JP7025246B2 - バッテリモジュール - Google Patents

Description

本発明は、バッテリモジュールに関する。より詳しくは、電池と、この電池を加熱するヒータと、この電池を冷却する冷却部と、を備えるバッテリモジュールに関する。

ハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両は、バッテリモジュールから供給される電力を用いてモータを駆動することによって走行する。バッテリモジュールは、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の充放電が可能な単電池を複数積層して構成される組み電池と、この組電池を収容する箱状の筐体と、を備える。

またバッテリモジュールには、筐体内の組電池を充放電に適した温度範囲に制御するため、組電池を加熱する加熱装置や組電池を冷却する冷却装置が設けられる。

例えば特許文献１には、複数の電池と、これら電池を収容する筐体と、筐体内に設けられ電池を加熱するための熱を発する加熱部と、筐体に形成された吸気口から筐体内に電池を冷却するための空気を供給するブロアファンと、を備える空冷式のバッテリモジュールが示されている。特許文献１の発明では、ブロアファンによる冷却時に、電池の近傍に設けられた加熱部が空気の流れの妨げにならないようにするため、加熱部を電池からやや離れた位置に設けている。また特許文献１の発明では、加熱部に温度上昇により形状が変化するバイメタルを用いることにより、加熱部を発熱させて電池を加温する際には、この加熱部を電池に接近させる。特許文献１の発明によれば、電池の加温時には加熱部を電池に接近させることにより、加熱部によって電池を効率的に加温しつつ、冷却時には加熱部が冷却の妨げとなるのを防止できる。

特開２０１２－７９４４１号公報

しかしながら特許文献１の発明では、バイメタルの形状が変化するまで加熱部を発熱する必要があり、加熱部を電池に接近させ、加熱部を加熱するまでに時間がかかってしまう。また特許文献１の発明では、外気の温度が低下し、ひいては筐体自体の温度が低下すると、その内部に設けられた電池の温度も低下してしまう。このため加熱部による加温が要求される低温時には、外気によって冷やされた筐体によって加熱部による電池の加温が妨げられてしまうおそれがある。

本発明は、電池を効率的に加温又は冷却できるバッテリモジュールを提供することを目的とする。

（１）本発明に係るバッテリモジュール（例えば、後述のバッテリモジュール１）は、電池（例えば、後述の組電池２）と、前記電池を収容しかつ冷媒によって冷却される筐体（例えば、後述のヒートシンク７）と、前記筐体に設けられたヒータ（例えば、後述の電気ヒータ３）と、前記筐体の一部又は当該筐体に接する部材である冷却部（例えば、後述の冷却面７６）と、を備えるものであって、前記電池と前記冷却部との間に設けられた熱伝導部材（例えば、後述の熱伝導部材５）と、前記電池の温度に応じて状態が変化する状態変化部材（例えば、後述のバイメタル６２）を備え、当該状態変化部材の状態に応じて、前記熱伝導部材が前記冷却部及び前記電池に接近した伝熱状態と、前記熱伝導部材が前記冷却部及び前記電池の少なくとも何れかから離隔した非伝熱状態とで切り替える切替装置（例えば、後述のバイメタルサーモスタット６）と、を備えることを特徴とする。

（２）この場合、前記電池と前記筐体のうち前記電池が設置される設置部との間に設けられ、前記熱伝導部材よりも熱伝導率が低い断熱部材（例えば、後述の断熱部材４）をさらに備えることが好ましい。

（３）この場合、前記バッテリモジュールは、前記筐体の内部に設けられたヒータをさらに備え、前記ヒータは、前記冷却部よりも前記電池に近い位置に設けられていることが好ましい。

（４）前記状態変化部材は、前記電池に接する部材（例えば、後述の熱伝導部材５）又は前記電池に接することが好ましい。

（５）この場合、前記筐体は、内部に冷媒である冷却水（例えば、後述の冷却水７５ａ）が通流する冷却水流路（例えば、後述の冷却水流路７５）が形成された冷却壁部（例えば、後述の左側壁部７３）を備え、前記冷却部は、前記冷却壁部のうち前記冷却水流路が形成されている部分の前記電池側の面であることが好ましい。

（６）この場合、前記熱伝導部材は、前記電池と接する接触部（例えば、後述の固定部５１）と前記冷却部と対向する対向部（例えば、後述の可動部５２）とを有し、前記状態変化部材は、前記熱伝導部材の温度に応じて第１形状又は第２形状に変形するバイメタル（例えば、後述のバイメタル６２）であり、前記切替装置は、前記バイメタルと、当該バイメタルの形状の変化に応じて進退するプランジャ（例えば、後述のプランジャ６３）と、を備えるバイメタルサーモスタットであり、前記切替装置は、前記バイメタルの形状が前記第１形状である場合には、前記対向部を前記冷却部から離隔させることによって前記熱伝導部材を前記非伝熱状態にし、前記バイメタルの形状が前記第２形状である場合には、前記対向部を前記冷却部に接近させることによって前記熱伝導部材を前記伝熱状態にすることが好ましい。

（７）この場合、前記バイメタルは、第１設定温度を上回ると前記第１形状から前記第２形状に変形し、前記第１設定温度より低い第２設定温度を下回ると前記第２形状から前記第１形状に変形し、前記第１設定温度は、充放電中における前記電池の適温範囲の上限近傍に設定され、前記第２設定温度は、前記適温範囲の下限近傍に設定されることが好ましい。

（１）本発明のバッテリモジュールは、冷媒によって冷却される筐体と、この筐体に収容された電池と筐体の一部又は筐体に接する部材である冷却部との間に設けられた熱伝導部材と、電池の温度に応じて状態が変化する状態変化部材を備え、この状態変化部材の状態に応じて、熱伝導部材を伝熱状態と非伝熱状態とで切り替える切替装置と、を備える。ここで伝熱状態では、熱伝導部材は冷却部及び電池に接近した状態になる。従って本発明では、電池の冷却が要求される高温時には、熱伝導部材は切替装置により伝熱状態に切り替えられるため、電池の熱は熱伝導部材を介して冷却部に放熱されるので、電池を効率的に冷却できる。

一方、非伝熱状態では、熱伝導部材は冷却部及び電池の少なくとも何れかから離隔する。従って本発明では、電池の加温が要求される低温時には、熱伝導部材は切替装置により非伝熱状態に切り替えられるため、電池から冷却部への熱伝導部材を介した熱の伝導経路が遮断される。以上のように本発明では、熱伝導部材を介した熱の伝導経路が遮断されるため、電池の加温が要求される低温時には、ヒータを用いることによって電池を効率的に加温できる。

（２）本発明のバッテリモジュールでは、冷媒によって冷却される筐体のうち電池が設置される設置部と電池との間には、熱伝導部材よりも熱伝導率が低い断熱部材が設けられる。これにより、電池の加温が要求される低温時には、上記のように切替装置により電池から冷却部への熱伝導部材を介した熱の伝熱経路が遮断され、さらにこの断熱部材により電池から筐体への設置部を介した熱の伝導経路も遮断される。このように本発明では、熱伝導部材を介した熱の伝導経路と電池の設置部を介した熱の伝導経路との両方が遮断されるため、電池の加温が要求される低温時には、ヒータを用いることによって電池を効率的に加温できる。

（３）本発明のバッテリモジュールでは、ヒータを、冷却部よりも電池に近い位置に設ける。すなわち本発明では、電池をヒータで直接加温する。よって本発明によれば、熱伝導部材が伝熱状態であるか非伝熱状態であるかに関わらず、ヒータで電池を加温することができる。

（４）本発明のバッテリモジュールでは、電池に接する部材又は電池に接する状態変化部材の状態に応じて伝熱状態と非伝熱状態とを切り替える。これにより本発明では、電池の温度に応じて状態変化部材の状態を変化させることができるので、電池の温度が好ましい範囲に収まるように、熱伝導部材を伝熱状態と非伝熱状態とで切り替えることができる。

（５）本発明のバッテリモジュールでは、筐体に、その内部に冷却水が通流する冷却水流路が形成された冷却壁部を設け、この冷却壁部のうち冷却水流路が形成されている部分の電池側の面を冷却部とする。このため、筐体の内部に冷却水の配管や冷却部を設ける必要がない。したがって本発明によれば、筐体の容積を小さくしながら、電池を効率的に加温又は冷却できる。

（６）本発明のバッテリモジュールでは、熱伝導部材として、電池と接する接触部と冷却部と対向する対向部とを有するものを用い、状態変化部材として、熱伝導部材の温度に応じて第１形状又は第２形状に変形するバイメタルを用い、切替装置として、このバイメタルと、バイメタルの変形に応じて進退するプランジャと、を備えるバイメタルサーモスタットを用いる。またこの切替装置は、バイメタルの形状が第１形状である場合には、対向部を冷却部から離隔させることで熱伝導部材を非伝熱状態にし、バイメタルの形状が第２形状である場合には、対向部を冷却部に接近させることで熱伝導部材を伝熱状態にする。これにより本発明によれば、電池の温度に応じたレベルの検出信号を発生する温度センサや、この温度センサの検出信号に基づいて熱伝導部材を伝熱状態と非伝熱状態とで切り替える電磁アクチュエータ及びその制御装置等を用いずに、適切なタイミングで熱伝導部材を伝熱状態と非伝熱状態とで切り替えることができる。

（７）本発明のバッテリモジュールでは、バイメタルとして、第１設定温度を上回ると第１形状から第２形状に変形することで対向部を冷却部に接近させ、第２設定温度を下回ると第２形状から第１形状に変形することで対向部を冷却部から離隔させるものを用い、第１設定温度は、充放電中における電池の適温範囲の上限近傍に設定し、第２設定温度は、適温範囲の下限近傍に設定する。したがって本発明によれば、電池及びこれと接する熱伝導部材の温度が、電池の適温範囲の上限近傍の第１設定温度を上回ると対向部が冷却部に接近するので、電池は冷却部によって冷却され、その温度が低下に転じる。その後電池及び熱伝導部材の温度が適温範囲の下限近傍の第２設定温度を下回ると対向部が冷却部から離隔するので、電池の昇温が促進され、その温度が上昇に転じる。よって本発明によれば、上記のように温度センサ、電磁アクチュエータ、及びその制御装置を用いずに、電池の温度を適温範囲内に維持できる。

本発明の一実施形態に係るバッテリモジュールの構成を示す図である。 本実施形態に係るバッテリモジュールの構成を示す図である。 本実施形態に係るバッテリモジュールの作動例を示す図である。 変形例のバッテリモジュールの作動例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１及び図２は、本実施形態に係るバッテリモジュール１の構成を示す図である。バッテリモジュール１は、これを電源としてモータを駆動し走行する図示しない電動車両に搭載される。なお図１は、後述の熱伝導部材５が伝熱状態である場合を示し、図２は、熱伝導部材が非伝熱状態である場合を示す。

バッテリモジュール１は、複数の単電池セルを積層して構成される立方体状の組電池２と、組電池２を加温する機能を有する電気ヒータ３と、断熱部材４と、熱伝導部材５と、組電池２の温度に応じて状態が変化するバイメタル６２を有するバイメタルサーモスタット６と、これら組電池２、電気ヒータ３、断熱部材４、熱伝導部材５、及びバイメタルサーモスタット６を収容する筐体としてのヒートシンク７と、を備える。なお図１には、バッテリモジュール１の一部を組電池２の積層方向に対し垂直な断面に沿って破断した図を示す。

ヒートシンク７は、組電池２よりもやや大きな略立方体状の槽体であり、少なくともその一部は冷却水７５ａによって冷却される。ヒートシンク７は、組電池２が設置される底板７２と、組電池２の左右両側部に立設された板状の左側壁部７３及び右側壁部７４と、図示しない蓋部と、を備える。これら底板７２、左側壁部７３、及び右側壁部７４は、例えばアルミニウム等の金属が用いられる。

左側壁部７３の内部には、冷却水流路７５が形成されている。この冷却水流路７５には、図示しない冷却システムによって冷却及び圧送された冷却水７５ａが通流する。このため、左側壁部７３のうち冷却水流路７５が張り巡らされた部分の組電池２側の内壁面は、冷却水７５ａによって冷却される冷却面７６となっている。また左側壁部７３のうち冷却水流路７５から離れた部分の内壁面は、冷却面７６よりも冷却水７５ａによる冷却効果が小さい非冷却面７７となっている。なお右側壁部７４の内部には、左側壁部７３と異なり冷却水流路は形成されていない。このため、右側壁部７４は、左側壁部７３よりも高い温度で維持される。

断熱部材４は、シート状であり、組電池２及び熱伝導部材５が設置される底板７２に敷かれている。すなわち、組電池２及び熱伝導部材５とヒートシンク７の底板７２との間には、断熱部材４が設けられている。断熱部材４は、ヒートシンク７や後述の熱伝導部材５よりも熱伝導率が低い材料、より具体的には、ウレタンやセルロース等の樹脂製の断熱材やグラスウールやロックウール等の難燃性の断熱材等、既知の材料が用いられる。

組電池２は、ヒートシンク７内のうち、左側壁部７３よりも右側壁部７４に近い位置において、断熱部材４を介して底板７２の上に設置されている。

電気ヒータ３は、板状であり、組電池２の右側面と右側壁部７４との間に設けられている。電気ヒータ３は、図示しない補機バッテリと接続されており、この補機バッテリから供給されるヒータ電流が流れると発熱し、その発熱面３１と対向する組電池２を加温する。図１に示すように、電気ヒータ３の発熱面３１は、左側壁部７３に形成された冷却面７６よりも組電池２に近い位置に設けられている。したがってバッテリモジュール１は、電気ヒータ３の発熱面で発生する熱で組電池２及びその周囲の空気を加温し、組電池２を直接的に加温する直接加温式となっている。なおこの電気ヒータ３には、その温度が高くなるほど内部抵抗が大きくなり、ヒータ電流が流れにくくなる特性を有する所謂ＰＴＣヒータが好ましく用いられる。

熱伝導部材５は、断熱部材４よりも熱伝導率の高い材料によって形成されており、組電池２と左側壁部７３の一部である冷却面７６との間で熱伝達を可能とする部材である。熱伝導部材５は、板状であり、断面視ではＵ字状に曲げられた状態で、ヒートシンク７内のうち組電池２の左側部と左側壁部７３との間に設けられている。

熱伝導部材５は、組電池２の左側面においてその積層方向に沿って延びる板状の固定部５１と、左側壁部７３において冷却面７６に沿って延びる板状の可動部５２と、これら固定部５１と可動部５２とを接続する接続部５３と、を備える。これら固定部５１と可動部５２と接続部５３とは同じ材料、例えばアルミニウム等の金属によって形成されており、したがって各々の温度は熱伝導によりほぼ等しい。

固定部５１は、ねじやボルト等の締結部材や接着剤等によって組電池２の左側面と常に接するように、組電池２に固定されている。したがって熱伝導部材５と組電池２との間では、常に熱交換を行うことが可能となっている。

可動部５２は、左側壁部７３の冷却面７６に対向する位置に設けられている。可動部５２と接続部５３とは図示しないヒンジを介して連結されている。従って熱伝導部材５は、図１に示すように可動部５２が冷却面７６に接近した伝熱状態と、図２に示すように可動部５２が冷却面７６から離隔した非伝熱状態と、の２つの状態間で遷移することが可能となっている。伝熱状態では、非伝熱状態よりも可動部５２が冷却面７６に接近しているため、熱伝導部材５と冷却面７６との間で非伝熱状態よりも効率的な熱交換を行うことが可能となっている。なお伝熱状態では、図１に示すように熱伝導部材５と冷却面７６との間で熱交換が可能な程度に可動部５２と冷却面７６とは離隔していてもよいし、可動部５２は冷却面７６に接触していてもよい。

バイメタルサーモスタット６は、熱伝導部材５の所定の部位に接する受熱部６１と、この受熱部６１に接するバイメタル６２と、バイメタル６２の形状の変化に応じて進退するプランジャ６３と、を備える。バイメタルサーモスタット６は、例えば熱伝導部材５の可動部５２の先端部と左側壁部７３の非冷却面７７との間に設けられている。

バイメタル６２は、断面視では湾曲した円盤状であり、熱膨張係数の異なる２種以上の金属や合金を接合して構成されている。このためバイメタル６２は、自身の温度に応じてその形状を変化させる。受熱部６１は、棒状であり、一端側が熱伝導部材５の可動部５２に接続され、他端側がバイメタル６２の熱伝導部材５側の面の中央部に接続されている。このようにバイメタル６２は、受熱部６１及び熱伝導部材５を介して組電池２に接するため、その温度は組電池２の温度に応じて変化する。またバイメタル６２の外周部のうち非冷却面７７側の面は、プランジャ６３を介して非冷却面７７に接続している。受熱部６１は、プランジャ６３よりも熱伝導率の高い材料で形成されている。したがってバイメタル６２は、非冷却面７７よりも熱伝導部材５との間で効率的な熱交換が可能となっている。よってバイメタル６２の温度は、熱伝導部材５、及び組電池２とほぼ等しい。

バイメタル６２は、その温度が所定の第１設定温度を上回ると、断面視では非冷却面７７に対し凹状であり、その中央部が非冷却面７７に接近した第２形状となる（図１参照）。これによりプランジャ６３は受熱部６１側へ退避する。またバイメタル６２は、その温度が第１設定温度よりも低い第２設定温度を下回ると、断面視では非冷却面７７に対し凸状であり、その中央部が非冷却面７７から離隔した第１形状となる（図２参照）。これによりプランジャ６３は非冷却面７７側へ前進する。

バイメタル６２は、第２形状になると、その中央部が非冷却面７７に接近する。したがって、このバイメタル６２と受熱部６１を介して接続された可動部５２は、バイメタル６２の形状の変化によって冷却面７６に接近し、熱伝導部材５は伝熱状態になる（図１参照）。

またバイメタル６２は、第１形状になると、その中央部が非冷却面７７から離隔する。したがって、このバイメタル６２と受熱部６１を介して接続された可動部５２は、バイメタル６２の形状の変化によって冷却面７６から離隔し、熱伝導部材５は非伝熱状態になる（図２参照）。

以上のように、バイメタルサーモスタット６は、受熱部６１に接続された熱伝導部材５の温度に応じて、この熱伝導部材５を伝熱状態と非伝熱状態とで切り替える。ここでバイメタル６２の材料や板厚は、第１設定温度が充放電中における組電池の適温範囲（例えば、２５℃～３５℃）の下限（例えば、２５℃）よりも高い温度に設定され、第２設定温度はこの第１設定温度よりも低い温度に設定されるようなものが用いられる。

図３は、バッテリモジュール１の作動例を示す図である。より具体的には、車両を寒冷地で停止させた後、組電池２を外部充電器で充電した場合におけるバッテリモジュール１の作動例を示す。図１において横軸は組電池２の温度であるバッテリ温度［℃］を示し、縦軸は冷却水の温度である冷却水温度［℃］を示す。図３では、バッテリ温度及び冷却水温度の２つのパラメータで特定されるバッテリモジュール１の状態の遷移を示す。

図３において破線３ａよりも上方側は冷却水温度がバッテリ温度よりも高い領域となっており、破線３ａよりも下方側はバッテリ温度が冷却水温度よりも高い領域となっている。また図３において破線３ｂは、組電池２において充放電を行うことが可能な温度範囲である使用可能範囲の上限（例えば、６０℃）を示し、破線３ｃは、この使用可能範囲の下限（例えば、－３０℃）を示す。

また図３において一点鎖線３ｄは、組電池２の適温範囲の上限（例えば、３５℃）を示し、一点鎖線３ｅは、組電池２の適温範囲の下限（例えば、２５℃）を示す。従って図３において、一点鎖線３ｄよりも高温側は、組電池２の冷却が要求されている領域であり、一点鎖線３ｅよりも低温側は、組電池２の加温が要求されている領域である。

また図３において二点鎖線３ｆは、バイメタルサーモスタット６の第１設定温度を示し、二点鎖線３ｇは、バイメタルサーモスタット６の第２設定温度を示す。また図３において二点鎖線３ｈは、電気ヒータ３が発熱する作動温度を示す。

図３では、Ｐ１で示す状態においてバッテリモジュール１を搭載する車両のパワースイッチがオフにされた場合を示す。状態Ｐ１では、組電池２の温度が第１設定温度よりも高温であることに応じて、熱伝導部材５は図１に示す伝熱状態となっている。

先ず、状態Ｐ１においてパワースイッチがオフにされると、組電池２及びヒートシンク７の冷却水の温度は、外気によって低下し、バッテリ温度は冷却水温度と等しくなる（状態Ｐ２参照）。状態Ｐ２では、熱伝導部材５は伝熱状態である。したがって、バッテリ温度は、冷却水温度と等しい速度で低下する。

その後、状態Ｐ３では、バッテリ温度が第２設定温度まで低下したことに応じて、熱伝導部材５は伝熱状態から非伝熱状態に切り替わる。これにより、組電池２と冷却面７６との間の熱の経路が遮断されるため、バッテリ温度の低下速度は冷却水温度の低下速度よりも遅くなる。

その後、状態Ｐ４では、バッテリ温度が電気ヒータ３の作動温度まで低下したことに応じて、電気ヒータ３にヒータ電流が流れ始める。その後、電気ヒータ３が発熱することにより、バッテリ温度が上昇し、バッテリモジュール１は、状態Ｐ４から状態Ｐ５に遷移する。この際、熱伝導部材５は非伝熱状態となっているため、組電池２と冷却面７６との間の熱の経路が遮断される。このため、電気ヒータ３はバッテリ温度のみを上昇させ、冷却水温度は殆ど上昇しない。また電気ヒータ３をオフにした後も、組電池２と冷却面７６との間の熱の経路が遮断されているため、組電池２の保温効果が高い。すなわちバッテリモジュール１によれば、寒冷地において車両を停車させた後は、熱伝導部材５が非伝熱状態に切り替わり、組電池２は少ないエネルギで保温されるため、効率的な充電が可能となる。

その後、Ｐ５で示す状態から、車両のパワースイッチがオンにされたことに応じて、組電池２の温度が上昇し始める。この際、熱伝導部材５は非伝熱状態となっているため、冷却水温度よりもバッテリ温度の方が速く上昇する。その後、状態Ｐ６においてバッテリ温度が第１設定温度を上回ったことに応じて、熱伝導部材５は非伝熱状態から伝熱状態に切り替わる。このため、バッテリ温度は冷却水温度に近づくように低下しながら、冷却水温度が上昇する。その後、状態Ｐ７においてバッテリ温度が第２設定温度を下回ったことに応じて、熱伝導部材５は伝熱状態から非伝熱状態に切り替わる。これにより図３に示すように、バッテリ温度は再び上昇に転じる。以上のように、バッテリモジュール１によれば、組電池２の温度は第１設定温度と第２設定温度との間に概ね維持される。

本実施形態に係るバッテリモジュール１によれば、以下の効果を奏する。
（１）バッテリモジュール１は、冷却水によって冷却されるヒートシンク７と、このヒートシンク７に収容された組電池２と冷却面７６との間に設けられた熱伝導部材５と、組電池２の温度に応じて形状が変化するバイメタル６２を有し、このバイメタル６２の形状に応じて、熱伝導部材５を伝熱状態と非伝熱状態とで切り替えるバイメタルサーモスタット６と、を備える。ここで伝熱状態では、熱伝導部材は冷却面７６及び組電池２に接近した状態になる。従ってバッテリモジュール１では、組電池２の冷却が要求される高温時には、熱伝導部材５はバイメタルサーモスタット６により伝熱状態に切り替えられるため、組電池２の熱は熱伝導部材５を介して冷却面７６に放熱されるので、組電池２を効率的に冷却できる。

一方、非伝熱状態では、熱伝導部材５は冷却面７６及び組電池２の少なくとも何れかから離隔する。従ってバッテリモジュール１では、組電池２の加温が要求される低温時には、熱伝導部材５はバイメタルサーモスタット６により非伝熱状態に切り替えられるため、組電池２から冷却面７６への熱伝導部材５を介した熱の伝導経路が遮断される。以上のようにバッテリモジュール１では、熱伝導部材５を介した熱の伝導経路が遮断されるため、組電池２の加温が要求される低温時には、電気ヒータ３を用いることによって組電池２を効率的に加温できる。

（２）バッテリモジュール１では、冷却水によって冷却されるヒートシンク７のうち組電池２が設置される底板７２と組電池２との間には、熱伝導部材５よりも熱伝導率が低い断熱部材４が設けられる。これにより、組電池２の加温が要求される低温時には、上記のようにバイメタルサーモスタット６により組電池２から冷却面７６への熱伝導部材５を介した熱の伝熱経路が遮断され、さらにこの断熱部材４により組電池２からヒートシンク７への底板７２を介した熱の伝導経路も遮断される。このようにバッテリモジュール１では、熱伝導部材５を介した熱の伝導経路と組電池２の底板７２を介した熱の伝導経路との両方が遮断されるため、組電池２の加温が要求される低温時には、電気ヒータ３を用いることによって組電池２を効率的に加温できる。

（３）バッテリモジュール１では、電気ヒータ３を、冷却面７６よりも組電池２に近い位置に設ける。すなわちバッテリモジュール１では、組電池２を電気ヒータ３で直接加温する。よってバッテリモジュール１によれば、熱伝導部材５が伝熱状態であるか非伝熱状態であるかに関わらず、電気ヒータ３で組電池２を加温することができる。

（４）バッテリモジュール１では、受熱部６１及び熱伝導部材５を介して組電池２に接するバイメタル６２の形状に応じて伝熱状態と非伝熱状態とを切り替える。これによりバッテリモジュール１では、組電池２の温度が好ましい範囲に収まるように、熱伝導部材５を伝熱状態と非伝熱状態とで切り替えることができる。

（５）バッテリモジュール１では、ヒートシンク７に、その内部に冷却水が通流する冷却水流路７５が形成された左側壁部７３を設け、この左側壁部７３のうち冷却水流路７５が形成された部分の組電池２側の面を冷却面７６とする。このため、ヒートシンク７の内部に冷却水の配管や冷却面を設ける必要がない。したがってバッテリモジュール１によれば、ヒートシンク７の容積を小さくしながら、組電池２を効率的に加温又は冷却できる。

（６）バッテリモジュール１では、熱伝導部材５として、組電池２と接する固定部５１と冷却面７６と対向する可動部５２とを有するものを用い、切替装置として、熱伝導部材５の温度に応じて第１形状又は第２形状に変形するバイメタル６２と、バイメタル６２の変形に応じて進退するプランジャ６３と、を備えるバイメタルサーモスタット６を用いる。またこのバイメタルサーモスタット６は、バイメタル６２の形状が第１形状である場合には、可動部５２を冷却面７６から離隔させることで熱伝導部材５を非伝熱状態にし、バイメタル６２の形状が第２形状である場合には、可動部５２を冷却面７６に接近させることで熱伝導部材５を伝熱状態にする。

ところで、組電池２の温度に応じて状態を変化させる状態変化部材として、上記のようにバイメタル６２を用いる場合の他、組電池２の温度に応じたレベルの検出信号を発生する温度センサを用いることもできる。しかしながらこの場合、温度センサに電力を供給するための電源や、温度センサの検出信号に基づいて熱伝導部材５を伝熱状態と非伝熱状態とで切り替える電磁アクチュエータ及びその制御装置等を用いる必要がある。これに対し本発明では、状態変化部材としてバイメタル６２を用いることにより、大がかりな装置を用いずに、適切なタイミングで熱伝導部材５を伝熱状態と非伝熱状態とで切り替えることができる。

次に、本実施形態に係るバッテリモジュールの変形例について説明する。変形例に係るバッテリモジュールは、上記バッテリモジュール１と第１設定温度及び第２設定温度の大きさが異なる。より具体的には、変形例におけるバイメタルサーモスタットの第１設定温度は上限近傍（例えば、適温範囲の上限温度３５℃の±１℃の範囲内）に設定され、第２設定温度は上記適温範囲の下限近傍（例えば、適温範囲の下限温度２５℃の±１℃の範囲内）に設定される。

図４は、上記実施形態に係るバッテリモジュールの変形例の作動例を示す図である。図４において、破線３ａ，３ｂ，３ｃ、一点鎖線３ｄ，３ｅ、及び二点鎖線３ｆ，３ｇ，３ｈの意味はそれぞれ図３と同じであるので説明を省略する。また状態Ｐ１，Ｐ２，Ｐ４，Ｐ５の間の遷移は、図３とほぼ同じであるので詳細な説明は省略する。

Ｐ５で示す状態から、車両のパワースイッチがオンにされたことに応じて、組電池２の温度が上昇し始める。この際、熱伝導部材５は非伝熱状態となっているため、冷却水温度よりもバッテリ温度の方が速く上昇する。その後、状態Ｐ６においてバッテリ温度が第１設定温度を上回ったことに応じて、熱伝導部材５は非伝熱状態から伝熱状態に切り替わる。このため、バッテリ温度は冷却水温度に近づくように低下しながら、冷却水温度が上昇する。その後、状態Ｐ７においてバッテリ温度が第２設定温度を下回ったことに応じて、熱伝導部材５は伝熱状態から非伝熱状態に切り替わる。これにより図４に示すように、バッテリ温度は再び上昇に転じる。以上のように、バッテリモジュール１によれば、組電池２の温度は第１設定温度と第２設定温度との間に概ね維持される。ここで、第１設定温度は、組電池２の適温範囲の上限近傍に設定され、また第２設定温度は、組電池２の適温範囲の下限近傍に設定される。よって変形例に係るバッテリモジュールによれば、組電池２の温度は、その適温範囲内に維持される。

変形例に係るバッテリモジュールによれば、以下の効果を奏する。
（７）バッテリモジュールでは、バイメタルとして、第１設定温度を上回ると第１形状から第２形状に変形することで可動部を冷却面に接近させ、第２設定温度を下回ると第２形状から第１形状に変形することで可動部を冷却面から離隔させるものを用い、第１設定温度は、充放電中における電池の適温範囲の上限近傍に設定し、第２設定温度は、適温範囲の下限近傍に設定する。したがってバッテリモジュールによれば、組電池及びこれと接する熱伝導部材の温度が、組電池の適温範囲の上限近傍の第１設定温度を上回ると可動部が冷却面に接近するので、組電池は冷却面によって冷却され、その温度が低下に転じる。その後組電池及び熱伝導部材の温度が適温範囲の下限近傍の第２設定温度を下回ると可動部が冷却面から離隔するので、組電池の昇温が促進され、その温度が上昇に転じる。よってバッテリモジュールによれば、上記のように温度センサ、電磁アクチュエータ、及びその制御装置を用いずに、組電池の温度を適温範囲内に維持できる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。
例えば上記実施形態では、熱伝導部材５を伝熱状態と非伝熱状態に切り替える切替装置としてバイメタルサーモスタット６を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限らない。切替装置は、組電池２の温度に応じて状態が変化する状態変化部材を有し、この状態変化部材の状態に応じて熱伝導部材５を伝熱状態と非伝熱状態とで切り替える機能を備えるものであれば、どのようなものを用いてもよい。

例えば上記実施形態では、バイメタルサーモスタット６の受熱部６１を、組電池２に接する部材でありかつその温度が組電池２の温度と相関がある熱伝導部材５の可動部５２に接続し、バイメタル６２を熱伝導部材５の温度に応じて変形させた場合について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、受熱部６１を組電池２に接触させることにより、バイメタル６２を組電池２の温度に応じて変形させてもよい。この場合、組電池２の温度変化に対するバイメタル６２の応答性を向上できる場合がある。

また上記実施形態では、バイメタルサーモスタット６の受熱部６１を組電池２に接する熱伝導部材５に接触させた場合について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば冷間始動時には、組電池２の温度は、これを収容するヒートシンク７や冷却水７５ａの温度とほぼ等しいことから、ヒートシンク７や冷却水７５ａの温度も組電池２と相関があるといえる。よって受熱部６１を、ヒートシンク７や冷却水７５ａに接触させてもよい場合がある。また電気ヒータ３で冷却水７５ａを加温する場合には、冷却水７５ａの温度も組電池２の温度と相関があるといえる。よってこの場合には、受熱部６１を冷却水７５ａに接触させてもよい場合がある。

また上記実施形態では、電気ヒータ３の発熱面３１を左側壁部７３の冷却水流路７５よりも組電池２に近い位置に設け、直接加温式とした場合について説明したが、本発明はこれに限らない。電気ヒータ３は、例えば組電池２よりも冷却水流路７５に近い位置、例えば冷却水流路７５内に設けてもよい。すなわち、電気ヒータ３の発熱面で発生する熱で冷却水７５ａを加温し、これにより間接的に組電池２を加温する冷却水加温式としてもよい。

１…バッテリモジュール
２…組電池（電池）
３…電気ヒータ（ヒータ）
３１…発熱面（発熱部）
４…断熱部材
５…熱伝導部材
５１…固定部（接触部）
５２…可動部（対向部）
６…バイメタルサーモスタット（切替装置）
６２…バイメタル（状態変化部材）
６３…プランジャ
７…ヒートシンク（筐体）
７２…底板（設置部）
７３…左側壁部（冷却壁部）
７５…冷却水流路
７５ａ…冷却水（冷媒）
７６…冷却面（冷却部）

Claims (7)

1. 電池と、
   前記電池を収容しかつ冷媒によって冷却される筐体と、
   前記筐体の一部又は当該筐体に接する部材である冷却部と、を備えるバッテリモジュールであって、
   前記電池と前記冷却部との間に設けられた熱伝導部材と、
   前記電池の温度に応じて状態が変化する状態変化部材を備え、当該状態変化部材の状態に応じて、前記熱伝導部材が前記冷却部及び前記電池に接近した伝熱状態と、前記熱伝導部材が前記冷却部及び前記電池の少なくとも何れかから離隔した非伝熱状態とで切り替える切替装置と、
   前記電池と前記筐体のうち前記電池が設置される設置部との間に設けられ、前記筐体及び前記熱伝導部材よりも熱伝導率が低い断熱部材と、を備えることを特徴とするバッテリモジュール。
2. 前記筐体の内部に設けられたヒータをさらに備え、
   前記ヒータは、前記冷却部よりも前記電池に近い位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のバッテリモジュール。
3. 前記状態変化部材は、前記電池に接する部材又は前記電池に接することを特徴とする請求項１又は２に記載のバッテリモジュール。
4. 前記筐体は、内部に冷媒である冷却水が通流する冷却水流路が形成された冷却壁部を備え、
   前記冷却部は、前記冷却壁部のうち前記冷却水流路が形成されている部分の前記電池側の面であることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のバッテリモジュール。
5. 前記熱伝導部材は、前記電池と接する接触部と前記冷却部と対向する対向部とを有し、
   前記状態変化部材は、前記熱伝導部材の温度に応じて第１形状又は第２形状に変形するバイメタルであり、
   前記切替装置は、前記バイメタルと、当該バイメタルの形状の変化に応じて進退するプランジャと、を備えるバイメタルサーモスタットであり、
   前記切替装置は、前記バイメタルの形状が前記第１形状である場合には、前記対向部を前記冷却部から離隔させることによって前記熱伝導部材を前記非伝熱状態にし、前記バイメタルの形状が前記第２形状である場合には、前記対向部を前記冷却部に接近させることによって前記熱伝導部材を前記伝熱状態にすることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載のバッテリモジュール。
6. 前記バイメタルは、第１設定温度を上回ると前記第１形状から前記第２形状に変形し、前記第１設定温度より低い第２設定温度を下回ると前記第２形状から前記第１形状に変形し、
   前記第１設定温度は、充放電中における前記電池の適温範囲の上限近傍に設定され、
   前記第２設定温度は、前記適温範囲の下限近傍に設定されることを特徴とする請求項５に記載のバッテリモジュール。
7. 電池と、
   前記電池を収容しかつ冷媒によって冷却される筐体と、
   前記筐体の一部又は当該筐体に接する部材である冷却部と、を備えるバッテリモジュールであって、
   前記電池と前記冷却部との間に設けられた熱伝導部材と、
   前記電池の温度に応じて状態が変化する状態変化部材を備え、当該状態変化部材の状態に応じて、前記熱伝導部材が前記冷却部及び前記電池に接近した伝熱状態と、前記熱伝導部材が前記冷却部及び前記電池の少なくとも何れかから離隔した非伝熱状態とで切り替える切替装置と、を備え、
   前記熱伝導部材は、前記電池と接する接触部と前記冷却部と対向する対向部とを有し、
   前記状態変化部材は、前記熱伝導部材の温度に応じて第１形状又は第２形状に変形するバイメタルであり、
   前記切替装置は、前記バイメタルと、当該バイメタルの形状の変化に応じて進退するプランジャと、を備えるバイメタルサーモスタットであり、
   前記切替装置は、前記バイメタルの形状が前記第１形状である場合には、前記対向部を前記冷却部から離隔させることによって前記熱伝導部材を前記非伝熱状態にし、前記バイメタルの形状が前記第２形状である場合には、前記対向部を前記冷却部に接近させることによって前記熱伝導部材を前記伝熱状態にすることを特徴とするバッテリモジュール。

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