(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を走行させる駆動源であるモータと、
前記モータに電力を供給する化学電池である高容量型組電池および高出力型組電池と、
前記車両に設けられた座席のうち、最も前方に配置された乗員座席と、
前記乗員座席の前方から前記乗員座席を含むスペースに向けて、車内の温度調節に用いられる空気を供給する空調システムと、を有し、
前記高出力型組電池は、前記高容量型組電池よりも大きな電流で充放電が可能であり、
前記高容量型組電池は、前記高出力型組電池よりも大きなエネルギ容量を有するとともに、前記高出力型組電池よりも入出力性能又は／及び容量維持率に対する温度の影響が大きく、
前記高容量型組電池は、前記モータによる車両走行を行わせるために前記高出力型組電池よりも前記モータに電力を供給し、
前記高容量型組電池は、前記高出力型組電池よりも前記乗員座席に近い位置に配置されていることを特徴とする車両。
【請求項２】
前記車両を走行させる駆動源であるエンジンと、
前記高出力型組電池および前記高容量型組電池から出力された直流電力を交流電力に変換し、交流電力を前記モータに出力するインバータと、を有しており、
前記エンジンおよび前記インバータは、乗員が乗車するスペースよりも前記車両の前方に設けられたスペースに収容されていることを特徴とする請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記高容量型組電池は、前記乗員座席の後端部よりも前記車両の前方に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両。
【請求項４】
前記高出力型組電池は、前記乗員座席の後端部よりも前記車両の後方に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の車両。
【請求項５】
前記乗員座席よりも前記車両の後方に配置された後部座席を有しており、
前記高出力型組電池は、前記後部座席の下部に形成されたスペースに配置されていることを特徴とする請求項４に記載の車両。
【請求項６】
前記高出力型組電池は、前記車両の後部に位置するラゲッジスペースの周囲に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の車両。
【請求項７】
前記高出力型組電池の前記化学電池は、ニッケル水素電池又はリチウムイオン電池であり、
前記高容量型組電池の前記化学電池は、ニッケル水素電池又はリチウムイオン電池であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特性が異なる複数の組電池を備えた車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の技術では、車両に搭載される２つの電池パックを互いに異なる位置に配置し、乗員に与える熱的影響が大きい側の電池パックの駆動比率を、残りの電池パックの駆動比率よりも高くしている。
【０００３】
特許文献２には、高エネルギ形電池および高出力形電池を搭載した車両が記載されている。ここで、高エネルギ形電池は、車両の走行エネルギを確保するために用いられている。また、高出力形電池は、車両を加速するときの短時間における大電流の供給を確保したり、車両を減速するときの短時間における大電流の吸収を確保したりするために用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２４００９４号公報
【特許文献２】特開平１０−２８５８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
互いに異なる特性を有する２つの二次電池を車両に搭載するとき、各二次電池を配置する位置によっては、各二次電池が有する特性が十分に発揮されないことがある。特許文献２では、互いに異なる特性を有する高エネルギ形電池および高出力形電池を用いることが記載されているが、これらの電池を車両に搭載するときの位置関係については、何ら開示していない。
【０００６】
一方、特許文献１では、２つの電池パックを車両上の互いに異なる位置に配置しているが、これらの電池パックは、同一の構成となっており、互いに異なる特性を有するものではない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明である車両は、車両を走行させる駆動源であるモータと、モータに電力を供給する化学電池である高容量型組電池および高出力型組電池と、車両に設けられた座席のうち、最も前方に配置された乗員座席と、を有する。高出力型組電池は、高容量型組電池よりも大きな電流で充放電が可能である。高容量型組電池は、高出力型組電池よりも大きなエネルギ容量を有し、高容量型組電池は、高出力型組電池よりもモータに電力を供給する。ここで、高容量型組電池は、高出力型組電池よりも乗員座席に近い位置に配置されている。
【０００８】
本発明の車両では、高出力型組電池および高容量型組電池を搭載することにより、高出力型組電池を用いて車両の走行性能を確保することができるとともに、高容量型組電池を用いて車両の走行距離を確保することができる。すなわち、高出力型組電池および高容量型組電池をそれぞれ制御することにより、走行性能および走行距離の関係として、所望の関係を満足させることができ、車両の商品価値を向上させることができる。
【０００９】
高出力型組電池は、例えば、高容量型組電池を用いて車両を走行させているときに、車両の要求出力に応じて、モータに電力を供給することができる。高出力型組電池では、高容量型組電池よりも大きな電流で放電を行うことができ、瞬間的な出力を確保することができる。このため、車両に要求される出力が、高容量型組電池の出力よりも高くなったときには、高出力型組電池の出力を用いることにより、不足分の出力を補うことができる。これにより、アクセルペダルの操作に応じた車両の走行を行うことができ、ドライバビリティを向上させることができる。
【００１０】
高容量型組電池は、モータに電力を供給して車両を走行させることができる。高容量型組電池は、高出力型組電池よりも大きなエネルギ容量を有しているため、高容量型組電池の出力を用いて、車両を走行させ続けることができる。ここで、エンジンを備えた車両であれば、高容量型組電池を用いることにより、エンジンの始動を抑制して、燃費を向上させることができる。また、エンジンを備えていない車両では、車両を走行させるためのエネルギとして、主に、高容量型組電池の出力を用いることができる。
【００１１】
高出力型組電池を構成する化学電池（二次電池）の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることも考えられるが、電気二重層キャパシタでは、電力を蓄える能力が化学電池よりも低いため、車両には好適に用いることができない。車両の制動時には、モータが生成した回生電力を蓄える必要があるが、電気二重層キャパシタは、化学電池と比べて、回生電力を十分に蓄えることができない。
【００１２】
このため、本発明では、高出力型組電池を化学電池で構成している。これにより、高出力型組電池および高容量型組電池を用いて、回生電力を無駄なく回収することができる。ここで、化学電池としては、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池を用いることができる。
【００１３】
また、本発明では、高容量型組電池が高出力型組電池よりも乗員座席に近い位置に配置されている。このため、乗員座席の周辺に存在する空気は、高出力型組電池よりも高容量型組電池に導かれやすくなる。ここで、乗員座席には、運転者が座る座席が含まれ、乗員座席の周辺に存在する空気は、化学電池の温度調節に適した温度となりやすい。例えば、乗員が乗車するスペース（乗車スペースという）の温度が上昇すれば、運転者が車両のサイドウインドを開けることなどにより、乗車スペースの温度を低下させることができる。このとき、乗員座席の周辺には、冷却用の空気が取り込まれやすくなる。
【００１４】
乗車スペースの温度が上昇していれば、高容量型組電池の温度も上昇しやすくなる。このため、乗員座席の周辺に取り込まれた冷却用の空気を高容量型組電池に供給することにより、高容量型組電池の温度上昇を抑制することができる。
【００１５】
高容量型組電池は、高出力型組電池よりも大きなエネルギ容量を有する構成となっており、この構成によれば、高容量型組電池は、高出力型組電池よりも温度依存性が高くなってしまう。すなわち、温度が低下したとき、高容量型組電池を充放電するときの電力（入出力性能）は、高出力型組電池を充放電するときの電力（入出力性能）よりも低下しやすくなる。また、温度が上昇したとき、高容量型組電池の容量維持率は、高出力型組電池の容量維持率よりも低下しやすくなる。容量維持率は、初期状態の容量に対する使用後（劣化後）の容量の比率を示し、容量維持率が低下するほど、組電池が劣化することになる。
【００１６】
高容量型組電池は、高出力型組電池よりも温度依存性が高いため、高出力型組電池よりも高容量型組電池の温度調節を優先させる必要がある。また、高容量型組電池は、高出力型組電池よりもモータに電力を供給するため、高容量型組電池の入出力性能が低下したり、高容量型組電池の劣化が進行したりすると、車両の性能が低下してしまう。本発明では、上述したように、化学電池の温度調節に適した空気を高容量型組電池に供給しやすいため、高容量型組電池の温度調節を効率良く行うことができる。
【００１７】
乗員座席の周辺に高出力型組電池および高容量型組電池を配置しようとすると、これらの組電池が互いに干渉して配置しにくくなってしまったり、乗車スペースを必要以上に狭めたりしてしまう。そこで、本発明では、乗員座席に近い位置に高容量型組電池を配置するとともに、乗員座席から遠い位置に高出力型組電池を配置するようにしている。これにより、車両の限られたスペースにおいて、高容量型組電池および高出力型組電池を容易に配置することができる。
【００１８】
ここで、乗員座席から離れた位置に高出力型組電池を配置すると、乗員座席の周辺に存在する空気、言い換えれば、二次電池の温度調節に適した空気を高出力型組電池に供給し難くなる。しかし、高出力型組電池は、高容量型組電池よりも温度依存性が低いため、乗員座席から離れた位置に高出力型組電池を配置したとしても、温度の低下によって高出力型組電池の入出力性能が低下したり、温度の上昇によって高出力型組電池の劣化が進行したりしにくい。
【００１９】
上述したように、本発明によれば、入出力性能の低下および劣化の進行を抑制できる環境（搭載位置）に高容量型組電池および高出力型組電池を適切に配置することができる。これにより、高容量型組電池が有する特性（走行距離を確保する特性）と、高出力型組電池が有する特性（走行性能を確保する特性）とを十分に発揮させることができ、車両に要求される性能を十分に発揮させることができる。
【００２０】
車両に搭載された空調システムを用いれば、乗員座席の周辺における温度を調節しやすくなり、高容量型組電池の温度も調節しやすくなる。空調システムは、乗員座席の周辺に向けて、車内の温度調節に用いられる空気を供給するために用いられる。
【００２１】
例えば、乗車スペースの温度が上昇していれば、空調システムから冷却用の空気を供給することにより、乗員座席の周辺における温度を低下させることができる。ここで、乗車スペースの温度が上昇していれば、高容量型組電池の放熱性が低下し、高容量型組電池の温度も上昇しやすくなる。このため、空調システムからの冷却用の空気を高容量型組電池に導くことにより、高容量型組電池の温度上昇を抑制しやすくなる。
【００２２】
また、乗車スペースの温度が低下していれば、空調システムから暖房用の空気を供給することにより、乗員座席の周辺における温度を上昇させることができる。ここで、乗車スペースの温度が低下していれば、高容量型組電池の温度も低下しやすいため、空調システムからの暖房用の空気を高容量型組電池に導くことにより、高容量型組電池の温度低下を抑制しやすくなる。
【００２３】
空調システムは、一般的には、エンジンが収容されたスペースおよび乗車スペースを仕切るダッシュボードに配置される。高容量型組電池は、高出力型組電池よりも乗員座席に近い位置に配置されるため、空調システムの近くに配置されることになる。高容量型組電池を、高出力型組電池よりも空調システムの近くに配置することにより、空調システムから供給される温度調節用の空気を高容量型組電池に効率良く導くことができる。
【００２４】
温度調節用の空気の移動経路が長くなるほど、移動経路上での熱交換によって、空気の温度調節能力が低下してしまう。上述したように、空調システムの近くに高容量型組電池を配置しておけば、空気の温度調節能力を低下させずに、空調システムから高容量型組電池に空気を供給することができる。これにより、温度調節能力を備えた空気を用いて、高容量型組電池の温度調節を効率良く行うことができる。
【００２５】
車両には、エンジンおよびインバータを搭載することができる。インバータは、高出力型組電池および高容量型組電池から出力された直流電力を交流電力に変換し、交流電力をモータ（交流モータ）に出力するために用いられる。ここで、エンジンおよびインバータは、乗員が乗車するスペースよりも車両の前方に設けられたスペースに収容することができる。高容量型組電池は、高出力型組電池よりも乗員座席に近い位置に配置されているため、上述したようにインバータを配置したときには、高容量型組電池は、高出力型組電池よりもインバータに近い位置に配置されることになる。
【００２６】
高容量型組電池をインバータに近づけて配置することにより、高容量型組電池およびインバータを接続するケーブルを短縮することができる。インバータを動作させると、この動作に応じてケーブルから電磁波が発生することがあるが、ケーブルを短縮できれば、電磁波の発生を抑制することができる。電磁波が乗車スペースに到達すると、乗車スペースで用いられる電子機器にノイズを発生させてしまう。例えば、テレビやラジオなどを使用するときには、電磁波によってノイズが発生してしまう。
【００２７】
本発明によれば、電磁波を抑制することができるため、ノイズの発生を抑制することができる。また、電磁波を遮蔽する部材（遮蔽部材という）をケーブルに取り付けるときには、ケーブルを短縮できる分だけ、遮蔽部材を小型化することができ、遮蔽部材に関するコストを低減することができる。
【００２８】
高容量型組電池は、乗員座席の後端部よりも車両の前方に配置することができる。これにより、乗員座席の周辺に存在する空気を高容量型組電池に導きやすくすることができる。一方、高出力型組電池は、乗員座席の後端部よりも車両の後方に配置することができる。乗員座席の後端部を基準として、車両の前方および後方に、高容量型組電池および高出力型組電池をそれぞれ配置することにより、車両の重量バランスを整えることができる。
【００２９】
乗員座席よりも車両の後方に後部座席が配置されているとき、高出力型組電池は、後部座席の下部に形成されたスペースに配置することができる。後部座席の下部に形成されたスペースは、デッドスペースとなりやすいため、このスペースに高出力型組電池を配置することにより、車両の限られたスペースを効率良く利用することができる。
【００３０】
また、高出力型組電池は、車両の後部に位置するラゲッジスペースの周囲に配置することができる。ラゲッジスペースは、荷物などを載せるための専用スペースである。乗車スペースおよびラゲッジスペースは、互いに仕切られていてもよいし、互いに繋がっていてもよい。ラゲッジスペースに高出力型組電池を配置したときには、ラゲッジスペースから高出力型組電池にアクセスしやすくなり、高出力型組電池のメンテナンスを容易に行うことができる。
【００３１】
後部座席およびラゲッジスペースが車両の前後方向において並んでいるときには、後部座席の背面に沿って高出力型組電池を配置することができる。これにより、ラゲッジスペースの隅に高出力型組電池を寄せて配置することができ、ラゲッジスペースを使いやすいスペースとすることができる。また、ラゲッジスペースにおいて、車両ボディの一部であるフロアパネルに凹部が設けられているときには、凹部に高出力型組電池を収容することができる。これにより、凹部よりも車両の上方にラゲッジスペースを確保でき、高出力型組電池の配置によって、ラゲッジスペースが制限されてしまうのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】電池システムの構成を示す図である。
【図２】高出力型組電池で用いられる単電池（二次電池）の外観図である。
【図３】高出力型組電池の外観図である。
【図４】高容量型組電池で用いられる単電池（二次電池）の外観図である。
【図５】高容量型組電池で用いられる電池ブロックの外観図である。
【図６】高出力型組電池の単電池（二次電池）で用いられる発電要素の構成を示す図である。
【図７】高容量型組電池の単電池（二次電池）で用いられる発電要素の構成を示す図である。
【図８】単電池の出力および温度の関係を示す図である。
【図９】単電池の容量維持率および温度の関係を示す図である。
【図１０】出力（走行性能）および容量（走行距離）の対応関係を示す図である。
【図１１】高出力型組電池および高容量型組電池の搭載位置を説明する図である。
【図１２】高容量型組電池の搭載位置を説明する図である。
【図１３】高容量型組電池の搭載位置を説明する図である。
【図１４】高出力型組電池の搭載位置を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００３４】
本実施例における電池システムについて、図１を用いて説明する。図１は、電池システムの構成を示す概略図である。本実施例の電池システムは、車両に搭載されている。図１において、実線で示す接続は、電気的な接続を表し、点線で示す接続は、機械的な接続を表す。
【００３５】
電池システムは、電気的に並列に接続された高出力型組電池１０および高容量型組電池２０を有する。高出力型組電池１０の正極端子およびインバータ３１は、正極ライン（ケーブル）ＰＬ１を介して接続され、高出力型組電池１０の負極端子およびインバータ３１は、負極ライン（ケーブル）ＮＬ１を介して接続されている。正極ラインＰＬ１には、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１が設けられており、負極ラインＮＬ１には、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇ１が設けられている。インバータ３１は、高出力型組電池１０から供給された直流電力を交流電力に変換する。
【００３６】
高容量型組電池２０の正極端子およびインバータ３１は、正極ライン（ケーブル）ＰＬ２を介して接続され、高容量型組電池２０の負極端子およびインバータ３１は、負極ライン（ケーブル）ＮＬ２を介して接続されている。正極ラインＰＬ２には、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ２が設けられており、負極ラインＮＬ２には、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇ２が設けられている。インバータ３１は、高容量型組電池２０から供給された直流電力を交流電力に変換する。
【００３７】
インバータ３１には、モータ・ジェネレータ３２（交流モータ）が接続されており、モータ・ジェネレータ３２は、インバータ３１から供給された交流電力を受けて、車両を走行させるための運動エネルギを生成する。モータ・ジェネレータ３２は、車輪３３と接続されている。また、車輪３３には、エンジン３４が接続されており、エンジン３４で生成された運動エネルギが車輪３３に伝達される。これにより、組電池１０，２０やエンジン３４の出力を用いて、車両を走行させることができる。エンジン３４は、高出力型組電池１０の出力を用いて始動させることができる。
【００３８】
車両を減速させたり、停止させたりするとき、モータ・ジェネレータ３２は、車両の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギ（交流電力）に変換する。インバータ３１は、モータ・ジェネレータ３２が生成した交流電力を直流電力に変換して、組電池１０，２０に供給する。これにより、組電池１０，２０は、回生電力を蓄えることができる。
【００３９】
コントローラ３５は、インバータ３１およびモータ・ジェネレータ３２のそれぞれに制御信号を出力して、インバータ３１およびモータ・ジェネレータ３２の駆動を制御する。また、コントローラ３５は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２，ＳＭＲ−Ｇ１，ＳＭＲ−Ｇ２のそれぞれに制御信号を出力することにより、各システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２，ＳＭＲ−Ｇ１，ＳＭＲ−Ｇ２をオンおよびオフの間で切り替える。
【００４０】
システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｇ１がオンであるとき、高出力型組電池１０の充放電を行うことができ、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｇ１がオフであるとき、高出力型組電池１０の充放電が行われない。システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ２，ＳＭＲ−Ｇ２がオンであるとき、高容量型組電池２０の充放電を行うことができ、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ２，ＳＭＲ−Ｇ２がオフであるとき、高容量型組電池２０の充放電が行われない。
【００４１】
本実施例では、組電池１０，２０をインバータ３１に接続しているが、これに限るものではない。具体的には、組電池１０，２０の少なくとも一方およびインバータ３１の間の電流経路に、昇圧回路を配置することができる。これにより、昇圧回路は、組電池１０，２０の少なくとも一方における出力電圧を昇圧し、昇圧後の電力をインバータ３１に供給することができる。また、昇圧回路は、インバータ３１の出力電圧を降圧し、降圧後の電力を組電池１０，２０の少なくとも一方に供給することができる。
【００４２】
本実施例の車両では、車両を走行させるための動力源として、組電池１０，２０だけでなく、エンジン３４も備えている。エンジン３４としては、ガソリン、ディーゼル燃料又はバイオ燃料を用いるものがある。
【００４３】
本実施例の車両では、高出力型組電池１０の出力や高容量型組電池２０の出力だけを用いて、車両を走行させることができる。この走行モードを、ＥＶ（Electric Vehicle）走行モードという。例えば、充電状態（ＳＯＣ：State of Charge）が１００％付近から０％付近に到達するまで、高容量型組電池２０を放電させて、車両を走行させることができる。ＳＯＣとは、満充電容量に対する現在の充電容量の割合である。
【００４４】
高容量型組電池２０のＳＯＣが０％付近に到達した後は、外部電源を用いて、高容量型組電池２０を充電することができる。外部電源とは、車両の外部において、車両とは別に設けられた電源であり、外部電源としては、例えば、商用電源を用いることができる。商用電源を用いるときには、交流電力を直流電力に変換する充電器が必要となる。充電器は、車両の外部において、車両とは別に設けることもできるし、図１に示す電池システムに追加することもできる。
【００４５】
ＥＶ走行モードにおいて、運転者がアクセルペダルを操作して、車両の要求出力が上昇したときには、高容量型組電池２０の出力だけでなく、高出力型組電池１０の出力も用いて、車両を走行させることができる。高容量型組電池２０および高出力型組電池１０を併用することにより、アクセルペダルの操作に応じた電池出力を確保することができ、ドライバビリティを向上させることができる。
【００４６】
また、高容量型組電池２０のＳＯＣが０％付近に到達した後では、高出力型組電池１０およびエンジン３４を併用して、車両を走行させることができる。この走行モードを、ＨＶ（Hybrid Vehicle）走行モードという。ＨＶ走行モードでは、エンジン３４の出力だけでなく、高出力型組電池１０の出力も用いて、車両を走行させることができる。エンジン３４および高出力型組電池１０を併用することにより、アクセルペダルの操作に応じた出力を確保することができ、ドライバビリティを向上させることができる。
【００４７】
また、ＨＶ走行モードでは、例えば、高出力型組電池１０のＳＯＣが、予め定めた基準ＳＯＣに沿って変化するように、高出力型組電池１０の充放電を制御することができる。例えば、高出力型組電池１０のＳＯＣが基準ＳＯＣよりも高いときには、高出力型組電池１０を放電して、高出力型組電池１０のＳＯＣを基準ＳＯＣに近づけることができる。また、高出力型組電池１０のＳＯＣが基準ＳＯＣよりも低いときには、高出力型組電池１０を充電して、高出力型組電池１０のＳＯＣを基準ＳＯＣに近づけることができる。
【００４８】
ＨＶ走行モードでは、高出力型組電池１０だけではなく、高容量型組電池２０も用いることができる。例えば、ＥＶ走行モードでの走行を終了させるときに、高容量型組電池２０の容量を残しておき、ＨＶ走行モードにおいて、高容量型組電池２０を放電させることができる。また、ＨＶ走行モードにおいて、回生電力を高容量型組電池２０に蓄えることもできる。
【００４９】
上述したように、高容量型組電池２０は、主にＥＶ走行モードで用いることができ、高出力型組電池１０は、主にＨＶ走行モードで用いることができる。高容量型組電池２０を主にＥＶ走行モードで用いることとは、以下の２つの場合を意味する。
【００５０】
第１として、ＥＶ走行モードにおいて、高容量型組電池２０の使用頻度が、高出力型組電池１０の使用頻度よりも高いことを意味する。第２として、ＥＶ走行モードにおいて、高容量型組電池２０および高出力型組電池１０を併用するときには、車両の走行に用いられた総電力のうち、高容量型組電池２０の出力電力が占める割合が、高出力型組電池１０の出力電力が占める割合よりも高いことを意味する。ここでの総電力とは、瞬間的な電力ではなく、所定の走行時間又は走行距離における電力である。
【００５１】
高出力型組電池１０は、図１に示すように、電気的に直列に接続された複数の単電池１１を有している。単電池１１は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池（化学電池）である。高出力型組電池１０を構成する単電池１１の数は、高出力型組電池１０の要求出力などを考慮して適宜設定することができる。単電池１１としては、例えば、図２に示すように、いわゆる角型の単電池を用いることができる。角型の単電池とは、電池の外形が直方体に沿って形成された単電池である。
【００５２】
図２において、単電池１１は、直方体に沿って形成された電池ケース１１ａを有しており、電池ケース１１ａは、充放電を行う発電要素を収容している。発電要素は、正極素子と、負極素子と、正極素子および負極素子の間に配置されるセパレータとを有する。正極素子は、集電板と、集電板の表面に形成された正極活物質層とを有する。負極素子は、集電板と、集電板の表面に形成された負極活物質層とを有する。セパレータ、正極活物質層および負極活物質層には、電解液が含まれている。なお、電解液の代わりに、固体電解質を用いることもできる。
【００５３】
電池ケース１１ａの上面には、正極端子１１ｂおよび負極端子１１ｃが配置されている。正極端子１１ｂは、発電要素の正極素子と電気的に接続されており、負極端子１１ｃは、発電要素の負極素子と電気的に接続されている。
【００５４】
図３に示すように、高出力型組電池１０では、複数の単電池１１が一方向に並んで配置されている。隣り合って配置された２つの単電池１１の間には、仕切り板１２が配置されている。仕切り板１２は、樹脂などの絶縁材料で形成することができ、２つの単電池１１を絶縁状態とすることができる。
【００５５】
仕切り板１２を用いることにより、単電池１１の外面にスペースを形成することができる。具体的には、仕切り板１２に対して、単電池１１に向かって突出する突起部を設けることができる。突起部の先端を単電池１１に接触させることにより、仕切り板１２および単電池１１の間にスペースを形成することができる。このスペースにおいて、単電池１１の温度調節に用いられる空気を移動させることができる。
【００５６】
単電池１１が充放電などによって発熱しているときには、仕切り板１２および単電池１１の間に形成されたスペースに、冷却用の空気を導くことができる。冷却用の空気は、単電池１１との間で熱交換を行うことにより、単電池１１の温度上昇を抑制することができる。また、単電池１１が過度に冷えているときには、仕切り板１２および単電池１１の間に形成されたスペースに、加温用の空気を導くことができる。加温用の空気は、単電池１１との間で熱交換を行うことにより、単電池１１の温度低下を抑制することができる。
【００５７】
単電池（二次電池）１１は、電気二重層キャパシタと比べて、温度による影響を受けやすい。このため、冷却用又は加温用の空気を用いて、単電池１１の温度を、予め定めた温度範囲内に維持させることにより、単電池１１の入出力性能が低下してしまうのを抑制することができる。単電池１１の温度調節に用いられる空気としては、例えば、乗車スペースの空気を用いることができる。乗車スペースの空気は、車両に搭載された空調設備などによって、単電池１１の温度調節に適した温度状態となっているため、乗車スペースの空気を単電池１１に導くことにより、単電池１１の温度調節を効率良く行うことができる。
【００５８】
複数の単電池１１は、２つのバスバーモジュール１３によって電気的に直列に接続されている。バスバーモジュール１３は、複数のバスバーと、複数のバスバーを保持するホルダとを有する。バスバーは、導電性材料で形成されており、隣り合って配置された２つの単電池１１のうち、一方の単電池１１の正極端子１１ｂと、他方の単電池１１の負極端子１１ｃとに接続される。ホルダは、樹脂などの絶縁材料で形成されている。
【００５９】
複数の単電池１１の配列方向における高出力型組電池１０の両端には、一対のエンドプレート１４が配置されている。一対のエンドプレート１４には、複数の単電池１１の配列方向に延びる拘束バンド１５が接続されている。これにより、複数の単電池１１に対して拘束力を与えることができる。拘束力とは、複数の単電池１１の配列方向において、各単電池１１を挟む力である。単電池１１に拘束力を与えることにより、単電池１１の位置ずれや膨張などを抑制することができる。
【００６０】
本実施例では、高出力型組電池１０の上面に、２つの拘束バンド１５が配置され、高出力型組電池１０の下面に、２つの拘束バンド１５が配置されている。なお、拘束バンド１５の数は、適宜設定することができる。すなわち、拘束バンド１５およびエンドプレート１４を用いて、単電池１１に拘束力を与えることができればよい。一方、単電池１１に拘束力を与えなくてもよく、エンドプレート１４や拘束バンド１５を省略することもできる。
【００６１】
本実施例では、複数の単電池１１を一方向に並べているが、これに限るものではない。例えば、複数の単電池を用いて、１つの電池モジュールを構成しておき、複数の電池モジュールを一方向に並べることもできる。各電池モジュールでは、複数の単電池を電気的に直列に接続することができる。そして、複数の電池モジュールを電気的に直列に接続することにより、高出力型組電池１０を構成することができる。高出力型組電池１０を車両に搭載するときには、図３に示す構造をケースで覆うことができる。
【００６２】
一方、高容量型組電池２０は、図１に示すように、電気的に直列に接続された複数の電池ブロック２１を有している。各電池ブロック２１は、電気的に並列に接続された複数の単電池２２を有する。電池ブロック２１の数や、各電池ブロック２１に含まれる単電池２２の数は、高容量型組電池２０の要求出力や容量などを考慮して適宜設定することができる。
【００６３】
本実施例の電池ブロック２１では、複数の単電池２２を電気的に並列に接続しているが、これに限るものではない。例えば、複数の単電池２２を電気的に直列に接続することによって、１つの電池ブロック２１を構成することができる。そして、複数の電池ブロック２１を電気的に並列に接続することにより、高容量型組電池２０を構成することができる。
【００６４】
単電池２２は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池（化学電池）である。単電池２２としては、図４に示すように、いわゆる円筒型の単電池を用いることができる。円筒型の単電池とは、電池の外形が円柱に沿って形成された単電池である。
【００６５】
円筒型の単電池２２では、図４に示すように、円筒形状の電池ケース２２ａを有する。電池ケース２２ａの内部には、発電要素が収容されている。単電池２２における発電要素の構成部材は、単電池１１における発電要素の構成部材と同様である。
【００６６】
単電池２２の長手方向における両端には、正極端子２２ｂおよび負極端子２２ｃがそれぞれ設けられている。正極端子２２ｂおよび負極端子２２ｃは、電池ケース２２ａを構成する。ここで、正極端子２２ｂおよび負極端子２２ｃは、絶縁状態となっている。正極端子２２ｂは、発電要素の正極素子と電気的に接続されており、負極端子２２ｃは、発電要素の負極素子と電気的に接続されている。本実施例の単電池２２は、直径が１８［ｍｍ］であり、長さが６５．０［ｍｍ］であり、いわゆる１８６５０型と呼ばれる電池である。なお、１８６５０型の単電池２２とは異なるサイズの単電池２２を用いることもできる。
【００６７】
ここで、角型の単電池１１のサイズは、円筒型の単電池２２のサイズよりも大きい。単電池１１，２２のサイズとは、最も寸法が大きい部分のサイズをいう。具体的には、図２に示す単電池１１の構成では、長さＷ１を単電池１１のサイズとすることができる。図４に示す単電池２２の構成では、長さＷ２を単電池２２のサイズとすることができる。長さＷ１は、長さＷ２よりも大きい。
【００６８】
電池ブロック２１は、図５に示すように、複数の単電池２２と、複数の単電池２２を保持するホルダ２３とを有する。複数の電池ブロック２１を並べることによって、高容量型組電池２０が構成される。ここで、複数の電池ブロック２１は、電気ケーブルなどを介して、電気的に直列に接続されている。高容量型組電池２０は、ＥＶ走行モードでの走行距離を確保するために用いられており、数多くの単電池２２が用いられている。このため、高容量型組電池２０のサイズは、高出力型組電池１０のサイズよりも大きくなりやすい。
【００６９】
ホルダ２３は、各単電池２２が挿入される貫通孔２３ａを有する。貫通孔２３ａは、電池ブロック２１を構成する単電池２２の数だけ設けられている。複数の単電池２２は、正極端子２２ｂ（又は負極端子２２ｃ）がホルダ２３に対して同一の側に位置するように配置されている。図５では、正極端子２２ｂが配置されている側から見たときの電池ブロック２１の外観を示している。複数の正極端子２２ｂは、１つのバスバーと接続され、複数の負極端子２２ｃは、１つのバスバーと接続される。これにより、複数の単電池２２は、電気的に並列に接続される。
【００７０】
本実施例の電池ブロック２１では、１つのホルダ２３を用いているが、複数のホルダ２３を用いることもできる。例えば、一方のホルダ２３を用いて、単電池２２の正極端子２２ｂの側を保持し、他方のホルダ２３を用いて、単電池２２の負極端子２２ｃの側を保持することができる。高容量型組電池２０を車両に搭載するときには、図５に示す構造をケースで覆うことができる。
【００７１】
高容量型組電池２０に対しても、単電池２２の温度調節に用いられる空気を供給することができる。すなわち、単電池２２が充放電などによって発熱しているときには、冷却用の空気を単電池２２に供給することにより、単電池２２の温度上昇を抑制することができる。また、外部環境などによって単電池２２が過度に冷えているときには、加温用の空気を単電池２２に供給することにより、単電池２２の温度低下を抑制することができる。
【００７２】
単電池２２は、二次電池であるため、電気二重層キャパシタと比べて、温度による影響を受けやすい。そこで、冷却用又は加温用の空気を用いて、単電池２２の温度を、予め定めた温度範囲内に維持することにより、単電池２２の入出力性能が低下してしまうのを抑制することができる。単電池２２の温度調節に用いられる空気としては、単電池１１の温度調節に用いられる空気と同様に、例えば、乗車スペースの空気を用いることができる。
【００７３】
本実施例では、単電池１１として角型電池を用い、単電池２２として円筒型電池を用いているが、これに限るものではない。すなわち、単電池１１は、単電池２２よりも出力密度が高ければよく、単電池２２は、単電池１１よりも電力容量密度が高ければよい。この条件を満たす限り、単電池１１，２２の形状は適宜設定することができる。
【００７４】
次に、高出力型組電池１０で用いられる単電池１１の特性と、高容量型組電池２０で用いられる単電池２２の特性について説明する。以下の表１は、単電池１１，２２の特性を比較したものである。表１に示す「高」および「低」は、２つの単電池１１，２２を比較したときの関係を示している。すなわち、「高」は、比較対象の単電池と比べて高いことを意味しており、「低」は、比較対象の単電池と比べて低いことを意味している。
【００７５】
【表１】
0005846045.tif 000002
【００７６】
単電池１１の出力密度は、単電池２２の出力密度よりも高い。単電池１１，２２の出力密度は、例えば、単電池１１，２２の単位質量当たりの電力（単位［Ｗ／ｋｇ］）や、単電池１１，２２の単位体積当たりの電力（単位［Ｗ／Ｌ］）として表すことができる。単電池１１，２２の質量又は体積を等しくしたとき、単電池１１の出力［Ｗ］は、単電池２２の出力［Ｗ］よりも高くなる。
【００７７】
また、単電池１１，２２の電極素子（正極素子又は負極素子）における出力密度は、例えば、電極素子の単位面積当たりの電流値（単位［ｍＡ／ｃｍ＾２］）として表すことができる。電極素子の出力密度に関して、単電池１１は、単電池２２よりも高い。ここで、電極素子の面積が等しいとき、単電池１１の電極素子に流すことが可能な電流値は、単電池２２の電極素子に流すことが可能な電流値よりも大きくなる。
【００７８】
一方、単電池２２の電力容量密度は、単電池１１の電力容量密度よりも高い。単電池１１，２２の電力容量密度は、例えば、単電池１１，２２の単位質量当たりの容量（単位［Ｗｈ／ｋｇ］）や、単電池１１，２２の単位体積当たりの容量（単位［Ｗｈ／Ｌ］）として表すことができる。単電池１１，２２の質量又は体積を等しくしたとき、単電池２２の電力容量［Ｗｈ］は、単電池１１の電力容量［Ｗｈ］よりも大きくなる。
【００７９】
また、単電池１１，２２の電極素子（正極素子又は負極素子）における容量密度は、例えば、電極素子の単位質量当たりの容量（単位［ｍＡｈ／ｇ］）や、電極素子の単位体積当たりの容量（単位［ｍＡｈ／ｃｃ］）として表すことができる。電極素子の容量密度に関して、単電池２２は、単電池１１よりも高い。ここで、電極素子の質量又は体積が等しいとき、単電池２２の電極素子の容量は、単電池１１の電極素子の容量よりも大きくなる。
【００８０】
図６は、単電池１１における発電要素の構成を示す概略図であり、図７は、単電池２２における発電要素の構成を示す概略図である。
【００８１】
図６において、単電池１１の発電要素を構成する正極素子は、集電板１１１と、集電板１１１の両面に形成された正極活物質層１１２とを有する。単電池１１がリチウムイオン二次電池であるとき、集電板１１１の材料としては、例えば、アルミニウムを用いることができる。正極活物質層１１２は、正極活物質、導電材およびバインダーなどを含んでいる。
【００８２】
単電池１１の発電要素を構成する負極素子は、集電板１１３と、集電板１１３の両面に形成された負極活物質層１１４とを有する。単電池１１がリチウムイオン二次電池であるとき、集電板１１３の材料としては、例えば、銅を用いることができる。負極活物質層１１４は、負極活物質、導電材およびバインダーなどを含んでいる。
【００８３】
正極素子（正極活物質層１１２）および負極素子（負極活物質層１１４）の間には、セパレータ１１５が配置されており、セパレータ１１５は、正極活物質層１１２および負極活物質層１１４に接触している。正極素子、セパレータ１１５および負極素子を、図６に示すように積層して積層体を構成し、積層体を巻くことによって、発電要素を構成することができる。なお、積層体を巻かずに、正極素子、セパレータ１１５および負極素子を積層しただけで、発電要素を構成することもできる。
【００８４】
本実施例では、集電板１１１の両面に正極活物質層１１２を形成したり、集電板１１３の両面に負極活物質層１１４を形成したりしているが、これに限るものではない。具体的には、いわゆるバイポーラ電極を用いることができる。バイポーラ電極では、集電板の一方の面に正極活物質層１１２が形成され、集電板の他方の面に負極活物質層１１４が形成されている。複数のバイポーラ電極を、セパレータ１１５を介して積層することにより、発電要素を構成することができる。
【００８５】
図７において、単電池２２の発電要素を構成する正極素子は、集電板２２１と、集電板２２１の両面に形成された正極活物質層２２２とを有する。単電池２２がリチウムイオン二次電池であるとき、集電板２２１の材料としては、例えば、アルミニウムを用いることができる。正極活物質層２２２は、正極活物質、導電材およびバインダーなどを含んでいる。
【００８６】
単電池２２の発電要素を構成する負極素子は、集電板２２３と、集電板２２３の両面に形成された負極活物質層２２４とを有する。単電池２２がリチウムイオン二次電池であるとき、集電板２２３の材料としては、例えば、銅を用いることができる。負極活物質層２２４は、負極活物質、導電材およびバインダーなどを含んでいる。正極素子（正極活物質層２２２）および負極素子（負極活物質層２２４）の間には、セパレータ２２５が配置されており、セパレータ２２５は、正極活物質層２２２および負極活物質層２２４に接触している。正極素子、セパレータ２２５および負極素子を、図７に示すように積層して積層体を構成し、積層体を巻くことによって、発電要素を構成することができる。
【００８７】
図６および図７に示すように、単電池１１および単電池２２における正極素子を比較したとき、正極活物質層１１２の厚さＤ１１は、正極活物質層２２２の厚さＤ２１よりも薄い。また、単電池１１および単電池２２における負極素子を比較したとき、負極活物質層１１４の厚さＤ１２は、負極活物質層２２４の厚さＤ２２よりも薄い。活物質層１１２，１１４の厚さＤ１１，Ｄ１２が活物質層２２２，２２４の厚さＤ２１，Ｄ２２よりも薄いことに加えて、単電池１１の活物質層１１２，１１４の内部における空間占有率、すなわち、電解液が存在できる空間は、単電池２２の活物質層２２２，２２４の内部における空間占有率よりも大きい。よって、電解液中のリチウムイオンの移動も容易になるため、単電池１１では、正極素子および負極素子の間で電流が流れやすくなる。したがって、単電池１１の出力密度は、単電池２２の出力密度よりも高くなる。
【００８８】
ここで、活物質層における単位容量当たりの体積（単位［ｃｃ／ｍＡｈ］）に関して、正極活物質層１１２は、正極活物質層２２２よりも大きく、負極活物質層１１４は、負極活物質層２２４よりも大きい。また、活物質層２２２，２２４の厚さＤ２１，Ｄ２２は、活物質層１１２，１１４の厚さＤ１１，Ｄ１２よりも厚い。このため、単電池２２の容量密度は、単電池１１の容量密度よりも高くなる。
【００８９】
次に、単電池１１，２２の温度依存性について説明する。上記表１に示すように、入出力の温度依存性に関して、単電池２２は、単電池１１よりも高い。すなわち、単電池２２の入出力は、単電池１１の入出力と比べて、温度変化に対して変化しやすい。図８は、温度に対する単電池１１，２２の出力特性を示している。図８において、横軸は温度を示し、縦軸は出力（電力）を示している。図８は、単電池１１，２２の出力特性を示しているが、単電池１１，２２の入力特性についても、図８と同様の関係がある。
【００９０】
図８に示すように、単電池（高出力型）１１および単電池（高容量型）２２は、温度が低下するにつれて、出力性能が低下する。ここで、単電池１１における出力性能の低下率は、単電池２２における出力性能の低下率よりも低い。すなわち、単電池１１の出力性能は、単電池２２の出力性能に比べて、温度による影響を受けにくい。言い換えれば、単電池２２の出力性能は、単電池１１の出力性能に比べて、温度による影響を受けやすい。
【００９１】
図９は、単電池１１，２２の容量維持率と、温度との関係を示す図である。図９において、横軸は温度を示し、縦軸は容量維持率を示している。容量維持率とは、初期状態にある単電池１１，２２の容量（初期容量：Ｃ１）と、使用状態（劣化状態）にある単電池１１，２２の容量（劣化容量：Ｃ２）との比（Ｃ２／Ｃ１）で表される。初期状態とは、単電池１１，２２が劣化していない状態であり、例えば、単電池１１，２２を製造した直後の状態とすることができる。図９に示すグラフは、各温度において、充放電を繰り返した後の単電池１１，２２の容量維持率を示す。
【００９２】
図９に示すように、温度が上昇するにつれて、単電池１１，２２の容量維持率が低下する傾向がある。容量維持率の低下は、単電池１１，２２の劣化を表している。温度上昇に対する単電池の容量維持率の低下率に関して、単電池２２は、単電池１１よりも高い。言い換えれば、単電池２２は、単電池１１と比べて、温度上昇（温度変化）に対して劣化し易くなっている。図８および図９を用いて説明したように、高容量型組電池２０は、高出力型組電池１０よりも温度に対する依存性が高くなっている。
【００９３】
図６および図７を用いて説明したように、高出力型組電池１０は、高容量型組電池２０よりも電流が流れやすい構造を有しているため、温度が低下しても、高容量型組電池２０よりも入出力を確保しやすくなる。高出力型組電池１０および高容量型組電池２０では、温度が低下するほど、充放電に関与する反応物質（例えば、リチウムイオン二次電池では、リチウムイオン）が移動しにくくなり、電流が流れにくくなる。ここで、高出力型組電池１０では、高容量型組電池２０と比べて、活物質層の厚さが薄いため、反応物質が移動しやすくなり、電流が流れやすくなる。これにより、高出力型組電池１０では、高容量型組電池２０よりも入出力を確保しやすくなる。
【００９４】
一方、充放電に関与する反応物質（例えば、リチウムイオン二次電池では、リチウム）の減少によって、容量維持率が低下しやすい。ここで、高容量型組電池２０における活物質層２２２，２２４の空間占有率、すなわち、電解液が存在する空間は、高出力型組電池１０における活物質層１１２，１１４の空間占有率よりも小さいため、高容量型組電池２０では、高出力型組電池１０と比べて、充放電による電解液の分解によって生じる電解液の減少により、反応物質の移動が制限されやすい。
【００９５】
すなわち、高容量型組電池２０では、高出力型組電池１０と比べて、反応物質の移動経路が長くなりやすく、充放電時に反応物質が移動しにくい。具体的には、高容量型組電池２０を放電するときには、充電によって負極活物質層２２４に移動した反応物質が、正極活物質層２２２の側に移動しにくくなる。また、高容量型組電池２０を充電するときには、放電によって正極活物質層２２２に移動した反応物質が、負極活物質層２２４の側に移動しにくくなる。
【００９６】
加えて、高容量型組電池２０の活物質層２２２，２２４の内部における電解液の量は、高出力型組電池１０の活物質層１１２，１１４の内部における電解液の量よりも少ないため、組電池１０，２０の使用（充放電）に伴う電解液の分解によって、電解液の減少の影響を受けやすい。このため、高容量型組電池２０の容量維持率は、高出力型組電池１０の容量維持率よりも低下しやすい。この傾向は、組電池１０，２０の温度が高くなるほど顕著に表れる。
【００９７】
本実施例では、互いに異なる特性を有する高出力型組電池１０および高容量型組電池２０を車両１に搭載することにより、車両毎に要求される性能（走行距離や走行性能）を満足させやすくなる。図１０に示す座標系では、縦軸に出力（電力）を示し、横軸に電池容量を示している。出力は、車両の走行性能に影響を与え、電池容量は、車両の走行距離に影響を与える。図１０に示すように、最大出力Ｗ＿ｍａｘおよび最大電池容量Ｗｈ＿ｍａｘで囲まれた領域（斜線領域）において、出力および容量を確保できるようにすれば、車両毎に要求される性能（走行距離および走行性能）を満足させることができる。
【００９８】
ここで、高出力型組電池１０および高容量型組電池２０を組み合わせることにより、図１０に示す斜線領域内に含まれる、任意の出力および容量の関係を確保することができる。具体的には、高出力型組電池１０および高容量型組電池２０の駆動を制御することにより、図１０に示す斜線領域の全体をカバーすることができる。
【００９９】
例えば、高容量型組電池２０を用いることにより、最大容量Ｗｈ＿ｍａｘを上限として、容量（走行距離）を変化させることができる。また、高出力型組電池１０を用いることにより、最大出力Ｗ＿ｍａｘを上限として、出力（走行性能）を変化させることができる。このように、容量（走行距離）および出力（走行性能）のそれぞれを変化させることにより、図１０に示す斜線領域の全体をカバーすることができる。
【０１００】
また、本実施例では、上述したように、高出力型組電池１０および高容量型組電池２０を単電池（二次電池）１１，２２で構成している。ここで、特許文献２にも記載されているように、高出力型組電池１０を電気二重層キャパシタ（コンデンサ）で構成することも考えられる。しかし、電気二重層キャパシタは、二次電池よりも容量密度が低く、車両１の性能を向上させる観点からは好適に用いることができない。本実施例の車両１では、高出力型組電池１０の放電によって車両１を走行させるだけでなく、モータ・ジェネレータ３２が生成した回生電力を高出力型組電池１０に蓄える必要がある。
【０１０１】
電気二重層キャパシタは、二次電池よりも容量密度が低いため、回生電力を蓄えにくく、回生電力を十分に回収することができない。そこで、本実施例では、高出力型組電池１０を単電池（二次電池）１１によって構成することにより、回生電力を効率良く蓄えることができ、車両１の性能（特に、燃費）を向上させることができる。
【０１０２】
次に、高出力型組電池１０および高容量型組電池２０を車両に搭載するときの配置について、図１１を用いて説明する。図１１において、矢印ＦＲの方向は、車両１の前進方向（前方）を示しており、矢印ＵＰの方向は、車両１の上方を示している。当然のことながら、矢印ＦＲの方向と逆の方向は、車両１の後進方向（後方）であり、矢印ＵＰの方向と逆の方向は、車両１の下方である。
【０１０３】
まず、本実施例の車両１では、車両１の前端に設けられたエンジンコンパートメントＥＣに、エンジン３４、インバータ３１およびモータ・ジェネレータ３２が収容されている。エンジンコンパートメントＥＣは、乗員の乗車するスペース（乗車スペース）ＲＳよりも車両１の前方に位置している。本実施例では、エンジンコンパートメントＥＣにインバータ３１を配置しているが、エンジンコンパートメントＥＣとは異なる位置にインバータ３１を配置することもできる。インバータ３１を配置する位置は、適宜選択することができる。
【０１０４】
エンジンコンパートメントＥＣおよび乗車スペースＲＳの間には、エンジンコンパートメントＥＣおよび乗車スペースＲＳを仕切るダッシュボードが配置されている。ダッシュボードの内側には、空調システム２が配置されている。空調システム２は、乗員の操作入力を受けて、乗車スペースＲＳの温度などを調節するために用いられる。
【０１０５】
例えば、乗車スペースＲＳの温度を低下させるとき、空調システム２は、冷却用の空気を乗車スペースＲＳに供給する。また、乗車スペースＲＳの温度を上昇させるとき、空調システム２は、暖房用の空気を乗車スペースＲＳに供給する。空調システム２は、ダッシュボードに配置されているため、温度調節用の空気は、ダッシュボードの側から乗車スペースＲＳに向かって供給される。このため、フロントシート（乗員座席に相当する）３や、フロントシート３の周辺スペースに対して、温度調節用の空気が導かれやすい。
【０１０６】
乗車スペースＲＳには、フロントシート３およびリアシート（後部座席に相当する）４が配置されている。フロントシート３には、運転席や助手席が含まれ、運転席および助手席は、車両１の左右方向において並んで配置される。リアシート４は、フロントシート３よりも車両１の後方に配置されている。リアシート４よりも車両１の後方には、ラゲッジスペースＬＳが設けられている。ラゲッジスペースＬＳは、荷物などを収容するための専用スペースである。
【０１０７】
ラゲッジスペースＬＳは、車両ボディによって乗車スペースＲＳと仕切られていてもよいし、乗車スペースＲＳと繋がっていてもよい。また、車両１に搭載されたカバーを広げることによって、乗車スペースＲＳおよびラゲッジスペースＬＳを仕切ることができる。なお、カバーを収容しているときには、乗車スペースＲＳおよびラゲッジスペースＬＳが繋がることになる。
【０１０８】
本実施例において、高容量型組電池２０は、フロントシート３の周辺に配置されている。フロントシート３の周辺とは、フロントシート３が配置されたスペースから車両１の前方に位置するスペースであり、図１１に示す領域Ａ１の範囲内である。領域Ａ１は、フロントシート３に設けられたシートスライドの最も後端部から、空調システム２が配置されるダッシュボードまでの間の領域である。高容量型組電池２０は、フロアパネル（車両ボディの一部）のうち、領域Ａ１に対応した領域に搭載されることになる。すなわち、高容量型組電池２０は、フロアパネルに固定することができる。
【０１０９】
例えば、図１２に示すように、高容量型組電池２０は、フロントシート３の下部に形成されたスペース、言い換えれば、フロントシート３のシートクッションおよびフロアパネル５の間に形成されたスペースに配置することができる。フロントシート３の下部に高容量型組電池２０を配置する場合には、運転席又は助手席の下部に高容量型組電池２０を配置する場合だけでなく、運転席および助手席の両方の下部に高容量型組電池２０を配置する場合も含まれる。
【０１１０】
運転席および助手席の下部に高容量型組電池２０を配置する場合には、高容量型組電池２０を２つのブロックに分け、これらのブロックを運転席および助手席の下部にそれぞれ配置することができる。また、１つの高容量型組電池２０を、運転席および助手席をまたがるように配置することもできる。この場合には、運転席および助手席の下部だけでなく、運転席および助手席の間にも、高容量型組電池２０が配置されることになる。
【０１１１】
また、図１３に示すように、高容量型組電池２０は、フロントシート３としての運転席３ａおよび助手席３ｂの間に形成されたスペースに配置することができる。図１３において、矢印ＲＨは、車両１の前進方向（矢印ＦＲの方向）を向いたときに右側の方向を示し、矢印ＬＨは、車両１の前進方向を向いたときに左側の方向を示す。運転席３ａおよび助手席３ｂの間に形成されたスペースには、一般的に、コンソールボックス６が配置されることがあるため、コンソールボックス６内に高容量型組電池２０を収容することができる。
【０１１２】
さらに、高容量型組電池２０は、運転席３ａおよび助手席３ｂの間に位置するスペースよりも車両１の前方に位置するスペースＳ（図１３参照）に配置することもできる。スペースＳは、運転席３ａおよび助手席３ｂの間に位置するスペースと、ダッシュボード７との間に形成されるスペースである。スペースＳは、最も前方にスライドさせた運転席３ａおよび助手席３ｂの最先端部（Ｌ１）と、ダッシュボード７と、車両１の左右方向において、運転席３ａおよび助手席３ｂが最も近づいた部分（Ｌ２，Ｌ３）とによって囲まれるスペースである。
【０１１３】
運転席３ａおよび助手席３ｂの間に位置するスペース（コンソールボックス６）に高容量型組電池２０を配置すると、運転席３ａ又は助手席３ｂとの干渉によって、高容量型組電池２０を取り外し難くなってしまうことがある。ここで、図１３に示すスペースＳに高容量型組電池２０を配置しておけば、高容量型組電池２０を取り外すときに、高容量型組電池２０が運転席３ａ又は助手席３ｂと干渉し難くなる。これにより、高容量型組電池２０の交換を容易に行うことができる。
【０１１４】
一方、高出力型組電池１０は、図１１に示す領域Ａ１よりも車両１の後方に位置するスペース（領域Ａ２）に配置される。領域Ａ２は、フロントシート３に設けられたシートスライドの最も後端部から、ラゲッジスペースＬＳの最も後端部までの領域である。高出力型組電池１０は、フロアパネルのうち、領域Ａ２に対応した領域内に搭載されることになる。
【０１１５】
例えば、高出力型組電池１０は、図１２に示す構成と同様に、リアシート４の下部に形成されたスペース、言い換えれば、リアシート４のシートクッションおよびフロアパネル５の間に形成されたスペースに配置することができる。リアシート４の下部に形成されたスペースは、デッドスペースとなりやすいため、このスペースに高出力型組電池１０を配置することにより、車両１内のスペースを有効活用することができる。また、リアシート４の下部に形成されたスペースに高出力型組電池１０を配置することにより、後述するように、ラゲッジスペースＬＳの周囲に高出力型組電池１０を配置する場合と比べて、ラゲッジスペースＬＳを大型化することができる。
【０１１６】
一方、高出力型組電池１０は、ラゲッジスペースＬＳの周囲に配置することができる。ラゲッジスペースＬＳの周囲とは、ラゲッジスペースＬＳを区画する領域に沿った位置である。高出力型組電池１０をラゲッジスペースＬＳの周囲に配置すれば、高出力型組電池１０のメンテナンスなどを行うときに、ラゲッジスペースＬＳから高出力型組電池１０に容易にアクセスすることができ、作業性を向上させることができる。
【０１１７】
高出力型組電池１０をラゲッジスペースＬＳの周囲に配置する場合には、例えば、図１４に示すように、リアシート４の背面に沿って高出力型組電池１０を配置したり、フロアパネル５に形成された凹部５ａに高出力型組電池１０を収容したりすることができる。図１４は、ラゲッジスペースＬＳの周辺構造を示す概略図である。ここで、凹部５ａの上方には、ラゲッジスペースＬＳが形成されることになる。
【０１１８】
リアシート４の背面に沿って高出力型組電池１０を配置することにより、高出力型組電池１０をラゲッジスペースＬＳの隅に寄せることができ、ラゲッジスペースＬＳを使いやすいスペースとすることができる。ここで、リアシート４から車両１の後方に離れた位置に高出力型組電池１０を配置すると、リアシート４および高出力型組電池１０の間にスペースが形成されることになるが、このスペースは、荷物などを配置する上では使いにくいスペースとなってしまう。このため、リアシート４の背面に沿って高出力型組電池１０を配置することにより、ラゲッジスペースＬＳに荷物などを配置しやすくなり、車両１の商品性を向上させることができる。
【０１１９】
また、高出力型組電池１０をフロアパネル５の凹部５ａに収容すれば、凹部５ａの上方において、ラゲッジスペースＬＳを確保しやすくなる。凹部５ａよりも車両１の上方に高出力型組電池１０を配置してしまうと、ラゲッジスペースＬＳが、高出力型組電池１０によって制限されてしまい、ラゲッジスペースＬＳが狭くなってしまう。そこで、凹部５ａに高出力型組電池１０を収容しておくことにより、ラゲッジスペースＬＳを広げることができ、車両１の商品性を向上させることができる。
【０１２０】
なお、高出力型組電池１０を凹部５ａに収容するときには、凹部５ａの上端部よりも車両１の下方に高出力型組電池１０を位置させることが好ましい。これにより、高出力型組電池１０の一部が凹部５ａから車両１の上方に突出してしまうのを防止でき、ラゲッジスペースＬＳに凹凸面が形成されてしまうのを防止できる。
【０１２１】
ここで、凹部５ａの形状は、図１４に示す形状に限るものではなく、高出力型組電池１０の外形に応じて、凹部５ａの形状を適宜設定することができる。すなわち、高出力型組電池１０を収容しやすいように、凹部５ａの形状を適宜設定することができる。従来の車両１では、スペアタイヤを収容するためのスペースとして、凹部５ａが設けられていることがあるが、スペアタイヤの代わりに、高出力型組電池１０を用いることができる。
【０１２２】
高出力型組電池１０を配置する位置は、リアシート４の下部や、図１４に示す位置に限るものではなく、図１１に示す領域Ａ２内に高出力型組電池１０が配置されていればよい。ただし、乗車スペースＲＳやラゲッジスペースＬＳの使いやすさなどを考慮すれば、上述したように高出力型組電池１０を配置することが好ましい。
【０１２３】
本実施例によれば、高容量型組電池２０が配置される領域Ａ１は、高出力型組電池１０が配置される領域Ａ２よりも空調システム２に近いため、高容量型組電池２０は、高出力型組電池１０よりも空調システム２の近くに配置される。また、空調システム２から乗車スペースＲＳに供給される温度調節用の空気は、ダッシュボードに設けられた開口部から乗車スペースＲＳに導かれる。このため、空調システム２からの空気は、領域Ａ２よりも領域Ａ１に導かれやすい。言い換えれば、空調システム２からの空気は、高出力型組電池１０よりも高容量型組電池２０に供給されやすくなる。
【０１２４】
図８および図９を用いて説明したように、高容量型組電池２０は、高出力型組電池１０よりも温度依存性が高いため、高出力型組電池１０よりも温度管理を厳しくする必要がある。すなわち、図８に示すように、温度が低下すると、高容量型組電池２０は、高出力型組電池１０よりも入出力が低下しやすくなる。また、図９に示すように、温度が上昇すると、高容量型組電池２０は、高出力型組電池１０よりも容量維持率が低下しやすくなり、言い換えれば、劣化しやすくなる。このため、高容量型組電池２０は、高出力型組電池１０よりも適正な温度範囲内において使用する必要がある。
【０１２５】
本実施例では、空調システム２からの空気が高容量型組電池２０に供給されやすくなっているため、高容量型組電池２０の温度調節を効率良く行うことができ、高容量型組電池２０の入出力性能が低下したり、高容量型組電池２０の劣化が進行したりしてしまうのを抑制することができる。
【０１２６】
例えば、乗車スペースＲＳの温度が上昇することによって、高容量型組電池２０の温度が上昇しやすくなっているときには、空調システム２からの冷却用の空気が高容量型組電池２０に供給されやすくなり、高容量型組電池２０の温度上昇を抑制しやすくなる。高容量型組電池２０の温度上昇を抑制することにより、高容量型組電池２０の劣化が進行してしまうのを抑制することができる。ここで、冷却用の空気は、比重の差によって、車両１の下方、言い換えれば、フロアパネルに向かって移動しやすい。ここで、高容量型組電池２０は、フロアパネル（領域Ａ１に対応した領域）に固定されるため、冷却用の空気を高容量型組電池２０に導きやすくなる。
【０１２７】
空調システム２を用いなくても、高容量型組電池２０の温度上昇を抑制することもできる。例えば、運転者は、フロントシート３に対して車両１の左右方向で隣り合うサイドウインドを開けることにより、高容量型組電池２０の冷却に適した空気を乗車スペースＲＳに取り込むことができる。これにより、高容量型組電池２０が配置される領域Ａ１の温度は、領域Ａ２の温度よりも低くなりやすく、高容量型組電池２０の温度上昇を抑制しやすくできる。
【０１２８】
一方、乗車スペースＲＳの温度が低下することによって、高容量型組電池２０の温度が低下しやすくなっているときには、空調システム２からの暖房用の空気が高容量型組電池２０に供給されやすくなり、高容量型組電池２０の温度低下を抑制しやすくなる。これにより、温度の低下に伴って、高容量型組電池２０の入出力が低下してしまうのを抑制することができる。ここで、高容量型組電池２０は、充放電によって発熱するため、高容量型組電池２０を充放電させるだけで、高容量型組電池２０の温度低下を抑制することもできる。
【０１２９】
高容量型組電池２０を領域Ａ１に配置すると、空調システム２からの空気を高容量型組電池２０に直接、導きやすくすることもできる。すなわち、空調システム２から乗車スペースＲＳに空気を導く経路と、空調システム２から高容量型組電池２０に空気を導く経路とを設けることができる。高容量型組電池２０は、高出力型組電池１０よりも空調システム２の近くに配置されているため、空調システム２から高容量型組電池２０に空気を導く経路を短くすることができ、空調システム２からの空気を効率良く高容量型組電池２０に導くことができる。
【０１３０】
空調システム２から高容量型組電池２０までの経路が長くなるほど、空調システム２から送り出される空気は、移動経路上での熱交換によって、高容量型組電池２０の温度を調節する能力が低下してしまう。例えば、冷却用の空気は、移動経路上において熱を受けることにより、高容量型組電池２０の冷却能力が低下してしまう。また、暖房用の空気は、移動経路上において熱を奪われることにより、高容量型組電池２０の加温能力が低下してしまう。
【０１３１】
これにより、空調システム２からの空気を用いても、高容量型組電池２０の温度調節を効率良く行うことができないおそれがある。本実施例では、上述したように、空調システム２からの空気を効率良く高容量型組電池２０に導くことができるため、高容量型組電池２０の温度調節を効率良く行うことができる。
【０１３２】
一方、ＥＶ走行モードなどにおいて、高出力型組電池１０よりも高容量型組電池２０を積極的に充放電させると、充放電に応じて、高容量型組電池２０は発熱することになる。高容量型組電池２０は、フロントシート３の周辺に配置されているため、高容量型組電池２０から放出された熱は、フロントシート３の周辺に到達しやすくなる。
【０１３３】
乗車スペースＲＳの温度が低下しているときには、空調システム２からの暖房用の空気だけでなく、高容量型組電池２０から放出される熱も用いて、乗車スペースＲＳの温度低下を抑制し、乗車スペースＲＳを温めることができる。これにより、乗車スペースＲＳを温めるための空調システム２の消費電力を低減することができる。
【０１３４】
ここで、乗車スペースＲＳの温度が低下しているときには、高容量型組電池２０で発生した熱がフロントシート３の周辺に導かれやすいような構造を採用することができる。例えば、高容量型組電池２０の外装を構成するケースに開口部を形成するとともに、開口部を開いたり塞いだりするカバーを設けることができる。乗車スペースＲＳの温度が低下しているときには、カバーを駆動して開口部を開くことにより、高容量型組電池２０で発生した熱をフロントシート３の周辺に導きやすくすることができる。一方、乗車スペースＲＳの温度が上昇しているときには、カバーを駆動して開口部を閉じることにより、高容量型組電池２０で発生した熱がフロントシート３の周辺に到達させないようにすることができる。
【０１３５】
組電池１０，２０の温度を調節するためには、組電池１０，２０を領域Ａ１に配置することが考えられる。しかし、領域Ａ１には、２つの組電池１０，２０を配置するためのスペースを確保し難い。領域Ａ１だけに組電池１０，２０を配置するときには、組電池１０，２０が互いに干渉しやすくなってしまう。また、仮に、組電池１０．２０を領域Ａ１に配置すると、乗車スペースＲＳが狭くなってしまい、乗員が乗車し難くなってしまうおそれがある。
【０１３６】
そこで、本実施例では、組電池１０，２０の温度依存性を考慮し、領域Ａ１に高容量型組電池２０を配置し、領域Ａ２に高出力型組電池１０を配置するようにしている。また、領域Ａ１，Ａ２のそれぞれに、組電池１０，２０を配置すれば、領域Ａ１，Ａ２の境界を基準として、車両１の前後方向に組電池１０，２０を振り分けることができ、車両１の重量バランスを整えることができる。
【０１３７】
図８および図９を用いて説明したように、高出力型組電池１０は、高容量型組電池２０よりも温度依存性が低いため、領域Ａ２に高出力型組電池１０を配置しても、高出力型組電池１０の入出力性能が低下し難い。これにより、組電池１０，２０の両方の入出力性能が低下し難い環境において、組電池１０，２０を充放電させることができ、組電池１０，２０の充放電に伴う車両１の走行性能を確保することができる。
【０１３８】
ここで、高出力型組電池１０に流れる電流は、高容量型組電池２０に流れる電流よりも大きいため、電流に応じた発熱量に着目すると、高出力型組電池１０は、高容量型組電池２０よりも発熱しやすくなる。ただし、高出力型組電池１０に流れる電流は、車両１の走行パターンに応じて変化し、高容量型組電池２０に流れる電流よりも大きな電流が高出力型組電池１０に流れる時間も僅かとなりやすい。このため、高出力型組電池１０が充放電によって発熱しても、大気中への放熱によって、高出力型組電池１０の温度上昇を抑制することができる。このため、領域Ａ２に高出力型組電池１０を配置しても、高出力型組電池１０の入出力性能は低下し難い。
【０１３９】
また、高出力型組電池１０は、乗車スペースＲＳに配置されたり、ラゲッジスペースＬＳの周囲に配置されたりするため、リアシート４の周囲に存在する空気を、高出力型組電池１０に導くことができる。これにより、リアシート４の周囲に存在する空気を用いて、高出力型組電池１０の温度を調節することができる。リアシート４の周囲には、フロントシート３の周囲に存在する空気が流れ込むため、リアシート４の周囲に存在する空気を用いても、高出力型組電池１０の温度を調節することができる。
【０１４０】
特許文献１に記載の技術では、乗員に与える熱的影響を低減するために、乗員から離れた側の電池パックの駆動比率を、乗員に近い側の電池パックの駆動比率よりも高くしている。本実施例では、特許文献１に記載の技術とは逆の構成となっている。高出力型組電池１０よりも高容量型組電池２０を積極的に使用（充放電）すると、高容量型組電池２０から発生した熱が、高容量型組電池２０の周囲（フロントシート３の周辺）に伝達されることになる。しかし、高容量型組電池２０には、上述したように、温度調節に適した空気が供給されやすいため、高容量型組電池２０が発熱しても、高容量型組電池２０の周囲に与える熱的影響を低減することができる。
【０１４１】
ここで、特許文献１に記載の技術に基づいて、高容量型組電池２０を乗員から離れた位置、言い換えれば、本実施例で説明した領域Ａ２に配置してしまうと、温度調節に適した空気を高容量型組電池２０に供給しにくくなり、高容量型組電池２０の入出力性能が低下したり、劣化が進行したりしてしまうおそれがある。乗員に与える熱的影響と、高容量型組電池２０における入出力性能の低下および劣化の進行とを総合的に考慮すると、本実施例のように、高容量型組電池２０を領域Ａ１に配置する必要がある。
【０１４２】
また、本実施例では、図１１に示すように、高容量型組電池２０が配置される領域Ａ１は、高出力型組電池１０が配置される領域Ａ２よりもインバータ３１に近いため、高容量型組電池２０は、高出力型組電池１０よりもインバータ３１の近くに配置される。上述したように、高容量型組電池２０および高出力型組電池１０のそれぞれは、ケーブル（図１に示すラインＰＬ１，ＮＬ１，ＰＬ２，ＮＬ２）を介してインバータ３１と接続される。
【０１４３】
ここで、高容量型組電池２０を高出力型組電池１０よりもインバータ３１の近くに配置することにより、高容量型組電池２０およびインバータ３１を接続するケーブルを、高出力型組電池１０およびインバータ３１を接続するケーブルよりも短くすることができる。しかも、高容量型組電池２０は、高出力型組電池１０よりもインバータ３１に接続しやすくなる。
【０１４４】
上述したように、高容量型組電池２０は、ＥＶ走行モードにおいて主に用いられるが、本実施例のように、組電池１０，２０を配置することにより、ＥＶ走行モードでの走行において、電磁波の発生を抑制することができる。インバータ３１を動作（スイッチング）させるときには、各組電池１０，２０およびインバータ３１を接続するケーブルから電磁波が発生することがある。ここで、ＥＶ走行モードでは、高出力型組電池１０よりも高容量型組電池２０が積極的に使用されるため、高容量型組電池２０およびインバータ３１を接続するケーブルから電磁波が発生しやすくなる。
【０１４５】
本実施例では、高容量型組電池２０およびインバータ３１を接続するケーブルを、高出力型組電池１０およびインバータ３１を接続するケーブルよりも短くしているため、ケーブルを短くした分だけ、電磁波の発生を抑制することができる。また、高容量型組電池２０およびインバータ３１を接続するケーブルに対して、電磁波を遮蔽する部材を取り付ける場合には、ケーブルを短くした分だけ、電磁波を遮蔽する部材を小型化でき、コストを低減することができる。
【０１４６】
乗車スペースＲＳでは、ラジオやテレビなどが使用されるが、電磁波の発生を抑制することにより、ノイズの発生を抑制することができる。高容量型組電池２０が積極的に使用されるＥＶ走行モードでは、エンジン３４が始動していないため、静粛性が求められる。このため、電磁波に伴うノイズの発生を抑制することにより、ノイズが乗員に与える悪影響を低減でき、静粛性を確保することができる。
【符号の説明】
【０１４７】
１：車両、２：空調システム、３：フロントシート、４：リアシート、
５：フロアパネル、５ａ：凹部、１０：高出力型組電池、１１：単電池、
１１ａ：電池ケース、１１ｂ：正極端子、１１ｃ：負極端子、
１１１，１１３：集電板、１１２：正極活物質層、１１４：負極活物質層、
１２：仕切り板、１３：バスバーモジュール、１４：エンドプレート、
１５：拘束バンド、２０：高容量型組電池、２１：電池ブロック、２２：単電池、
２２ａ：電池ケース、２２ｂ：正極端子、２２ｃ：負極端子、
２２１，２２３：集電板、２２２：正極活物質層、２２４：負極活物質層、
２３：ホルダ、２３ａ：貫通孔、３１：インバータ、３２：モータ・ジェネレータ、
３３：車輪、３４：エンジン、ＥＣ：エンジンコンパートメント、ＲＳ：乗車スペース、
ＬＳ：ラゲッジスペース
【図１】
0005846045.tif 000003
【図２】
0005846045.tif 000004
【図３】
0005846045.tif 000005
【図４】
0005846045.tif 000006
【図５】
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【図６】
0005846045.tif 000008
【図７】
0005846045.tif 000009
【図８】
0005846045.tif 000010
【図９】
0005846045.tif 000011
【図１０】
0005846045.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
0005846045.tif 000014
【図１３】
0005846045.tif 000015
【図１４】
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