が形成されており、前記第２壁部に、前記第１壁部に向けて突出する突出部が設けられ、その突出部により通路断面積が狭められている。

冷媒通路を挟んで設けられる第１壁部と第２壁部のうち、第２壁部に突出部が設けられており、この突出部により通路断面積が狭められている。これにより、冷媒通路において、第２壁部側に設けられた突出部により、冷媒が第１壁部側、つまり電池ブロック側を流れることになる。そのため、各電池セルにおいて、冷媒通路とセル端面との間の離間距離を同一にしつつ、各電池セルで冷媒効果の差を持たせることができる。

第４の手段は、前記複数の電池セルに対向する対向面内において、前記冷媒流通方向に直交する方向に通路断面積が狭くなっている。

冷媒通路は、複数の電池セルに対向する対向面内において、冷媒流通方向に直交する方向に通路断面積が狭くなっている。これにより、複数の電池セルを横切る方向で通路断面積を狭くすることができない場合にも通路断面積を異ならせることができる。

第５の手段は、前記冷却器は、前記冷媒通路の通路断面積を可変とする断面積可変部材を有し、前記断面積可変部材は、温度に応じて変形可能であり、高温の前記電池セルに対応する通路領域の通路断面積が狭く、低温の前記電池セルに対応する通路領域の通路断面積が広くなるように変形する。

冷媒流通方向において通路断面積が異なっていると、通路断面積が狭くなる箇所では圧損の懸念が生じる。また、電池ユニットに流れる電流が小さいときには、各電池セルの発熱量が小さく、空気冷却による電池セル間の温度差が生じにくい。このような場合には、冷却器への放熱を場所によって変える必要があまりない。

そこで、冷却器に冷媒通路の通路断面積を可変とする断面積可変部材を設ける。断面積可変部材は、高温の電池セルに対応する通路領域の通路断面積が狭く、低温の電池セルに対応する通路領域の通路断面積が広くなるように変形する。これにより、電池セルの間で温度差が生じる状態では、空気冷却の度合いが小さく電池セルの温度が高温になった電池セルに対応する通路領域の通路断面積が相対的に狭くなる。一方、温度差が生じない、つまり高温の電池セルが生じない場合には、冷媒流通方向において全ての電池セルが低温になり、冷媒流通方向において通路断面積が変化しない。そのため、冷媒の速度を変化させる必要性と圧損とのバランスをとることができる。

第６の手段は、前記電池ブロックと前記冷却器とを有する複数の電池モジュールを備え、前記複数の電池モジュールは、各々の前記冷却器の前記冷媒通路が直列に接続されるように構成されており、前記複数の電池モジュールのうち上流側の前記電池モジュールの平均通路断面積は、前記複数の電池モジュールのうち下流側の前記電池モジュールの平均通路断面積より大きい。

複数の電池モジュールの各冷媒通路を直列に接続した場合、上流側の電池モジュールに比べて下流側の電池モジュールの冷媒の温度が上昇し、冷却効率が下がることになる。そこで、上流側の電池モジュールの平均通路断面積を下流側の電池モジュールの平均通路断面積より大きくしてある。これにより、下流側の電池モジュールの冷媒の平均速度が上流側の電池モジュールの平均速度より速くなる。そのため、電池モジュール間での温度のばらつきを抑制できる。

第７の手段は、前記電池ブロックと前記冷却器とを有する複数の電池モジュールを備え、前記複数の電池モジュールは、各々の前記冷却器の前記冷媒通路が直列に接続されるように構成されており、前記複数の電池モジュールのうち上流側の前記電池モジュールの通路断面積が小さくなっている領域の冷媒流通方向の寸法は、前記複数の電池モジュールのうち下流側の前記電池モジュールの通路断面積が小さくなっている領域の冷媒流通方向の寸法より小さい。

複数の電池モジュールの各冷媒通路を直列に接続した場合、上流側の電池モジュールに比べて下流側の電池モジュールの冷媒の温度が上昇し、冷却効率が下がることになる。そこで、上流側の電池モジュールの通路断面積が小さくなっている領域の冷媒流通方向の寸法が、下流側の電池モジュールの通路断面積が小さくなっている領域の冷媒流通方向の寸法より小さくしてある。これにより、下流側の電池モジュールの冷媒への放熱が大きくなる領域が上流側の電池モジュールより長くなる。そのため、電池モジュール間での温度のばらつきを抑制できる。

電池ユニットの概略構成図 電池モジュールの概略構成図 従来の電池モジュールにおける放熱状態を示す図 本実施形態の電池モジュールにおける冷媒速度を示す図 本実施形態の電池モジュールにおける放熱状態を示す図 他の実施形態における電池モジュールの概略構成図 他の実施形態における電池モジュールの概略構成図 他の実施形態における電池モジュールの概略構成図 他の実施形態における電池モジュールの概略構成図 他の実施形態における電池モジュールの概略構成図 他の実施形態における電池モジュールの概略構成図

＜実施形態＞
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、例えば電気自動車やＰＨＶ、ＨＶのようなモータを駆動源として走行する車両において、当該車両のモータ等の各種機器に電力を供給する車載電源である電池ユニットとして具体化するものとしている。なお、エンジンを駆動源として走行する車両の車載電源である電池ユニットとして具現化してもよい。また、以下の説明において、図２の上側、つまり電池ブロック３０側を上側とし、図２の下側、つまり冷却器４０側を下側とする。また、図２の左側、つまり冷媒の流れる方向の上流側を前側とし、図２の右側、つまり下流側を後側とする。そして、上下方向及び前後方向に直交する方向を幅方向とする。

図１は、電池ユニット１０の概略構成図である。電池ユニット１０は、複数の電池モジュール２０を有している。各電池モジュール２０は、複数の電池セル３１を並べて設けられる電池ブロック３０と、複数の電池セル３１に各々接触した状態で設けられた冷却器４０とを備えている。

複数の電池モジュール２０は、各電池モジュール２０の冷却器４０における冷媒通路４１が直列に接続されるように構成されている。そして、冷媒通路４１が直列に接続された複数の電池モジュール２０の列同士が、互いに並列になるように配置されている。また、冷媒通路４１には、冷却機構６０から冷媒が供給されている。

冷却機構６０は、冷媒を循環させる循環ポンプ６１と、冷媒から放熱させる放熱部６２とを備えている。循環ポンプ６１は、冷媒である冷却水を、冷却器４０内の冷媒通路４１及び放熱部６２を含む循環経路で循環させる。放熱部６２は、例えばファンによって冷媒から放熱させるラジエータやチラーである。なお、冷媒は、液体や気体等の流体であればよい。

循環ポンプ６１と放熱部６２は、制御装置７０により制御されて駆動される。制御装置７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されている。また、制御装置７０には、その上位の制御装置である上位ＥＣＵ等が接続されている。制御装置７０は、ＣＡＮ等の通信ネットワークにより上位ＥＣＵ等に接続されて相互に通信可能となっており、各種データが互いに共有できるものとなっている。

制御装置７０は、電池セル３１の表面に設けられた温度センサ７１で検出した電池セル３１の温度に基づいて、循環ポンプ６１及び放熱部６２を駆動する。なお、温度センサ７１は、各電池モジュール２０に設けられていることが望ましい。また、温度センサ７１によって検出された電池セル３１の温度だけでなく、電池ユニット１０の充電電流や放電電流に基づいて、循環ポンプ６１及び放熱部６２を駆動してもよい。

電池ブロック３０は、複数の電池セル３１により構成されている。各電池セル３１は、リチウムイオン蓄電池等の二次電池である。各電池セル３１は、積層方向、つまり前後方向に複数（本実施形態では６個）並べることで電池ブロック３０を構成している。また、各電池セル３１は、前後方向の厚さが薄い直方体状をしている。各電池セル３１には、その上面に端子３２が設けられている。各電池セル３１は、その端子３２が隣接する電池セル３１に対して直列又は並列に接続されている。なお、電池セル３１は、直方体状ではなく円筒状であってもよい。

複数の電池セル３１に各々対向した状態で、電池ブロック３０の下側に冷却器４０が設けられている。つまり、電池ブロック３０の下面に冷却器４０が接触している。なお、各電池セル３１は冷却器４０と直接接触していなくてもよい。この場合には、各電池セル３１から冷却器４０に伝熱可能になっていればよい。つまり、各電池セル３１と冷却器４０とは熱的に接していればよい。

冷却器４０は、複数の電池セル３１を横切る方向、つまり前後方向に冷媒を流す冷媒通路４１を有している。各電池モジュール２０の冷媒通路４１は、前後方向に隣接する電池モジュール２０の冷媒通路４１に繋ぎ配管４２を介して直列に接続されている。繋ぎ配管４２は、前後方向に隣接する冷却器４０の冷媒通路４１同士を接続している。繋ぎ配管４２は、冷媒通路４１との接続部分では、冷却器４０と同じ幅を有しており、途中で一度通路が狭くなって、再び冷媒通路４１の幅まで広がるようになっている。なお、繋ぎ配管４２はその全長に亘って冷却器４０と同じ幅になっていてもよい。

図２は、電池モジュール２０の概略断面図である。電池モジュール２０の冷却器４０は、アルミ等の金属製であって、前後方向に開口する中空の角筒状になっている。冷却器４０は、上側（電池ブロック３０側）の第１壁部５１と、第１壁部５１に対向する下側の第２壁部５２とを有しており、その間の中空の部分が、冷媒が流れる冷媒通路４１になっている。冷却器４０の幅方向の寸法は、電池ブロック３０の幅方向の寸法と同じ又は若干大きくなっている。また、冷却器４０の前後方向の寸法は、電池ブロック３０の前後方向の寸法と同じ又は若干大きくなっている。つまり、冷却器４０の電池ブロック３０と接する上面は、電池ブロック３０の下面よりも大きくなっている。これにより、各電池セル３１の下面がそれぞれ全面で冷却器４０に接するようになっている。

冷却器４０の前端部（通路入口５３側）と後端部（通路出口５４側）には、繋ぎ配管４２を接続するための繋ぎ部４３が設けられている。繋ぎ部４３は、繋ぎ配管４２の内側に入り込むようになっている。なお、繋ぎ部４３が繋ぎ配管４２の外側を覆い、繋ぎ配管４２が繋ぎ部４３の内側に入り込むようになっていてもよい。

冷媒通路４１において、通路入口５３と通路出口５４との間の中間部５５で、通路断面積が狭く（小さく）なっている。冷媒通路４１の中間部５５において、第２壁部５２に突出部５６が設けられている。突出部５６が設けられていることで、冷媒通路４１の中間部５５の通路断面積が狭められている。これにより、冷媒通路４１において、第２壁部５２側に設けられた突出部５６により、冷媒が第１壁部５１側、つまり電池ブロック３０側を流れることになる。なお、通路断面積とは、冷媒の流れる方向（前後方向）に直交する面の面積である。

突出部５６は、冷媒通路４１の中央側に向かって突出寸法が大きくなるようになっている。具体的には、突出部５６は、幅方向の全域に亘って設けられており、下流側に向けて徐々に突出量が大きくなり、かつ頂部を超えた後に徐々に突出量が小さくなるような円弧状の突出形状を有している。突出部５６の冷媒通路４１側の面は曲面になっている。突出部５６は、その前後方向の寸法Ｌ１は、電池ブロック３０の前後方向の寸法より小さくなっている。具体的には、突出部５６は、電池ブロック３０の前端の電池セル３１Ａと後端の電池セル３１Ｂのある領域には設けられていないことが望ましい。また、突出部５６の最大突出寸法Ｈ１は、圧損が大きくなりすぎない程度となっていることが望ましい。

次に、本実施形態のように突出部５６を設けた場合の効果について説明する。図３は、従来の電池モジュールにおける放熱状態を示す図である。図３の矢印は熱の伝わり方を示しており、矢印が大きいほど従来の電池モジュールから放熱される量が大きいことを示している。

従来の電池モジュールでは、冷却器Ｃに突出部が設けられておらず、その冷媒通路の通路断面積が前後方向の全長に亘って同じである点が本実施形態と異なっている。電池ブロック３０等の構成については、従来の電池モジュールは本実施形態と同様である。

充電時や放電時、電池ブロック３０に電流が流れると、各電池セル３１の温度が上昇する。各電池セル３１の温度が上昇し、周囲（大気）温度と電池セル３１の温度とに差が生じると、各電池セル３１から大気に放熱される。この際、前端の電池セル３１Ａでは、その前側の外表面からも放熱できる。同様に、後端の電池セル３１Ｂでも、その後側の外表面からも放熱できる。つまり、外側（前端及び後端）の電池セル３１Ａ，３１Ｂは他の電池セル３１よりも空気冷却の度合いが大きくなる。そして、外側の電池セル３１Ａ，３１Ｂに隣接する電池セル３１は、外側の電池セル３１Ａ，３１Ｂに伝熱して、その温度がある程度下がる。つまり、大気への放熱により、電池ブロック３０の外側の電池セル３１の温度が最も下がり、中間部の電池セル３１Ｃが最も高くなる。なお、以下の説明では、大気への放熱（空気冷却）の度合い及び空気冷却に伴う隣接セルへの伝熱の度合いを合わせて空気冷却の度合いとする。

一方、冷却器Ｃには、各電池セル３１が同じように接している。また、冷却器Ｃの冷媒通路内での速度等の放熱条件の違いはない。そのため、各電池セル３１からの冷却器Ｃへの放熱量はほぼ同じになる。

したがって、従来では、各電池セル３１の空気冷却の度合いの違いが、そのまま各電池セル３１からの放熱量の違いになる。各電池セル３１からの放熱量が異なることで、各電池セル３１の温度が異なることになる。具体的には、中間部の電池セル３１Ｃの温度が高く、外側の電池セル３１Ａ，３１Ｂの温度が低くなる。そして、温度が高い中間部の電池セル３１Ｃに合わせて電流制限を実施するため、電池モジュール全体の充電電流や放電電流に制限がかかる。また、中間部の電池セル３１Ｃは、温度が高くなるため劣化が促進される。この中間部の電池セル３１Ｃの劣化に合わせて電池ブロック３０の使用範囲が定まるため、全ての電池セル３１の使用範囲が狭くなる。

一方、本実施形態では、冷媒通路４１内の通路断面積が中間部５５で狭くなっている。図４は、本実施形態の冷媒通路４１における冷媒速度を示す図である。図４の矢印は、冷媒の速度を示しており、サイズが大きいほど冷媒の速度が速いことを示している。

本実施形態では、冷媒通路４１の通路断面積が場所により異なることから、冷媒通路４１において冷媒の速度が場所により異なっている。つまり、冷媒通路４１において、冷媒の速度が場所により変化している。具体的には、通路断面積が狭くなるほど、冷媒の速度が速くなっている。通路断面積の狭い中間部５５では、通路断面積の広い通路入口５３付近や通路出口５４付近に比べて冷媒の速度が速くなっている。

図５は、本実施形態の電池モジュール２０における放熱状態を示す図である。図５の矢印は、図３の矢印と同様に、熱の伝わり方を示しており、矢印が大きいほど従来の電池モジュール２０から放熱される量が大きいことを示している。

充電や放電時、電池ブロック３０に電流が流れると、各電池セル３１の温度が上昇する。各電池セル３１の温度が上昇し、周囲（大気）温度と電池セル３１の温度とに差が生じると、各電池セル３１から大気に放熱される。この際、従来と同様、外側の電池セル３１Ａ，３１Ｂは他の電池セル３１よりも空気冷却の度合いが大きくなる。そのため、電池ブロック３０の外側のほど放熱され、中間部の電池セル３１Ｃで最も熱がこもる。

一方、各電池セル３１から冷却器４０への放熱は、場所により冷媒通路４１の通路断面積が異なることから、場所により放熱量が異なっている。具体的には、通路断面積が狭く冷媒の速度が速い領域ほど、冷媒への放熱量が大きくなる。そのため、通路断面積が狭い領域に対応する中間部の電池セル３１Ｃから冷却器４０への放熱量が促進される。また、突出部５６により通路断面積が狭くなっているが、突出部５６は、第２壁部５２側に設けられており、各電池セル３１から冷媒への放熱を阻害しない。つまり、突出部５６が第２壁部５２側に設けられていることで、各電池セル３１において、冷媒通路４１とセル端面（下面）との間の離間距離を同一にしつつ、各電池セル３１で冷媒効果の差を持たせることができる。

したがって、空気冷却度合いの大きい外側の電池セル３１Ａ，３１Ｂよりも、空気冷却度合いの小さい中間部の電池セル３１Ｃの方が冷却器４０への放熱量が大きくなる。つまり、空気冷却の度合いの小さい電池セル３１（中間部の電池セル３１Ｃ）を横切る通路領域での冷媒の速度が、空気冷却度合いの大きい電池セル３１（外側の電池セル３１Ａ，３１Ｂ）を横切る通路領域での冷媒の速度より速くなる。そして、中間部の電池セル３１Ｃでは、外側の電池セル３１Ａ，３１Ｂに比べて冷却器４０への放熱が促進される。

また、外側の電池セル３１Ａ，３１Ｂと中間部の電池セル３１Ｃとの空気冷却度合いの差分が、外側の電池セル３１Ａ，３１Ｂと中間部の電池セル３１Ｃとの冷却器４０への放熱量の違いと同じぐらいであることが望ましい。これにより、各電池セル３１間において、空気冷却の度合いと冷却器４０への放熱量との合計が同じくらいになる。そのため、各電池セル３１が均温化され、一部の高温の電池セル３１により電流や使用範囲が制限されることを抑制できる。

そして、本実施形態のように複数の電池モジュール２０の冷媒通路４１が直列に接続されている場合には、上流側の電池モジュール２０に比べて下流側の電池モジュール２０の冷媒の温度が上昇する。そのため、電池ブロック３０と冷媒との温度差が小さくなり、上流側に比べて下流側の冷却効率が下がることになる。

そこで、上流側の電池モジュール２０の冷媒通路４１の平均通路断面積は、下流側の電池モジュール２０の冷媒通路４１の平均通路断面積より大きくなっていることが望ましい。具体的には、突出部５６の最大突出寸法Ｈ１が、上流側の方が下流側の方よりも小さくなっている。これにより、下流側の電池モジュール２０の冷媒の平均速度が上流側の電池モジュール２０の平均速度より速くなる。そのため、上流側の電池モジュール２０と下流側の電池モジュール２０の温度を同じぐらいにすることができる。また、冷媒の温度が上がって冷却効率が下がっていても、突出部５６の最大突出寸法Ｈ１が大きくなることで、冷却器４０への放熱効率の差を確保でき、下流側の電池モジュール２０内での温度差を小さくできる。なお、上流側の電池モジュール２０の冷媒通路４１の通路断面積よりも下流側の電池モジュール２０の通路断面積を全体的に小さくしてもよい。つまり、冷媒通路４１の同じ位置に相当する場所での通路断面積が上流側よりも下流側が小さくなるようにしてもよい。

また、電池モジュール２０の通路断面積が小さくなっている領域の前後方向の寸法Ｌ１は、複数の電池モジュール２０のうち下流側の電池モジュール２０の通路断面積が小さくなっている領域の前後方向の寸法Ｌ１より小さいことが望ましい。具体的には、突出部５６が設けられている領域の前後方向の寸法Ｌ１は、上流側の方が下流側の方よりも小さくなっている。これにより、下流側の電池モジュール２０の冷媒への放熱が大きくなる領域が上流側の電池モジュール２０より長くなる。そのため、上流側の電池モジュール２０と下流側の電池モジュール２０の温度を同じぐらいにすることができる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

電池ユニット１０の冷却器４０において、冷媒通路４１は、冷媒流通方向（前後方向）で通路断面積が異なるように設けられており、空気冷却の度合いの小さい電池セル３１を横切る通路領域では、空気冷却度合いの大きい電池セル３１を横切る通路領域よりも通路断面積が小さくなっている。これにより、空気冷却の度合いの小さい電池セル３１から冷却器４０への放熱量が増えることで、各電池セル３１の温度のばらつきを抑制できる。

空気冷却の度合いが小さく熱がこもりやすい中間部の電池セル３１Ｃでの冷却器４０への放熱が促進される。そのため、中間部の電池セル３１Ｃでの冷却器４０への放熱量が増えることで、各電池セル３１の温度のばらつきを抑制できる。

冷媒通路４１において、第２壁部５２側に設けられた突出部５６により、冷媒が第１壁部５１側、つまり電池ブロック３０側を流れることになる。そのため、各電池セル３１において、冷媒通路４１とセル端面との間の離間距離を同一にしつつ、各電池セル３１で冷媒効果の差を持たせることができる。

複数の電池モジュール２０の各冷媒通路４１を直列に接続した場合、上流側の電池モジュール２０に比べて下流側の電池モジュール２０の冷媒の温度が上昇し、冷却効率が下がることになる。そこで、上流側の電池モジュール２０の平均通路断面積を下流側の電池モジュール２０の平均通路断面積より大きくしてある。これにより、下流側の電池モジュール２０の冷媒の平均速度が上流側の電池モジュール２０の平均速度より速くなる。そのため、電池モジュール２０間での温度のばらつきを抑制できる。

複数の電池モジュール２０の各冷媒通路４１を直列に接続した場合、上流側の電池モジュール２０に比べて下流側の電池モジュール２０の冷媒の温度が上昇し、冷却効率が下がることになる。そこで、上流側の電池モジュール２０の通路断面積が小さくなっている領域の前後方向の寸法Ｌ１が、下流側の電池モジュール２０の通路断面積が小さくなっている領域の前後方向の寸法Ｌ１より小さくしてある。これにより、下流側の電池モジュール２０の冷媒への放熱が大きくなる領域が上流側の電池モジュール２０より長くなる。そのため、電池モジュール２０間での温度のばらつきを抑制できる。

＜他の実施形態＞
本発明は、上記実施形態に限定されず、例えば以下のように実施してもよい。ちなみに、以下の別例の構成を、上記実施形態の構成に対して、個別に適用してもよく、また、任意に組み合わせて適用してもよい。

・図６は、他の実施形態における電池モジュール１２０の概略構成図である。図６では、通路断面積を断面積可変部材１５６により変化させている。前後方向において通路断面積が異なっていると、通路断面積が狭くなる箇所では圧損の懸念が生じる。また、電池ユニット１０に流れる電流が小さいときには、各電池セル３１の発熱量が小さく、空気冷却による電池セル３１間の温度差が生じにくい。このような場合には、各電池セル３１から冷却器４０への放熱度合いを場所によって変える必要があまりない。

そこで、冷却器４０に冷媒通路１４１の通路断面積を可変とする断面積可変部材１５６を設ける。断面積可変部材１５６は、例えば、形状記憶合金等の温度によって記憶した形状に変化する感温材料よりなる。断面積可変部材１５６は、高温になる中間部の電池セル３１Ｃに対応する通路領域（中間部１５５）の通路断面積が狭く、低温になる外側の電池セル３１Ａ，３１Ｂに対応する通路領域の通路断面積が広くなるように変形する。具体的には、断面積可変部材１５６は、第２壁部５２に設けられており、冷却器４０と接する各電池セル３１の温度に応じて記憶された形状に突出して通路断面積を部分的に狭くする。

これにより、電池セル３１の間で温度差が生じる状態では、空気冷却の度合いが小さく、温度が高温になった中間部の電池セル３１Ｃに対応する通路領域（中間部１５５）の通路断面積が相対的に狭くなる。一方、温度差が生じない、つまり一部の電池セル３１が高温にならない場合には、前後方向において全ての電池セル３１が低温になり、前後方向において通路断面積が変化しない。そのため、必要な場合のみ部分的に速度を変化させ、不必要な場合には、圧損が生じることを抑制できる。

・通路断面積を狭くするための形状は、他の形状であってもよい。例えば、図７に示すように、通路断面積を狭くする突出部２５６Ａは、直線状になっていてもよい。直線状とすることで、成形が容易になる。また、図８に示すように、各電池セル３１に対応する位置毎に、通路断面積が異なるようになっていてもよい。具体的には、冷媒通路２４１における各電池セル３１に対応する領域毎に第１壁部５１と突出部２５６Ｂとの間の寸法が異なるようになっていてもよい。これにより、各電池セル３１の放熱量を調整しやすくなる。また、図９に示すように、圧損を低減するために、突出部２５６Ｃの角部は、Ｒ形状となっていてもよい。

・図１０に示すように、冷却器３４０の冷媒通路３４１は、複数の電池セル３１に対向する対向面内において、冷媒流通方向（前後方向）に直交する方向に部分的に通路断面積が狭くなっていてもよい。具体的には、冷媒通路３４１が中間部３５５において幅方向に狭くなるようになっている。これにより、上下方向で通路断面積を狭くすることができない場合にも通路断面積を変化させることができる。なお、幅方向で最も狭くなる位置でも、全ての電池セル３１が冷却器３４０に接するように、冷却器３４０の幅が電池ブロック３０の幅よりも大きいことが望ましい。また、冷媒通路３４１内に翼断面状の障害物を設けて、幅方向に通路断面積を狭くするようにしてもよい。複数の電池セル３１を横切る方向（前後方向）において通路断面積を狭くした上で、直交する方向（幅方向）においても通路断面積を異ならせることができる。

・図１１に示すように、電池モジュール２０の近くに、ジャンクションボード、ＤＣ／ＤＣコンバータ等の熱源Ｈがあって、一部の電池セル３１がその熱源Ｈから受熱する場合には、冷却器４４０の冷媒通路４４１の熱源Ｈ付近の通路断面積が狭くなるようにしてもよい。

・上記実施形態では、複数の電池モジュール２０を直列に接続して電池ユニット１０を構成していたが、１つの電池モジュール２０で電池ユニット１０を構成してもよい。また、各電池モジュール２０を並列に接続して電池ユニット１０を構成してもよい。

・上記実施形態では、複数の電池モジュール２０の冷媒通路４１を直列に接続し、上流側の電池モジュール２０を通過した冷媒が下流側の電池モジュール２０に流れ込むようになっていたが、各電池モジュール２０に冷媒を供給、排出するようにしてもよい。例えば、列状に並べられた複数の電池モジュール２０のそれぞれに冷媒を供給する供給管を設け、供給管から各冷媒通路４１に冷媒を供給する。そして、各冷媒通路４１から排出された冷媒を流す排出管を設け、排出管から循環ポンプ６１に冷媒を流すようにしてもよい。

１０…電池ユニット、３０…電池ブロック、３１…電池セル、４０…冷却器、４１…冷媒通路。

Claims (7)

1. 複数の電池セル（３１）を並べて設けられる電池ブロック（３０）と、
   前記複数の電池セルに各々対向する状態で設けられ、前記複数の電池セルを横切る方向に冷媒を流す冷媒通路（４１，１４１，２４１，３４１）を有する冷却器（４０，１４０，２４０，３４０）と、を備え、
   前記冷媒通路は、冷媒流通方向において通路断面積が異なるように設けられており、空気冷却の度合いの小さい電池セル（３１Ｃ）を横切る通路領域では、空気冷却の度合いの大きい電池セル（３１Ａ，３１Ｂ）を横切る通路領域よりも通路断面積が小さい電池ユニット（１０）。
2. 前記冷媒通路において、通路入口（５３）と通路出口（５４）との間の中間部（５５，１５５，３５５）で前記通路断面積が小さくなっている請求項１に記載の電池ユニット。
3. 前記冷却器は、前記電池ブロック側の第１壁部（５１）と、前記第１壁部に対向する第２壁部（５２）とを有し、それらの間に前記冷媒通路が形成されており、
   前記第２壁部に、前記第１壁部に向けて突出する突出部（５６，２５６）が設けられ、その突出部により通路断面積が狭められている請求項１又は請求項２に記載の電池ユニット。
4. 前記冷媒通路は、前記複数の電池セルに対向する対向面内において、前記冷媒流通方向に直交する方向に通路断面積が狭くなっている請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の電池ユニット。
5. 前記冷却器は、前記冷媒通路の通路断面積を可変とする断面積可変部材（１５６）を有し、
   前記断面積可変部材は、温度に応じて変形可能であり、高温の前記電池セルに対応する通路領域の通路断面積が狭く、低温の前記電池セルに対応する通路領域の通路断面積が広くなるように変形する請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の電池ユニット。
6. 前記電池ブロックと前記冷却器とを有する複数の電池モジュール（２０）を備え、
   前記複数の電池モジュールは、各々の前記冷却器の前記冷媒通路が直列に接続されるように構成されており、
   前記複数の電池モジュールのうち上流側の前記電池モジュールの平均通路断面積は、前記複数の電池モジュールのうち下流側の前記電池モジュールの平均通路断面積より大きい請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の電池ユニット。
7. 前記電池ブロックと前記冷却器とを有する複数の電池モジュール（２０）を備え、
   前記複数の電池モジュールは、各々の前記冷却器の前記冷媒通路が直列に接続されるように構成されており、
   前記複数の電池モジュールのうち上流側の前記電池モジュールの通路断面積が小さくなっている領域の冷媒流通方向の寸法は、前記複数の電池モジュールのうち下流側の前記電池モジュールの通路断面積が小さくなっている領域の冷媒流通方向の寸法より小さい請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の電池ユニット。

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