(57)【要約】【課題】高出力を可能とすると共に、蓄放電に伴う発熱を有効に利用しうる電池システムを提供する。【解決手段】  本発明にかかる電池システムの代表的な構成は、電池モジュール１２２を収容する電池ユニット１２０と、電池ユニット１２０内において電池モジュール１２２と熱交換しうる液体の熱媒体１３０と、熱媒体１３０を電池ユニット１２０に対して搬送する供給ポンプ１４０と、熱媒体１３０の熱を回収する熱交換器１５０と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池モジュールを収容する電池ユニットと、
前記電池ユニット内において前記電池モジュールと熱交換しうる液体の熱媒体と、
前記熱媒体を前記電池ユニットに対して搬送する供給ポンプと、
前記熱媒体の熱を回収する熱交換器と、を備えたことを特徴とする電池システム。
【請求項２】
電池モジュールを収容する電池ユニットと、
前記電池ユニット内において前記電池モジュールと熱交換しうる液体の熱媒体と、
前記熱媒体を前記電池ユニットに対して搬送する供給ポンプと、
前記電池ユニットから排出された前記熱媒体を貯留する蓄熱タンクと、
前記蓄熱タンクから排出された前記熱媒体の熱を回収する熱交換器と、
前記熱媒体を冷却する放熱器と、
を備えたことを特徴とする電池システム。
【請求項３】
前記蓄熱タンクと、前記熱交換器と、前記放熱器は、前記熱媒体の媒体経路上に前記電池ユニットと直列に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の電池システム。
【請求項４】
前記蓄熱タンクと前記放熱器は、前記電池ユニットに熱媒体を循環させる第１媒体経路に接続されており、
前記熱交換器は、前記蓄熱タンクに前記熱媒体を循環させる第２媒体経路上に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の電池システム。
【請求項５】
電池モジュールを収容する電池ユニットと、
前記電池ユニット内において前記電池モジュールと熱交換しうる液体の熱媒体と、
前記電池ユニットに供給する前記熱媒体を貯留する貯留タンクと、
前記熱媒体を前記貯留タンクから前記電池ユニットに対して搬送する供給ポンプと、
前記電池ユニットから排出された前記熱媒体を貯留する蓄熱タンクと、
前記熱媒体を前記蓄熱タンクから前記貯留タンクに対して搬送する移送ポンプと、
前記蓄熱タンクから排出された前記熱媒体の熱を回収する熱交換器と、を備えたことを特徴とする電池システム。
【請求項６】
前記貯留タンクまたは前記蓄熱タンクには、熱媒体を冷却する放熱器を備えていることを特徴とする請求項５に記載の電池システム。
【請求項７】
前記貯留タンクには、熱媒体を加熱するヒータを備えていることを特徴とする請求項５に記載の電池システム。
【請求項８】
電池モジュールを収容する電池ユニットと、
前記電池ユニット内において前記電池モジュールと熱交換しうる液体の熱媒体と、
前記熱媒体を前記電池ユニットに対して搬送する供給ポンプと、
前記熱媒体の熱を回収する熱交換器と、
前記熱媒体を冷却する放熱器と、
前記熱交換器と前記放熱器とを並列に接続する媒体経路と、
前記熱交換器と前記放熱器に流れる熱媒体の流量の配分を調整する流量調整弁とを備えていることを特徴とする電池システム。
【請求項９】
電池モジュールを収容する電池ユニットと、
前記電池ユニット内において前記電池モジュールと熱交換しうる液体の熱媒体と、
前記熱媒体を前記電池ユニットに対して搬送する供給ポンプと、
前記熱媒体の熱を回収する熱交換器と、
前記熱媒体を冷却する放熱器と、
前記熱交換器と前記放熱器とを直列に接続する媒体経路と、
前記熱交換器と前記放熱器それぞれに設けられた放熱量調整部とを備えていることを特徴とする電池システム。
【請求項１０】
前記電池ユニットは、ナトリウム−硫黄電池であることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の電池システム。
【請求項１１】
前記電池ユニットは、電気自動車の車載用電池であることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電または放電に伴って発熱する電池ユニットを用いた電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気設備に対する依存性が高まる中で、より安定した高品位の電力供給、および移動体に対する電力供給の需要が高まっている。安定した電力供給とは、停電対策や瞬低（瞬時電圧低下）などの電圧変動の回避である。また移動体として電気自動車がＣＯ２やＮＯｘを排出しないことから着目を浴びており、徐々に実用化が行われてきている。これらを解決する一つの手段として、大容量の電池システムがある。従来、施設規模の電力供給においては、電気は貯められないという概念が一般的であった。しかし電池システムの発達により、従来は考えられなかった容量の電気を溜めることができるようになってきている。
【０００３】
大容量電池（二次電池）のひとつとして、ナトリウム−硫黄電池（以下、「ＮａＳ電池」という。）があり、各種用途に対して導入が進んでいる。代表的な使用例としては施設にＮａＳ電池を設置し、安価な夜間電力を貯蔵して昼間のピーク時に放電し、負荷を平準化したり、瞬低対策や停電時の非常用電源として利用されている。また太陽光発電や風力発電などの発電機と連系することにより、発電量の不安定な自然エネルギーの安定化を図ることができる。またＮａＳ電池は小型で大容量であるため、電気自動車の電源として搭載されることも期待されている。
【０００４】
また電気自動車の電源としては、リチウム系電池（リチウムイオン、リチウムポリマーなど）、ニッケル系電池（ニッケル水素、ニッケル−カドミウムなど）、鉛蓄電池などが検討されている。
【０００５】
例えば特許文献１（特開昭６０−０４４９７２号公報）には、ＮａＳ電池の基本的な構成と動作が開示されている。ＮａＳ電池は高温作動型電池であり、活物質が溶融する３００℃〜３５０℃で作動する。このため、通常は電池モジュールが断熱容器に収納され、電気ヒータ及び電池モジュールから発生する熱で保温する構造となっている。
【０００６】
電池はいずれも化学反応を利用して電気を蓄放電するものであり、また、内部抵抗があるため、蓄放電に際して発熱を生じる。ＮａＳ電池においては電池モジュールから発生する熱も作動温度を維持するために利用されてはいるが、発熱が大きくなると断熱容器の外に放熱させ、内部温度が一定温度範囲内（３００℃〜３５０℃）になるように制御する必要がある。例えば特許文献２（特開平１０−０５５８２７号公報）には、制御機器を用いることなく電池温度に合わせて放熱を行う放熱装置が提案されている。
【０００７】
また例えばリチウムイオン電池では、過熱により化学反応が急激に促進されて発火したり、ガスが発生して破裂を招いたりするため、温度ヒューズやサーミスタを配置して安全対策を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６０−０４４９７２号公報
【特許文献２】特開平１０−０５５８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のように、従来の電池システムにおいては、急激な放電を行うと急激な発熱と温度上昇が発生する。このため、高出力の放電に制約があるという課題を有している。特に今後普及が予測される電気自動車用などの輸送車両用のバッテリは、発進加速時に急激な放電が必要となるが、上記のように高出力が抑えられてしまうことから、パワー不足となってしまう。
【００１０】
また、特許文献２のように放熱により温度上昇を防止したとしても、断熱容器内部で発生した熱は、全量断熱容器から大気に放熱している。このため、エネルギーの有効利用という観点からも大きな課題を有している。
【００１１】
そこで本発明は、高出力を可能とすると共に、蓄放電に伴う発熱を有効に利用しうる電池システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明にかかる電池システムの代表的な構成は、電池モジュールを収容する電池ユニットと、電池ユニット内において電池モジュールと熱交換しうる液体の熱媒体と、熱媒体を電池ユニットに対して搬送する供給ポンプと、熱媒体の熱を回収する熱交換器と、を備えたことを特徴とする。熱媒体としては、例えば油などの有機熱媒を用いることができる。なお電池モジュールとは、１つの単電池、または複数の単電池を直列または並列に接続してモジュール化した構成部品である。
【００１３】
上記構成によれば、熱媒体によって電池ユニット内部の温度上昇を防止すると共に、外部回路として設けた熱交換器によって熱媒体から排熱を回収することができる。これにより、高出力を可能とすると共に、蓄放電に伴う発熱を有効に利用することができる。
【００１４】
本発明にかかる電池システムの他の代表的な構成は、電池モジュールを収容する電池ユニットと、電池ユニット内において電池モジュールと熱交換しうる液体の熱媒体と、熱媒体を電池ユニットに対して搬送する供給ポンプと、電池ユニットから排出された熱媒体を貯留する蓄熱タンクと、蓄熱タンクから排出された熱媒体の熱を回収する熱交換器と、を備えたことを特徴とする。なお、供給ポンプは可変速であることが望ましい。
【００１５】
上記構成によれば、過熱された熱媒体を蓄熱タンクに貯留することにより、排熱の再利用の利便性を向上させることができる。すなわち回収できる排熱の熱量がさほど大きくない場合は十分に想定されるが、排熱を利用する際に継続的に熱を必要とするとは限らない。そこで蓄熱タンクに熱媒体を貯留することにより、ひいては熱を貯留することとなり、任意のタイミングで排熱を回収することができる。なお、より有効に電池ユニットを冷却するために、熱交換器と電池ユニットの間にさらに放熱器を備えていてもよい。
【００１６】
本発明にかかる電池システムの他の代表的な構成は、電池モジュールを収容する電池ユニットと、電池ユニット内において電池モジュールと熱交換しうる液体の熱媒体と、電池ユニットに供給する熱媒体を貯留する貯留タンクと、熱媒体を貯留タンクから電池ユニットに対して搬送する供給ポンプと、電池ユニットから排出された熱媒体を貯留する蓄熱タンクと、熱媒体を蓄熱タンクから貯留タンクに対して搬送する移送ポンプと、蓄熱タンクから排出された熱媒体の熱を回収する熱交換器と、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
上記構成によれば、熱媒体は蓄熱タンクと貯留タンクにそれぞれ貯留される。そして蓄熱タンクには高温の熱媒体を貯留することによって熱が貯留されるが、貯留タンクには排熱が回収されて低温になった熱媒体が貯留される。これにより排熱回収のための熱媒体の搬送と、電池ユニットの冷却のための熱媒体の搬送とを、独立して行うことが可能となる。したがって任意のタイミングで所望の熱搬送を行うことができ、制御性を向上させることができる。
【００１８】
なお、貯留タンクまたは蓄熱タンクには、熱媒体を冷却する放熱器を備えていることが好ましい。これにより、排熱回収を行わない場合や、回収する熱量よりも電池ユニットからの発熱が多い場合であっても、強制冷却をすることにより、電池ユニットの冷却能力を確保することができる。
【００１９】
また貯留タンクには、熱媒体を加熱するヒータを備えていることが好ましい。これにより、熱媒体が排熱回収によって低温になりすぎた場合であっても、電池ユニットを動作温度に調整することができる。
【００２０】
本発明にかかる電池システムの代表的な構成は、電池モジュールを収容する電池ユニットと、電池ユニット内において電池モジュールと熱交換しうる液体の熱媒体と、熱媒体を電池ユニットに対して搬送する供給ポンプと、熱媒体の熱を回収する熱交換器と、熱媒体を冷却する放熱器と、熱交換器と放熱器とを並列に接続する媒体経路と、熱交換器と放熱器に流れる熱媒体の流量の配分を調整する流量調整弁とを備えていることを特徴とする。
【００２１】
上記構成によれば、熱媒体の経路を２つに分岐させ、排熱回収のためには熱交換器に流通させ、単に冷却する場合には放熱器に流通させることができる。これにより熱媒体の冷却を確保しつつ、所望の熱量を回収することが可能となる。またタンクを設けないことから、設置スペースの限られる移動体への搭載に適している。
【００２２】
本発明にかかる電池システムの代表的な構成は、電池モジュールを収容する電池ユニットと、電池ユニット内において電池モジュールと熱交換しうる液体の熱媒体と、熱媒体を電池ユニットに対して搬送する供給ポンプと、熱媒体の熱を回収する熱交換器と、熱媒体を冷却する放熱器と、熱交換器と放熱器とを直列に接続する媒体経路と、熱交換器と放熱器それぞれに設けられた放熱量調整部とを備えていることを特徴とする。
【００２３】
上記構成によれば、熱交換器と放熱器に放熱量調整部を備えることにより、電池ユニットと熱交換器と放熱器を直列に接続することができる。なお、熱交換機と放熱器の直列する順序はどちらでも可能である。単純化して説明すれば、熱媒体から出すべき排熱のうち、一部を熱交換器で回収し、残りを放熱器で放熱する。このときそれぞれに放熱量調整部を設けることにより、回収熱量と放熱量を調整することができる。なお放熱量調整部は、空冷の場合にはファンの回転数を可変にすることによって実現することができ、水冷の場合にはポンプの流量を可変にすることによって実現することができる。
【００２４】
上記の電池ユニットは、ナトリウム−硫黄電池（ＮａＳ電池）であってもよい。ＮａＳ電池は充電時も放電時も発熱を生じるため、冷却することによって出力の増加を図ることができ、また排熱を回収することによって電池効率（電池の入力電力と出力電力の比）を向上させることが可能となる。
【００２５】
また上記の電池ユニットは、電気自動車の車載用電池であってもよい。エネルギー源の限られる電気自動車に本発明を適用することにより、回収した排熱を暖房の熱源とすることができる。これにより、寒冷地に対する電気自動車の普及を促進することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、電池システムの高出力を可能とすると共に、蓄放電に伴う発熱を有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１実施形態にかかる電池システムを説明する図である。
【図２】電池ユニットを説明する図である。
【図３】第２実施形態にかかる電池システムを説明する図である。
【図４】第３実施形態にかかる電池システムを説明する図である。
【図５】第４実施形態にかかる電池システムを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
［第１実施形態］
本発明にかかる電池システムの第１実施形態について説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００２９】
図１は第１実施形態にかかる電池システム１００を説明する図、図２は電池ユニット１２０を説明する図である。図１に示す電池システム１００は、本実施形態においてはＮａＳ電池である。図１に示すように、電池システム１００は、電池モジュール１２２を収容する電池ユニット１２０と、液体の熱媒体１３０と、供給ポンプ１４０と、熱媒体１３０の熱を回収する熱交換器１５０とを備えている。電池ユニット１２０、供給ポンプ１４０、および熱交換器１５０は、熱媒体１３０を流通させる媒体経路１３２によって接続されている。また供給ポンプ１４０には、電池ユニット１２０の温度を監視して供給ポンプ１４０を制御する制御部１６０が接続されている。
【００３０】
電池ユニット１２０は、図２に示すように、内部に１または複数の電池モジュール１２２を収納している。電池モジュール１２２は、単数または複数のＮａＳ単電池１２４（電池セル）を内包した構成部品（アセンブリ）である。電池モジュール１２２内に単電池１２４が複数ある場合は、単電池１２４は直列および並列に接続され、所定の電圧となるように設定されている。また電池ユニット１２０には、電池モジュール１２２を動作温度まで上昇させるヒータ１２８が備えられている。
【００３１】
本実施形態においては電池モジュール１２２は伝熱性のよいものを用いており、複数の電池モジュール１２２の全体を電池ユニット１２０のケーシング１２１によって封止している。ケーシング１２１は、断熱構造１２１ａを備えていることが好ましい。そして、電池ユニット１２０の内部であって電池モジュール１２２の周囲の空間に、熱媒体１３０が循環するように構成されている。これにより電池モジュール１２２で発生した熱は、熱媒体１３０に伝達される。
【００３２】
電池モジュール１２２の内部において単電池１２４の周囲には充填砂１２６が封入されており、異常発熱の際に火災に発展しないように配慮されている。ただし、熱媒体１３０に不燃性の液体を用いることにより、充填砂１２６の封入を省略し、または削減して、電池モジュール１２２の内部にも熱媒体１３０が循環するように構成してもよい。
【００３３】
熱媒体１３０は、電池ユニット１２０内において電池モジュール１２２と熱交換する。熱媒体１３０はＮａＳ電池の動作温度で発火しない液体であればよい。熱媒体１３０には熱媒体油やシリコン油を好適に用いることができ、例えばバーレルサーム（松村石油株式会社）、ダウサム（ザ  ダウ  ケミカル  コンパニ−）などの高分子材料を用いることができる。
【００３４】
供給ポンプ１４０は、媒体経路１３２に流れる熱媒体１３０を電池ユニット１２０に対して搬送する。供給ポンプ１４０が熱媒体１３０を送り出す流量が増加するほど、熱媒体１３０によって電池モジュール１２２が冷却される。
【００３５】
熱交換器１５０は、熱媒体１３０と外部の空気または他の冷媒との間で熱交換を行う。具体例としては、フィンを備えた熱コイルに熱媒体１３０を流通させることにより、空気と熱交換を行うことができる。さらにファンによって通風量を調節することにより、熱交換の程度を調節することができる。暖まった空気は、暖房や加熱、乾燥、給湯の熱源として利用することができる。
【００３６】
制御部１６０は、供給ポンプ１４０、ヒータ１２８、熱交換器１５０に接続され、また電池ユニット１２０の温度を監視している。まず制御部１６０は、電池ユニット１２０の温度を監視してヒータ１２８を動作させ、電池モジュール１２２を動作温度になるまで加熱する。また制御部１６０は、電池ユニット１２０の温度を監視して、供給ポンプ１４０による熱媒体１３０の搬送量を制御する（例：温度が高い場合には搬送量を増加させる）。また供給ポンプ１４０の搬送量を増加させても電池ユニット１２０の温度が下がらない場合には、熱交換器１５０のファンの回転数を増加させて、熱交換器１５０における熱交換を促進させることもできる。
【００３７】
なお、熱交換器１５０からの放熱を熱源として積極的に利用する場合、電池モジュール１２２からの発熱量を熱交換器１５０の要求量が上回ってしまう場合がある。原則としては余剰分を放熱することが想定されているが、熱交換器１５０において要求量に応じて放熱し、温度が低下した熱媒体１３０はヒータ１２８を動作させて加熱してもよい。
【００３８】
上記構成によれば、熱媒体１３０によって電池ユニット１２０内部の温度上昇を防止すると共に、外部回路として設けた熱交換器１５０によって熱媒体１３０から排熱を回収することができる。これにより、高出力を可能とすると共に、電池モジュール１２２における蓄放電に伴う発熱を有効に利用することができる。
【００３９】
特にＮａＳ電池は、充電時も放電時も発熱を生じるため、冷却することによって出力の増加を図ることができる。例えば、従来は定格出力の１．２倍程度に制限されていた放電倍率を、１．５倍以上に増加することが可能となる。このように電池利用の制約条件が緩和されることにより、急速な蓄放電が可能となることから、自然エネルギー併用など不安定な出力変動への適応性が向上する。また、急激な放電が必要とされる電気自動車への適用もさらに有利となる。また、排熱を回収することによって、従来は９０％弱であった電池効率（電池の入力電力と出力電力の比）を、さらに数％ほど向上させることが可能となる。
【００４０】
［第２実施形態］
本発明にかかる電池システムの第２実施形態について説明する。図３は第２実施形態にかかる電池システムを説明する図であって、上記第１実施形態と説明の重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００４１】
上記第１実施形態は、電池ユニット１２０から排出された熱媒体１３０は、媒体経路１３２を滞りなく搬送されて循環する構成であった。それに対し本実施形態は、熱交換器１５０の上流側に蓄熱タンク２１０を設けた例である。
【００４２】
図３（ａ）に示す電池システム１０２は、上記第１実施形態に示した電池システム１００に加えて、蓄熱タンク２１０と放熱器１７０とをさらに備えている。
【００４３】
蓄熱タンク２１０は、電池ユニット１２０と熱交換器１５０の間の経路に配置されており、電池ユニット１２０から排出された熱媒体１３０を貯留する。したがって熱交換器１５０は、蓄熱タンク２１０から排出された熱媒体１３０の熱を外部と熱交換する。この熱媒体１３０は、電池モジュール１２２から生じる発熱によって高温になっている。したがって蓄熱タンク２１０には高温の熱媒体１３０が蓄積されるということは、すなわち熱が蓄積されることを意味する。
【００４４】
上記構成によれば、過熱した熱媒体１３０を蓄熱タンク２１０に貯留することにより、排熱の再利用の利便性を向上させることができる。すなわち回収できる排熱の熱量がさほど大きくない場合は十分に想定されるが、一方、排熱を利用する際に継続的に熱を必要とするとは限らない。そこで蓄熱タンク２１０に熱媒体１３０を貯留することにより、ひいては熱を貯留することとなり、熱容量を増大させて任意のタイミングで排熱を回収することができる。
【００４５】
放熱器１７０は、熱交換器１５０と同様に外部の空気等と熱交換を行う。熱交換器１５０との違いは、排熱を利用するか放出するかの違いである。放熱器１７０は、熱交換器１５０において所望の熱量を回収した後に、まだ熱媒体１３０の温度が高い場合に積極的に動作させて、熱媒体１３０を冷却する。このように第２の放熱手段を設けたことにより、熱交換器１５０において必ずしも放熱（熱回収）する必要がなくなり、熱源としての自由度を向上させることができる。
【００４６】
図３（ｂ）に示す電池システム１０４は、熱交換器１５０を蓄熱タンク２１０と電池ユニット１２０の媒体経路１３２上に設けず、別途に蓄熱タンク２１０に対して循環する第２媒体経路１３４上に設けた例である。
【００４７】
図３（ｂ）に示すように、媒体経路１３２上には、電池システム１０２、蓄熱タンク２１０、放熱器１７０、供給ポンプ１４０が配置されている。これにより媒体経路１３２によって電池ユニット１２０に熱媒体１３０を循環させる第１媒体経路が形成され、電池モジュール１２２において生じた発熱は、必要に応じて放熱器１７０で冷却し、電池効率を向上させる機能を有している。
【００４８】
また蓄熱タンク２１０には、移送ポンプ１４２、熱交換器１５０を通って蓄熱タンク２１０に熱媒体１３０を循環させる第２媒体経路１３４が形成されている。また移送ポンプ１４２および熱交換器１５０には、これらの動作を制御する回収制御部１６２が接続されている。
【００４９】
回収制御部１６２は、熱交換器１５０における熱交換に対する外部からの要求量（例えば暖房の温度設定）に対し、移送ポンプ１４２による熱媒体１３０の搬送量と、熱交換器１５０におけるファンの回転数を制御する。例えば、蓄熱タンク２１０に蓄積されている熱媒体１３０の温度が低い場合には移送ポンプ１４２の搬送量を増加させ、外気温と設定温度の差が大きいときにはファンの回転数を増加させることができる。
【００５０】
上記構成によれば、電池モジュール１２２を冷却するための制御と、熱交換器１５０による排熱回収の制御が独立している。これは、蓄熱タンク２１０に大量の熱媒体１３０が貯留していることにより、蓄熱タンク２１０を間接的な熱源と見なすことができ、別系統の熱媒体１３０の循環で熱回収が可能となるものである。そしてこの構成によっても、温度が低下した熱媒体によって電池モジュール１２２を冷却することができると共に、電池モジュール１２２から生じた発熱を回収して有効利用することができる。
【００５１】
［第３実施形態］
本発明にかかる電池システムの第３実施形態について説明する。図４は第３実施形態にかかる電池システムを説明する図であって、上記第１または第２実施形態と説明の重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００５２】
上記第２実施形態においては、媒体経路１３２上に熱媒体１３０を貯留させるタンクを一つ設けた例について説明した。第３実施形態は、さらにもう一つのタンクを設けた例である。
【００５３】
図４に示す電池システム１０６は、媒体経路１３２上に、蓄熱タンク２１０、移送ポンプ１４２、熱交換器１５０、貯留タンク２２０、供給ポンプ１４０を備えている。また蓄熱タンク２１０には放熱器２１２が別系統として接続され、貯留タンク２２０には放熱器１７０が別系統として接続されている。
【００５４】
貯留タンク２２０は、蓄熱タンク２１０と同様に、媒体経路１３２を流れる熱媒体１３０を貯留する。貯留タンク２２０は熱交換器１５０と電池ユニット１２０の間に配置されており、供給ポンプ１４０は熱媒体１３０を貯留タンク２２０から電池ユニット１２０へと搬送する。すなわち、電池ユニット１２０に搬送される熱媒体１３０は、貯留タンク２２０に貯留された熱媒体１３０の温度となる。
【００５５】
移送ポンプ１４２は、熱交換器１５０と同様に、蓄熱タンク２１０と貯留タンク２２０の間に配置されている。移送ポンプ１４２が動作することにより、蓄熱タンク２１０内の熱媒体１３０を、熱交換器１５０を通過させて、貯留タンク２２０へと搬送することができる。すなわち、熱交換器１５０で外部と熱交換する熱媒体１３０は、蓄熱タンク２１０に貯留された熱媒体１３０の温度となる。
【００５６】
ここで蓄熱タンク２１０と貯留タンク２２０は、その容量が可変である。具体例としては、蓄熱タンク２１０および貯留タンク２２０に対する媒体経路１３２の接続口は下部にあり、これらのタンクの上部に不活性ガスを封入することで、容量を可変にすることができる。これにより、供給ポンプ１４０と移送ポンプ１４２はある程度の範囲内（蓄熱タンク２１０および貯留タンク２２０の容量の範囲内）で独立して動作することができる。
【００５７】
なお、図において制御部１６０は、図面が煩雑になるために電気的接続を示す破線を描いていないが、上記各実施形態で説明したように制御の必要なポンプやファン、ヒータなどには適宜接続されているものとする。
【００５８】
上記構成によれば、制御部１６０は、蓄放電による発熱によって電池ユニット１２０の温度が上昇すると、供給ポンプ１４０の流量を増やして、貯留タンク２２０に貯留されている熱媒体１３０によって電池ユニット１２０を冷却する。これにより電池ユニット１２０の電池効率を向上させることができると共に、高温になった熱媒体１３０が蓄熱タンク２１０に貯留される。
【００５９】
そして制御部１６０は、熱交換器１５０における熱交換に対する外部からの要求量に対し、移送ポンプ１４２による熱媒体１３０の搬送量と、熱交換器１５０におけるファンの回転数を制御する。これにより、暖房として排熱を有益に回収すると共に、低温になった熱媒体１３０が貯留タンク２２０に貯留される。
【００６０】
すなわち、蓄熱タンク２１０には高温の熱媒体１３０を貯留することによって熱が貯留されるが、貯留タンク２２０には排熱が回収されて低温になった熱媒体１３０が貯留される。このように、排熱回収のための熱媒体１３０の搬送と、電池ユニット１２０の冷却のための熱媒体１３０の搬送とを、独立して行うことが可能となる。したがって任意のタイミングで所望の熱搬送を行うことができ、制御性を向上させることができる。
【００６１】
なお、貯留タンク２２０および蓄熱タンク２１０に、熱媒体１３０を冷却する放熱器１７０、２１２を備えていることにより、排熱回収を行わない場合や、回収する熱量よりも電池ユニットからの発熱が多い場合であっても、強制冷却をすることができる。これにより、熱媒体１３０による電池ユニット１２０の冷却能力を確保することができる。
【００６２】
また熱媒体１３０が排熱回収によって低温になりすぎた場合には、貯留タンク２２０に備えたヒータ１２８によって熱媒体１３０を過熱することにより、電池ユニット１２０の動作温度を確保することができる。
【００６３】
［第４実施形態］
本発明にかかる電池システムの第４実施形態について説明する。図５は第４実施形態にかかる電池システムを説明する図であって、上記各実施形態と説明の重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００６４】
上記各実施形態において電池システム１００〜１０６は、施設に設置されたＮａＳ電池であるとして説明した。本実施形態にかかる電池システム１０８、１１０は、電気自動車１１２に搭載された車載用電池である。
【００６５】
図５（ａ）に示す電池システム１０８は、電池ユニット１２０と、熱交換器１５０と、放熱器１７０と、供給ポンプ１４０、および流量調整弁１８０を備えている。
【００６６】
供給ポンプ１４０は電池ユニット１２０に接続された媒体経路１３６ａ上にあり、電池ユニット１２０に対して熱媒体１３０を搬送する。ここで媒体経路１３６ａは媒体経路１３６ｂ、１３６ｃに分岐しており、熱交換器１５０と放熱器１７０とを並列に接続している。媒体経路１３６ｂ、１３６ｃは、電池ユニット１２０に対して供給ポンプ１４０より上流側で合流している。
【００６７】
流量調整弁１８０は媒体経路１３６ｂ、１３６ｃの一方に配置されており、供給ポンプ１４０によって搬送される熱媒体１３０の流量の配分を調節する。なお図５（ａ）では熱交換器１５０に接続される媒体経路１３６ｂ上に流量調整弁１８０を配置して例示しているが、媒体経路１３６ｃ上に配置してもよい。
【００６８】
制御部１６０は、電池ユニット１２０の温度に応じて、これを適温に冷却しうるように供給ポンプ１４０の流量を調節する。そして熱交換器１５０における熱交換に対する外部からの要求量に対し、必要な熱量の分の熱媒体１３０が熱交換器１５０に流れるように流量調整弁１８０の開度を調節する。すなわち、熱媒体１３０の経路を２つに分岐させ、排熱回収のためには熱交換器１５０に流通させ、単に冷却する場合には放熱器１７０に流通させる。
【００６９】
図５（ｂ）に示す電池システム１１０は、電池ユニット１２０と、熱交換器１５０と、放熱器１７０と、供給ポンプ１４０を備えている。図５（ａ）に示した電池システム１０８と比較すると、熱交換器１５０と放熱器１７０が媒体経路１３６上に直列に配置されており、流量調整弁１８０を備えていない。
【００７０】
電池システム１１０の構成によれば、制御部１６０は、電池ユニット１２０の温度に応じて、これを適温に冷却しうるように供給ポンプ１４０の流量を調節する。そして熱交換器１５０における熱交換に対する外部からの要求量に対し、必要分の熱量が熱交換器１５０から放熱されるように、熱交換器１５０の放熱量調整部であるファン１５０ａの回転数を制御する。またこれに対応して放熱器１７０の放熱量調整部であるファン１７０ａの回転数を制御して、最終的に熱媒体１３０の温度を調節する。
【００７１】
このように、熱交換器１５０と放熱器１７０の放熱量を調節することにより、媒体経路１３６を分岐させることなく排熱の一部を熱源として回収することができる。したがって配管を設置するスペースが削減できることから装置全体を小型化することができ、搭載スペースが極めて限られた電気自動車１１２においても、好適に本発明を適用することができる。
【００７２】
上記構成によれば、熱媒体１３０の冷却を確保しつつ、所望の熱量を回収することが可能となる。またタンクを設けないことから、設置スペースの限られる電気自動車などの移動体への搭載に好適である。
【００７３】
なお電気自動車に搭載する場合においては、ＮａＳ電池に限らず、リチウムイオン電池などの他の電池を用いることもできる。リチウムイオン電池等においても発進や加速により急激な放電を行うと急激な発熱と温度上昇が発生するため、冷却によって高出力が可能となり、また排熱を有益に回収することが可能となる。
【００７４】
また上記のように電気自動車に本発明を適用することにより、エネルギー源の限られる電気自動車において、回収した排熱を暖房の熱源とすることができる。これにより、寒冷地に対する電気自動車の普及を促進することができる。
【００７５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、充電または放電に伴って発熱する電池ユニットを用いた電池システムとして利用することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１００、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０  …電池システム
１１２  …電気自動車
１２０  …電池ユニット
１２１  …ケーシング
１２１ａ  …断熱構造
１２２  …電池モジュール
１２４  …単電池
１２６  …充填砂
１２８  …ヒータ
１３０  …熱媒体
１３２、１３４、１３６  …媒体経路
１４０  …供給ポンプ
１４２  …移送ポンプ
１５０  …熱交換器
１６０  …制御部
１６２  …回収制御部
１７０、２１２  …放熱器
１８０  …流量調整弁
２１０  …蓄熱タンク
２２０  …貯留タンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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