(57)【要約】【課題】複数の二次電池、これを収容する収容ケース、及びヒータを有し、各二次電池の加熱ムラを抑制し、各々の二次電池の温度バラツキを小さくできるヒータ付き組電池構造体を提供する。【解決手段】本発明のヒータ付き組電池構造体１０は、複数の二次電池１００、及びこれらを収容する収容ケース４０を有する組電池５０と、第１ヒータ６１及び第２ヒータ７１とを備える。収容ケース４０は、複数の二次電池１００の各々と空隙Ｓを介して離間する金属製の離間部３５を含む。第１ヒータ６１及び第２ヒータ７１は、収容ケース４０のうち、離間部３５の外表面３５ｂ上の少なくとも一部に設けられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１または複数の発電要素、及び上記１または複数の発電要素を収容する電池ケース、を各々備える複数の二次電池と、
上記複数の二次電池を収容する収容ケースと、を有する
組電池と、
１または複数のヒータと、を備える
ヒータ付き組電池構造体であって、
上記収容ケースは、
上記複数の二次電池の各々と空隙を介して離間する、金属製の離間部を含み、
上記１または複数のヒータは、
上記収容ケースのうち、上記離間部の外表面上の少なくとも一部に設けられてなる
ヒータ付き組電池構造体。
【請求項２】
請求項１に記載のヒータ付き組電池構造体であって、
前記１または複数のヒータは、前記離間部の外表面上に、着脱可能に設けられてなる
ヒータ付き組電池構造体。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のヒータ付き組電池構造体であって、
前記収容ケースと前記複数の二次電池とは、
当該ヒータ付き組電池構造体を使用時の状態に配置したとき、上記収容ケースの前記離間部が、前記空隙を介して、上記複数の二次電池の鉛直方向下方に位置する形態に配置されてなる
ヒータ付き組電池構造体。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のヒータ付き組電池構造体であって、
前記複数の二次電池は、１列または複数列に列置されてなり、
前記収容ケースの前記離間部は、
上記複数の二次電池の列置方向に見て、上記複数の二次電池のうち１または複数の特定二次電池と、上記列置方向に直交する直交方向に前記空隙を介して離間する特定離間部を含み、
前記１または複数のヒータは、
上記離間部のうち上記特定離間部を除く部位の外表面上に設けられてなる
ヒータ付き組電池構造体。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のヒータ付き組電池構造体であって、
前記複数の二次電池は、互いに直列に接続されてなる
ヒータ付き組電池構造体。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のヒータ付き組電池構造体であって、
前記収容ケースの前記離間部と前記複数の二次電池との間に位置する前記空隙は、冷却風の通気路も兼ねる
ヒータ付き組電池構造体。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のヒータ付き組電池構造体であって、
前記ヒータは、家庭用交流電源により通電発熱可能に構成されてなる
ヒータ付き組電池構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電要素及びこれを収容する電池ケースを備える複数の二次電池と、複数の二次電池を収容する収容ケースと、ヒータとを有するヒータ付き組電池構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ニッケル水素蓄電池などの電池は、ポータブル機器などの電源として、また、電気自動車やハイブリッド自動車などの電源として注目されている。
ところが、ニッケル水素蓄電池などの電池には、低温時において、放電容量が低下し、良好な出力特性が得られなくなる課題がある。このため、電池を、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車などの電源として用いた場合、寒冷地など気温が氷点下となる温度環境下では、出力が十分に得られない問題があった。
この問題を解決するために、近年、電池にヒータを設け、家庭用電源を用いて電池を加熱する技術が提案されている（例えば、特許文献１，特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】実開昭６０−１９２３６７号
【特許文献２】特開２００２−２１６７３１号
【０００４】
特許文献１には、断熱材で形成した収容ケースの底部の内側に面状ヒータを設け、この面状ヒータに接触するようにして２つの電池を容器内に収容したヒータ付き組電池構造体が開示されている。また、特許文献２には、電池に取り付けたヒータを有するヒータシステムが開示されている。特許文献１及び特許文献２に開示されている技術によれば、低温環境下でも、ヒータにより電池を加熱することで、電池の出力特性を向上させることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示されている手法では、ヒータにより電池を直接加熱するため、例えば、何らかの不具合によりヒータが異常昇温した場合には、電池が過昇温する虞がある。
【０００６】
さらに、複数の二次電池（１または複数の発電要素及びこれを収容する電池ケースを備える電池をいう、以下同じ）を加熱する場合、特許文献１及び特許文献２のように、ヒータにより電池を直接加熱する手法では、加熱による電池温度のバラツキが大きくなってしまうことがあった。これは、複数の二次電池の中でヒータに接触していない二次電池がある場合、ヒータに接触している二次電池とヒータに接触していない二次電池とでは、ヒータから伝わる熱量が大きく異なるためである。このような場合には、各二次電池の出力特性のバラツキが大きくなり、組電池全体で安定した出力を得られなかった。
【０００７】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、複数の二次電池、これを収容する収容ケース、及びヒータを有し、各二次電池の加熱ムラを抑制し、各々の二次電池の温度バラツキを小さくできるヒータ付き組電池構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
その解決手段は、１または複数の発電要素、及び上記１または複数の発電要素を収容する電池ケース、を各々備える複数の二次電池と、上記複数の二次電池を収容する収容ケースと、を有する組電池と、１または複数のヒータと、を備えるヒータ付き組電池構造体であって、上記収容ケースは、上記複数の二次電池の各々と空隙を介して離間する、金属製の離間部を含み、上記１または複数のヒータは、上記収容ケースのうち、上記離間部の外表面上の少なくとも一部に設けられてなるヒータ付き組電池構造体である。
【０００９】
本発明のヒータ付き組電池構造体では、１または複数のヒータが、収容ケースのうち、複数の二次電池の各々と空隙を介して離間する金属製の離間部の外表面上の少なくとも一部に設けられている。このような構成によれば、ヒータから金属製の離間部に熱が伝わり、加熱された離間部を通じて、空隙内の空気を加熱することができる。そして、この加熱された空気が各々の二次電池に接触することで、各々の二次電池を加熱することができる。
【００１０】
このように、各々の二次電池を、離間部及び空隙内の空気を介して間接に加熱することで、各二次電池の加熱ムラを抑制し、各二次電池の温度のバラツキを小さくすることができる。これにより、各二次電池の出力特性のバラツキを小さくすることができるので、組電池全体で安定した出力を得ることができる。
また、何らかの不具合によりヒータが異常昇温した場合でも、各々の二次電池との間に空隙が介在しているので、各二次電池が過昇温となるのを防止することもできる。
【００１１】
なお、発電要素とは、電池の機能を奏するために電池ケース内に収容されるものであり、例えば、正極板、負極板、セパレータ、及び電解液などが含まれる。
また、二次電池としては、例えば、１つの発電要素を電池ケース内に収容してなる単電池を挙げることができる。また、発電要素を収容する収容部が複数、一体成形された電池ケースを備え、それぞれの収容部内に発電要素を収容してなる電池モジュールを例示することもできる。
【００１２】
さらに、上記のヒータ付き組電池構造体であって、前記１または複数のヒータは、前記離間部の外表面上に、着脱可能に設けられてなるヒータ付き組電池構造体とすると良い。
【００１３】
特許文献１のヒータ付き組電池構造体では、前述のように、ヒータを収容ケースの内側底部に配置し、その上から電池を収容ケース内に収容している。このような構成のヒータ付き組電池構造体では、ヒータのメンテナンス作業等を行う場合、収容ケースから電池を取り外さなければならず、作業が煩雑となる。また、特許文献２では、電池内部にヒータを配置することを提案しているが、電池内部にヒータを配置した場合も、ヒータのメンテナンス作業等を行う場合、電池を分解しなければならず、作業が煩雑となる。
【００１４】
これに対し、本発明のヒータ付き組電池構造体では、１または複数のヒータが、収容ケースの離間部の外表面上に着脱可能に設けられている。このため、収容ケースからヒータを容易に取り外すことができ、また、収容ケースにヒータを容易に取り付けることができるので、メンテナンス作業や交換作業等の作業性が良好となる。
【００１５】
さらに、上記のヒータ付き組電池構造体であって、前記１または複数のヒータは、これを直接または間接に保持する保持部材と共にヒータユニットを構成してなり、上記保持部材は、前記収容ケースの前記離間部の外表面上の少なくとも一部に上記１または複数のヒータが接触する状態で、上記ヒータユニットを上記収容ケースの外表面に着脱可能とする構成を有するヒータ付き組電池構造体とするのが好ましい。
このような保持部材にヒータを保持させることで、ヒータを、適切に、離間部の外表面上に着脱可能に設けることができる。
【００１６】
さらに、上記いずれかのヒータ付き組電池構造体であって、前記収容ケースと前記複数の二次電池とは、当該ヒータ付き組電池構造体を使用時の状態に配置したとき、上記収容ケースの前記離間部が、前記空隙を介して、上記複数の二次電池の鉛直方向下方に位置する形態に配置されてなるヒータ付き組電池構造体とすると良い。
【００１７】
本発明のヒータ付き組電池構造体では、前述のように、空隙内の空気を加熱し、この加熱した空気により各々の二次電池を加熱する。ところで、加熱された暖かい空気は、加熱されていない他の冷たい空気に比べて比重が小さくなるため、鉛直方向上方に上昇する傾向にある。
【００１８】
そこで、本発明のヒータ付き組電池構造体では、使用時の状態に配置したとき、収容ケースの離間部が、前記空隙を介して複数の二次電池の鉛直方向下方に位置するようにした。すなわち、使用時において、ヒータが、空隙及び離間部を介して、複数の二次電池の鉛直方向下方に位置する。これにより、加熱された暖かい空気が鉛直方向上方に上昇することで、効率良く各二次電池に接触させることができるので、効率良く各々の二次電池を温めることができる。
【００１９】
さらに、上記いずれかのヒータ付き組電池構造体であって、前記複数の二次電池は、１列または複数列に列置されてなり、前記収容ケースの前記離間部は、上記複数の二次電池の列置方向に見て、上記複数の二次電池のうち１または複数の特定二次電池と、上記列置方向に直交する直交方向に前記空隙を介して離間する特定離間部を含み、前記１または複数のヒータは、上記離間部のうち上記特定離間部を除く部位の外表面上に設けられてなるヒータ付き組電池構造体とすると良い。
【００２０】
本発明のヒータ付き組電池構造体では、１または複数のヒータを、離間部のうち特定離間部（１または複数の特定二次電池と、二次電池の列置方向に直交する直交方向に空隙を介して離間する部位）を除く部位の外表面上に設けている。このため、二次電池の列置方向に見て、離間部の外表面の全体にヒータを配置する場合に比べて、特定離間部にヒータを配置しない分、安価となる。
【００２１】
ところで、ヒータを二次電池に接触させて、ヒータにより直接二次電池を加熱する場合では、複数の二次電池のうち特定二次電池にヒータを配置しないと、特定二次電池を加熱することができず、他の二次電池に比べて低温となる。このため、各二次電池の温度のバラツキが大きくなってしまう。
これに対し、本発明のヒータ付き組電池構造体では、特定離間部にヒータを配置しなくても、離間部のうち他の部位に設けられたヒータにより、この離間部を通じて空隙内の空気を加熱することができるので、加熱された空気により、特定二次電池を含め、組電池を構成する各二次電池を適切に温めることができる。これにより、各二次電池の温度のバラツキを小さくすることができる。
【００２２】
さらに、上記いずれかのヒータ付き組電池構造体であって、前記複数の二次電池は、互いに直列に接続されてなるヒータ付き組電池構造体とすると良い。
【００２３】
複数の二次電池が互いに直列に接続されているヒータ付き組電池構造体では、複数の二次電池のうちいずれかの二次電池の温度が、他の二次電池に比べて低温である場合、この低温の二次電池の影響により組電池全体の出力が大きく低下してしまう。
【００２４】
これに対し、本発明のヒータ付き組電池構造体では、前述のように、１または複数のヒータを、収容ケースのうち、複数の二次電池の各々と空隙を介して離間する離間部の外表面の少なくとも一部に設けているので、各二次電池の加熱ムラを抑制し、各々の二次電池の温度のバラツキを小さくすることができる。これにより、各二次電池の出力特性のバラツキを小さくすることができるので、複数の二次電池を互いに直列に接続しても、組電池全体で安定した出力を得ることができる。
【００２５】
さらに、上記いずれかのヒータ付き組電池構造体であって、前記収容ケースの前記離間部と前記複数の二次電池との間に位置する前記空隙は、冷却風の通気路も兼ねるヒータ付き組電池構造体とすると良い。
【００２６】
組電池を構成する各々の二次電池は、前述のように、低温時には、ヒータにより加熱して電池温度を高めるのが好ましい。一方、二次電池は、充放電に伴い発熱するため、二次電池の温度が上昇して高温となった場合には、冷却風を送風して、各々の二次電池を冷却するのが好ましい。
【００２７】
これに対し、本発明のヒータ付き組電池構造体では、二次電池の温度のバラツキを小さくするために、収容ケース（離間部）と複数の二次電池との間に設けた空隙を、冷却風の通気路としても用いるようにしている。これにより、組電池を構成する各々の二次電池の温度が上昇した場合には、空隙に冷却風を送風することで、各々の二次電池を、適切に冷却することができる。特に、各々の二次電池と通気路（空隙）との間にヒータが介在していないので、各々の二次電池を効率良く冷却することができる。
【００２８】
さらに、上記いずれかのヒータ付き組電池構造体であって、前記ヒータは、家庭用交流電源により通電発熱可能に構成されてなるヒータ付き組電池構造体とすると良い。
【００２９】
本発明のヒータ付き組電池構造体では、家庭用交流電源からヒータに電力を供給することで、適切に、各々の二次電池を温めることができるので、便利である。例えば、本発明のヒータ付き組電池構造体を、車両の電源として搭載する場合、自宅のガレージに駐車している間に、家庭用交流電源を利用して、各々の二次電池を加熱することができる。これにより、低温環境下でも各々の二次電池を温めておくことができるので、車両の始動時においても、車両の電源として良好な出力を得ることができる。
【００３０】
また、１または複数の発電要素、及び上記１または複数の発電要素を収容する電池ケース、を各々備える複数の二次電池と、上記複数の二次電池を収容する収容ケースと、を有する組電池であって、上記収容ケースは、上記複数の二次電池の各々と空隙を介して離間する金属製の離間部を含み、上記収容ケースのうち、上記離間部の外表面上の少なくとも一部に、１または複数のヒータを着脱可能としてなる組電池が好ましい。
【００３１】
この組電池では、ヒータを、収容ケースの外側（具体的には、離間部の外表面上）に取り付けることができるので、ヒータの取付作業が容易となる。さらに、収容ケース内にヒータを設ける構造の組電池に比べて、ヒータの取り外しが容易となるため、ヒータを取り付けた後も、ヒータのメンテナンス作業等の作業性が良好となる。
また、この組電池は、その使用温度環境に応じて、ヒータを取り付けるか否かを選択することができるので、汎用性があり、安価になる。例えば、組電池を寒冷地で使用する場合に限り、ヒータを組電池に取り付けて、それ以外の場合は、ヒータを取り付けることなく組電池を使用することができる。
【００３２】
しかも、ヒータを、複数の二次電池の各々と空隙を介して離間してなる金属製の離間部の外表面上の少なくとも一部に取付けることができる。このような位置にヒータを取り付けた場合には、ヒータから離間部に熱が伝わり、加熱された離間部を通じて、空隙内の空気を加熱することができる。そして、この加熱された空気が各々の二次電池に接触することで、各々の二次電池を加熱することができる。
【００３３】
このように、各々の二次電池を、離間部及び空隙内の空気を介して間接に加熱することで、各二次電池の加熱ムラを抑制し、各二次電池の温度のバラツキを小さくすることができる。これにより、各二次電池の出力特性のバラツキを小さくすることができるので、組電池全体で安定した出力を得ることができる。
【００３４】
また、何らかの不具合によりヒータが異常昇温した場合でも、各々の二次電池との間に空隙が介在しているので、各二次電池が過昇温となるのを防止することもできる。
なお、本組電池においても、前述のヒータ付き組電池構造体について示した各発明のうち、組電池にかかる発明については、同様に適用することができる。
【００３５】
さらに、上記の組電池であって、前記１または複数のヒータと、これを直接または間接に保持する保持部材であって、前記収容ケースの前記離間部の外表面上の少なくとも一部に上記１または複数のヒータが接触する状態で、上記ヒータユニットを上記収容ケースの外表面に着脱可能とする構成を有する保持部材と、を備えるヒータユニットを、着脱可能としてなる組電池とするのが好ましい。
このような組電池によれば、ヒータを、適切に、離間部の外表面上に着脱可能に設けることができる。
【００３６】
また、１または複数のヒータと、上記１または複数のヒータを、直接または間接に保持する保持部材と、を備えるヒータユニットであって、上記保持部材は、１または複数の発電要素、及び上記１または複数の発電要素を収容する電池ケース、を各々備える複数の二次電池と、上記複数の二次電池を収容する収容ケースと、を有する組電池であって、上記収容ケースが、上記複数の二次電池の各々と空隙を介して離間する金属製の離間部を含む組電池のうち、上記離間部の外表面上の少なくとも一部に、上記１または複数のヒータが接触する状態で、上記ヒータユニットを上記収容ケースの外表面に着脱可能とする構成を有するヒータユニットが好ましい。
【００３７】
本発明のヒータユニットは、１または複数の発電要素及びこれを収容する電池ケースを各々備える複数の二次電池と、複数の二次電池を収容する収容ケースとを有する組電池であって、収容ケースが、複数の二次電池の各々と空隙を介して離間する金属製の離間部を含む組電池に対し、着脱可能とされている。具体的には、ヒータユニットの保持部材が、組電池のうち、離間部の外表面上の少なくとも一部に、１または複数のヒータが接触する状態で、ヒータユニットを収容ケースの外表面に着脱可能とする構成を有している。
【００３８】
このため、本発明のヒータユニットによれば、保持部材を利用して、ヒータを、収容ケースの外側（具体的には、離間部の外表面上）に、容易に取り付けることができる。さらに、収容ケースの外部から着脱可能とされているので、収容ケース内に取り付ける構造のヒータユニットに比べて、組電池に取り付けた後も、ヒータのメンテナンス作業等の作業性が良好となる。
【００３９】
しかも、ヒータを、複数の二次電池の各々と空隙を介して離間してなる金属製の離間部の外表面上の少なくとも一部に配置する（接触させる）ことができる。このような位置にヒータを取り付けた場合には、ヒータから離間部に熱が伝わり、加熱された離間部を通じて、空隙内の空気を加熱することができる。そして、この加熱された空気が各々の二次電池に接触することで、各々の二次電池を加熱することができる。
【００４０】
このように各々の二次電池を加熱することで、各二次電池の加熱ムラを抑制し、各二次電池の温度のバラツキを小さくすることができる。これにより、各二次電池の出力特性のバラツキを小さくすることができるので、組電池全体で安定した出力を得ることができる。
【００４１】
また、何らかの不具合によりヒータが異常昇温した場合でも、ヒータと各々の二次電池との間には、離間部のほか空隙が介在しているので、各二次電池が過昇温となるのを防止することもできる。
なお、本ヒータユニットにおいても、前述のヒータ付き組電池構造体について示した各発明のうち、ヒータ及びヒータユニットにかかる発明については、同様に適用することができる。
【００４２】
さらに、上記のヒータユニットであって、前記保持部材は、前記１または複数のヒータを直接または間接に保持する保持面と、この保持面の反対側に位置する反対面とを有し、上記反対面上に断熱材を備えるヒータユニットとするのが好ましい。
このヒータユニットは、反対面上に断熱材を備えているので、ヒータの熱が、反対面側から外部に逃げにくくなる。従って、このヒータユニットを前述の組電池に取り付ければ、ヒータの熱を、効率良く、収容ケースの離間部に伝えることができるので、効率良く、各々の二次電池を加熱することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
次に、本発明の実施形態にかかるヒータ付き組電池構造体１０ついて、図面を参照しつつ説明する。
ヒータ付き組電池構造体１０は、図１及び図２に示すように、組電池５０と、第１ヒータユニット６０と、第２ヒータユニット７０とを有している。
このうち、組電池５０は、図３に示すように、第１収容部材２０及び第２収容部材３０を備える収容ケース４０と、その内部に収容された複数（本実施形態では４０ヶ）の二次電池１００とを有している。
【００４４】
二次電池１００は、図４に示すように、電池ケース１０１と、正極端子１６１と、負極端子１６２とを備える、密閉型のニッケル水素蓄電池である。電池ケース１０１は、図５に示すように、樹脂製で矩形略箱形状をなす電槽１０２と、樹脂製で矩形略板形状をなす蓋体１０３とを有している。このうち、電槽１０２は、その内部が、隔壁部１２５によって、６つの収容部１２４に区分されている。それぞれの収容部１２４内には、極板群１５０（正極板１５１、負極板１５２、セパレータ１５３）と、電解液（図示しない）とが収容されている。各収容部１２４内に収容されている極板群１５０は、それぞれ、直列に接続されている。従って、本実施形態の二次電池１００は、６つの単電池が直列に接続された電池モジュールを構成している。なお、極板群１５０と電解液（図示しない）とは、発電要素に相当する。また、蓋体１０３には、安全弁１２２が設けられている。
本実施形態では、図３に示すように、このような二次電池１００が４０ヶ、列置方向Ｘ（図３において左右方向）に一列に列置されると共に、互いに直列に接続されている。
【００４５】
第１収容部材２０は、図３に示すように、金属製で矩形凹状をなし、複数の二次電池１００を内部に収容する収容部２４と、この収容部２４の開口端側に位置する矩形環状の鍔部２３とを有している。第２収容部材３０は、金属製で矩形凹状をなす凹部３４と、この凹部３４の開口端側に位置する矩形環状の鍔部３３とを有している。
【００４６】
第２収容部材３０の鍔部３３上には、複数の二次電池１００が載置・固定されている（図３及び図４参照）。さらに、第１収容部材２０が、その鍔部２３を第２収容部材３０の鍔部３４に突き当て、収容部２４内に複数の二次電池１００を収容した状態で、取付ボルト１１により、第２収容部材３０に固定されている。
このような構成の組電池５０では、図３及び図４に示すように、第２収容部材３０の凹部３４の底部３４ｂに、複数の二次電池１００の各々と空隙Ｓを介して離間する離間部３５が含まれる。
【００４７】
第１ヒータユニット６０は、図３に示すように、第１ヒータ６１と、これを保持する第１保持部材６５と、断熱材６８とを有している。このうち、第１ヒータ６１は、図６に示すように、破線で示す所定のパターンで平面に沿って延びるヒータ素子６１ｄと、ヒータ素子６１ｄの表面６１ｇ上に積層された第１絶縁樹脂層６１ｃ及びヒータ素子６１ｄの裏面６１ｈ上に積層された第２絶縁樹脂層６１ｅと、第１絶縁樹脂層６１ｃの表面６１ｊ上に積層された第１金属層６１ｂ及び第２絶縁樹脂層６１ｃの裏面６１ｋ上に積層された第２金属層６１ｆとが積層されてなる面状ヒータである。なお、ヒータ素子６１ｄは、ニッケル−クロム合金により形成されている。また、第１絶縁樹脂層６１ｃ及び第２絶縁樹脂層６１ｅは、ポリイミドフィルムにより形成されている。また、第１金属層６１ｂ及び第２金属層６１ｆは、アルミニウム板により形成されている。
【００４８】
また、第１保持部材６５は、矩形凹状をなし、第１ヒータ６１を内部に収容する収容部６５ｃと、この収容部６５ｃの開口端側に位置する矩形環状のフランジ部６５ｂとを有している。このフランジ部６５ｂには、図７に示すように、取付ボルト１２のネジ部１２ｂを挿通可能とする貫通孔６５ｄが複数形成されている。さらに、第２収容部材３０の底部３４ｂには、この貫通孔６５ｄに対応する位置に、取付ボルト１２のネジ部１２ｂが螺合するネジ孔３４ｃが形成されている。
【００４９】
本実施形態では、取付ボルト１２のネジ部１２ｂを、フランジ部６５ｂの貫通孔６５ｄに挿通し、第２収容部材３０の底部３４ｂに設けられたネジ孔３４ｃに螺合させることで、第１ヒータユニット６０を、第２収容部材３０の底部３４ｂの外表面３４ｆに着脱可能に固定している。これにより、第１ヒータ６１が、第２収容部材３０の離間部３５の外表面３５ｂに接触した状態で固定される。
【００５０】
第２ヒータユニット７０は、図３に示すように、第２ヒータ７１と、これを保持する第２保持部材７５とを有している。このうち、このうち、第２ヒータ７１は、図６にカッコ書きで示すように、破線で示す所定のパターンで平面に沿って延びるヒータ素子７１ｄと、ヒータ素子７１ｄの表面７１ｇ上に積層された第１絶縁樹脂層７１ｃ及びヒータ素子７１ｄの裏面７１ｈ上に積層された第２絶縁樹脂層７１ｅと、第１絶縁樹脂層７１ｃの表面７１ｊ上に積層された第１金属層７１ｂ及び第２絶縁樹脂層７１ｃの裏面７１ｋ上に積層された第２金属層７１ｆとが積層されてなる面状ヒータである。なお、ヒータ素子７１ｄは、ニッケル−クロム合金により形成されている。また、第１絶縁樹脂層７１ｃ及び第２絶縁樹脂層７１ｅは、ポリイミドフィルムにより形成されている。また、第１金属層７１ｂ及び第２金属層７１ｆは、アルミニウム板により形成されている。
【００５１】
また、第２保持部材７５は、矩形凹状をなし、第２ヒータ７１を内部に収容する収容部７５ｃと、この収容部７５ｃの開口端側に位置する矩形環状のフランジ部７５ｂとを有している。このフランジ部７５ｂには、図８に示すように、取付ボルト１２のネジ部１２ｂを挿通可能とする貫通孔７５ｄが複数形成されている。さらに、第２収容部材３０の底部３４ｂには、この貫通孔７５ｄに対応する位置に、取付ボルト１２のネジ部１２ｂが螺合するネジ孔３４ｄが形成されている。
【００５２】
本実施形態では、取付ボルト１２のネジ部１２ｂを、フランジ部７５ｂの貫通孔７５ｄに挿通し、第２収容部材３０の底部３４ｂに設けられたネジ孔３４ｄに螺合させることで、第２ヒータユニット７０を、第２収容部材３０の底部３４ｂの外表面３４ｆに着脱可能に固定している。これにより、第２ヒータ７１が、第２収容部材３０の離間部３５の外表面３５ｂに接触した状態で固定される。
【００５３】
このように、本実施形態のヒータ付き組電池構造体１０では、第１ヒータ６１及び第２ヒータ７１を、収容ケース４０の外側（具体的には、離間部３５の外表面３５ｂ上）に、着脱可能に設けている。換言すれば、本実施形態の組電池５０は、第１ヒータ６１及び第２ヒータ７１を、収容ケース４０の外側（具体的には、離間部３５の外表面３５ｂ上）に着脱可能としている。このため、収容ケース４０から第１ヒータ６１及び第２ヒータ７１を容易に取り外すことができ、また、収容ケース４０に第１ヒータ６１及び第２ヒータ７１を容易に取り付けることができる。これにより、第１ヒータ６１及び第２ヒータ７１にかかるメンテナンス作業や交換作業等の作業性が良好となる。
【００５４】
なお、第１ヒータ６１及び第２ヒータ７１は、家庭用交流電源により通電発熱可能なヒータである。この第１ヒータ６１及び第２ヒータ７１は、図３に示すように、交流電源用プラグ１５に電気的に接続されている。このため、交流用電源プラグ１５を家庭用交流電源のコンセントに差し込むことにより、第１ヒータ６１及び第２ヒータ７１に電力を供給し、発熱させることができる。
【００５５】
ここで、ヒータ付き組電池構造体１０の加熱機能について、図３及び図４を参照しつつ詳細に説明する。なお、図３及び図４は、ヒータ付き組電池構造体１０を使用時の状態に配置したときの姿勢を示しており、図３及び図４において、上下方向が鉛直方向に一致している。
【００５６】
本実施形態のヒータ付き組電池構造体１０では、前述のように、第１ヒータ６１及び第２ヒータ７１が、第２収容部材３０（収容ケース４０）の離間部３５の外表面３５ｂ上に設けられている。このような構成とすることにより、第１ヒータ６１及び第２ヒータ７１の熱が離間部３５に伝わり、加熱された離間部３５を通じて、空隙Ｓ内の空気を加熱することができる。そして、この加熱された空気が各々の二次電池１００に接触することで、各々の二次電池１００を加熱することができる。
【００５７】
このような加熱手法によれば、組電池５０を構成する二次電池１００の加熱ムラを抑制し、各二次電池１００の温度のバラツキを小さくすることができる。これにより、各二次電池１００の出力特性のバラツキを小さくすることができるので、組電池５０全体で安定した出力を得ることができる。
また、何らかの不具合により第１ヒータ６１や第２ヒータ７１が異常昇温した場合でも、第１ヒータ６１及び第２ヒータ７１と各々の二次電池１００との間に、離間部３５に加えて空隙Ｓが介在しているので、各二次電池１００が過昇温となるのを防止することもできる。
【００５８】
なお、本実施形態の第１ヒータユニット６０は、図７に示すように、保持部材６５のうち、第１ヒータ６１を保持する保持面６５ｆの反対側に位置する反対面６５ｇ上に、断熱材６８を備えている。これと同様に、第２ヒータユニット７０も、図８に示すように、保持部材７５のうち、第２ヒータ７１を保持する保持面７５ｆの反対側に位置する反対面７５ｇ上に、断熱材７８を備えている。このため、保持部材６５，７５の反対面６５ｇ，７５ｇ側から、第１ヒータ６１及び第２ヒータ７１の熱が外部に逃げにくくなる。従って、第１ヒータ６１及び第２ヒータ７１の熱を、効率良く、収容ケース４０の離間部３５に伝えることができるので、効率良く、各々の二次電池１００を加熱することができる。
【００５９】
ところで、本実施形態のヒータ付き組電池構造体１０では、前述のように、空隙Ｓ内の空気を加熱し、この加熱した空気により各々の二次電池１００を加熱する。加熱された暖かい空気は、加熱されていない他の冷たい空気に比べて比重が小さくなるため、鉛直方向上方に上昇する傾向にある。そこで、本実施形態のヒータ付き組電池構造体１０では、図３及び図４に示すように、使用時の状態に配置したとき、収容ケース４０の離間部３５が、空隙Ｓを介して、複数の二次電池１００の鉛直方向下方（図３及び図４において上下方向下側）に位置するようにしている。すなわち、使用時において、第１ヒータ６１及び第２ヒータ７１を、空隙Ｓを介して、複数の二次電池１００の鉛直方向下方に配置している。これにより、第１ヒータ６１及び第２ヒータ７１から離間部３５を通じて加熱された暖かい空気が、複数の二次電池１００に向かって上昇するので、加熱された暖かい空気を効率良く各二次電池１００に接触させることができる。従って、本実施形態のヒータ付き組電池構造体１０によれば、効率良く各々の二次電池１００を温めることができる。
【００６０】
さらに、本実施形態のヒータ付き組電池構造体１０では、図３に示すように、二次電池１００の列置方向Ｘに見て、第１ヒータ６１及び第２ヒータ７１を、離間部３５の全体に配置することなく、離間部３５の一部に配置している。具体的には、二次電池１００の列置方向Ｘに見て、離間部３５のうち特定離間部３７（領域Ｌ内に位置する複数の特定二次電池１００ｂと、二次電池１００の列置方向Ｘに直交する直交方向Ｙに空隙Ｓを介して離間する部位）を除く部位３６の外表面３６ｂ上に設けている。このため、二次電池１００の列置方向Ｘに見て、離間部３５の外表面３５ｂの全体にヒータを配置する場合に比べて、特定離間部３７にヒータを配置しない分、安価となる。
【００６１】
ところで、ヒータを二次電池に接触させて、ヒータにより二次電池を直接加熱する手法では、複数の二次電池のうち特定二次電池にヒータを配置しないと、特定二次電池を加熱することができず、他の二次電池に比べて温度が著しく低くなる。このため、各二次電池の温度のバラツキが大きくなってしまう。特に、複数の二次電池を互いに直列に接続している場合には、極端に温度が低いために内部抵抗が大きくなっている二次電池が含まれていると、この低温の二次電池の影響により組電池全体の出力が大きく低下してしまう。
【００６２】
これに対し、本実施形態では、特定離間部３７にヒータを配置しなくても、他の部位３６に位置する第１ヒータ６１及び第２ヒータ７１により、金属製の離間部３５を通じて空隙Ｓ内の空気を加熱することができるので、加熱された空気により特定二次電池１００ｂを適切に温めることができる。これにより、各二次電池１００の温度のバラツキを小さくすることができる。従って、複数の二次電池１００を互いに直列に接続していても、組電池５０全体で安定した出力を得ることができる。
【００６３】
また、本実施形態のヒータ付き組電池構造体１０では、図３に示すように、収容ケース４０の内部に、冷却装置９０を配置している。二次電池１００の温度が上昇して高温となった場合には、この冷却装置９０により二次電池１００を冷却することができる。具体的には、図９に示すように、冷却装置９０を作動させると、第１収容部材２０の第１通気孔２１を通じて外気を取り込み、空隙Ｓを含む収容ケース４０の内部に冷却風（外気）を送風し、第２通気孔２２を通じて二次電池１００の熱を外部に排出することができる。これにより、各々の二次電池１００を適切に冷却することができる。特に、本実施形態では、各々の二次電池１００と通気路（空隙Ｓを含む）との間にヒータが介在していないので、各々の二次電池１００を効率良く冷却することができる。
【００６４】
次に、本実施形態のヒータ付き組電池構造体１０について行った、加熱試験について説明する。具体的には、まず、ヒータ付き組電池構造体１０を、−４０℃の恒温槽内に配置する。そして、交流用電源プラグ１５を家庭用交流電源のコンセントに差し込み、第１ヒータ６１及び第２ヒータ７１に通電した。通電開始から約６時間経過したところで、組電池５０を構成する二次電池１００の温度Ｔ１、収容ケース４０の離間部３５の温度Ｔ２、第１ヒータ６１及び第２ヒータ７１の温度Ｔ３を測定した。
【００６５】
詳細には、図１０に示すように、直交方向Ｙに見てＡ〜Ｋの１１カ所の位置において、二次電池１００の温度Ｔ１、収容ケース４０の離間部３５の温度Ｔ２、第１ヒータ６１または第２ヒータ７１の温度Ｔ３を測定し、Ａ〜Ｋの範囲においてＴ１，Ｔ２，Ｔ３の温度分布を調査した。例えば、位置Ａでは、二次電池１００の底部Ａ１の温度Ｔ１を測定し、離間部３５の内表面部Ａ２の温度Ｔ２を測定し、第１ヒータ６１の表面部Ａ３の温度Ｔ３を測定した。同様に、位置Ｂでは、二次電池１００の底部Ｂ１の温度Ｔ１を測定し、離間部３５の内表面部Ｂ２の温度Ｔ２を測定し、第１ヒータ６１の表面部Ｂ３の温度Ｔ３を測定した。このようにして、Ａ〜Ｋの各位置についてＴ１，Ｔ２，Ｔ３の温度をそれぞれ測定した。この結果を図１１に示す。
【００６６】
図１１に「○」印で示すように、第１ヒータ６１または第２ヒータ７１の温度Ｔ３は、Ａ〜Ｋの範囲で温度のバラツキが大きく、最大温度差が７８℃もあった。従って、仮に、第１ヒータ６１及び第２ヒータ７１を、組電池５０を構成する二次電池１００に接触させて、二次電池１００を直接加熱した場合には、組電池５０を構成する全ての二次電池１００の間でも、同程度の温度差が生じる可能性があると考えられる。
【００６７】
また、図１１に「■」印で示すように、離間部３５の温度Ｔ２も、Ａ〜Ｋの範囲で温度のバラツキが大きく、最大温度差が６２℃もあった。従って、仮に、離間部３５を、組電池５０を構成する二次電池１００に接触させて、二次電池１００を加熱した場合には、組電池５０を構成する二次電池１００の間でも、同程度の温度差が生じる可能性があると考えられる。
【００６８】
これに対し、図１１に「▲」印で示すように、二次電池１００の温度Ｔ１は、Ａ〜Ｋの範囲で温度のバラツキが小さく、最大温度差が僅かに４℃であった。特に、本実施形態では、図１０に示すように、離間部３５のうち特定離間部３７にヒータを配置していないにも拘わらず、特定二次電池１００ｂ（測定位置Ｇ）と、最も温度が高くなった二次電池１００（測定位置Ｄ）の温度差を、僅かに４℃と小さくできた。これは、前述のように、第１ヒータ６１及び第２ヒータ７１により、離間部３５を通じて空隙Ｓ内の空気を加熱し、この加熱空気により各々の二次電池１００を加熱しているためと考えられる。
以上より、本実施形態のヒータ付き組電池構造体１０は、各二次電池１００の加熱ムラを抑制し、各々の二次電池１００の温度バラツキを小さくできるヒータ付き組電池構造体であるといえる。
【００６９】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施形態では、二次電池１００として、発電要素を収容する６つの収容部１２４が一体成形された電池ケース１０１を備え、それぞれの収容部１２４内に発電要素を収容してなる電池モジュールを例示した。しかしながら、二次電池として、１つの発電要素を電池ケース内に収容してなる単電池を用いても良い。
【００７０】
また、実施形態では、二次電池として、樹脂製の電池ケース１０１などを備える二次電池を用いたが、電池ケースの材質は、樹脂に限らず、金属などの他の材質であっても良い。また、実施形態では、二次電池として、ニッケル水素蓄電池を用いたが、本発明は、二次電池としてリチウムイオン電池など他の電池を用いた場合にも、適用することができる。
【００７１】
また、実施形態では、組電池５０に、第１ヒータユニット６０及び第２ヒータユニット７０を取り付けて、ヒータ付き組電池構造体１０とした。しかしながら、組電池５０は、第１ヒータユニット６０及び第２ヒータユニット７０を着脱可能としているので、その使用温度環境に応じて、第１ヒータ６１及び第２ヒータ７１を取り付けるか否かを選択することができる。例えば、組電池５０を寒冷地で使用する場合に限り、第１ヒータユニット６０及び第２ヒータユニット７０を組電池５０に取り付けて、それ以外の場合は、第１ヒータユニット６０及び第２ヒータユニット７０を取り付けることなく組電池５０を使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】実施形態にかかるヒータ付き組電池構造体１０の上面図である。
【図２】実施形態にかかるヒータ付き組電池構造体１０の側面図である。
【図３】実施形態にかかるヒータ付き組電池構造体１０の断面図であり、図１のＰ−Ｐ断面図に相当する。
【図４】実施形態にかかるヒータ付き組電池構造体１０の断面図であり、図２のＱ−Ｑ断面図に相当する。
【図５】実施形態にかかる二次電池１００の断面図である。
【図６】第１ヒータ６１（第２ヒータ７１）の斜視断面図である。
【図７】ヒータ付き組電池構造体１０のうち、第１ヒータユニット６０及びその付近の拡大断面図である。
【図８】ヒータ付き組電池構造体１０のうち、第２ヒータユニット７０及びその付近の拡大断面図である。
【図９】ヒータ付き組電池構造体１０の冷却機能を説明する説明図であり、図１のＰ−Ｐ断面図に相当する。
【図１０】実施形態にかかる加熱試験を説明する説明図であり、図１のＰ−Ｐ断面図に相当する。
【図１１】実施形態にかかる加熱試験の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７３】
１０  ヒータ付き組電池構造体
２０  第１収容部材（収容ケース）
３０  第２収容部材（収容ケース）
３５  離間部
３５ｂ  離間部の外表面
３７  特定離間部
４０  収容ケース
５０  組電池
６０  第１ヒータユニット
６１  第１ヒータ
７０  第２ヒータユニット
７１  第２ヒータ
９０  冷却装置
１００  二次電池
１００ｂ  特定二次電池
１０１  電池ケース
Ｓ  空隙
Ｘ  列置方向
Ｙ  直交方向
【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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【図６】
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【図７】
2008053149.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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