(57)【要約】  充電装置１０は、バッファ用二次電池１３と、バッファ用二次電池１３に直流電力を供給する整流器１１と、充電ケーブル４を介して電気自動車２の駆動用バッテリー３と接続されるＤＣ−ＤＣコンバータ１４と、切換制御回路１２と、バッファ用二次電池１３の温度をその外部から調整する恒温風発生器１６とを有する。切換制御回路１２は、充電装置１０を、整流器１１から供給された電力がバッファ用二次電池１３に蓄積される第１のモードと、バッファ用二次電池１３から供給された電力で駆動用バッテリー３が充電される第２のモードのいずれかに切り換える。バッファ用二次電池１３は、積層された正極板と負極板とを有する電池要素が外装フィルムで封止されたセルを少なくとも１つ有している。
2007105612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池の充電用の充電装置であって、
バッファ用二次電池と、
前記バッファ用二次電池に電力を供給する電力供給部と、
充電の対象となる二次電池と接続される接続部と、
前記充電装置を、前記電力供給部から供給された電力が前記バッファ用二次電池に蓄積される第１のモード、および前記バッファ用二次電池から供給された電力で前記充電の対象となる二次電池が充電される第２のモードのいずれかに切り換える切換制御部と、
前記バッファ用二次電池の温度を前記バッファ用二次電池の外部から調整する温度調整手段と、を有し、
前記バッファ用二次電池は、積層された正極板と負極板とを有する電池要素が外装フィルムで封止されたセルを少なくとも１つ有している充電装置。
【請求項２】
前記温度調整手段は、前記バッファ用二次電池に隣接して設置された、前記バッファ用二次電池の温度を所定温度範囲内に保つために、前記バッファ用二次電池に風を吹き付ける手段である、請求項１に記載の充電装置。
【請求項３】
前記温度調整手段は、前記バッファ用二次電池を加熱する発熱体を有する、請求項１に記載の充電装置。
【請求項４】
前記発熱体は、前記バッファ用二次電池に直接、または金属板を介して取り付けられている、請求項３に記載の充電装置。
【請求項５】
二次電池の充放電用の充放電装置であって、
バッファ用二次電池と、
前記バッファ用二次電池に電力を供給する電力供給部と、
充放電の対象となる二次電池と接続される接続部と、
前記充放電装置を、前記電力供給部から供給された電力が前記バッファ用二次電池に蓄積される第１のモード、前記バッファ用二次電池から供給された電力で前記充放電の対象となる二次電池が充電される第２のモード、および前記充放電の対象となる二次電池に蓄積された電力が前記バッファ用二次電池に放電される第３のモードのいずれかに切り換える切換制御部と、
前記バッファ用二次電池の温度を前記バッファ用二次電池の外部から調整する温度調整手段と、を有し、
前記バッファ用二次電池は、積層された正極板と負極板とを有する電池要素が外装フィルムで封止されたセルを少なくとも１つ有している充放電装置。
【請求項６】
前記温度調整手段は、前記バッファ用二次電池に隣接して設置された、前記バッファ用二次電池の温度を所定温度範囲内に保つために、前記バッファ用二次電池に風を吹き付ける手段である、請求項５に記載の充電装置。
【請求項７】
前記温度調整手段は、前記バッファ用二次電池を冷却する冷却装置を有する、請求項５に記載の充放電装置。
【請求項８】
前記温度調整手段は、ペルチェ素子によって前記バッファ用二次電池の加熱および冷却を行うペルチェ式温度制御装置を有する、請求項５に記載の充放電装置。
【請求項９】
前記ペルチェ素子は、前記バッファ用二次電池に直接または金属板を介して取り付けられている、請求項８に記載の充放電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池用の充電装置および充放電装置に関し、特に、互いに積層された正極および負極が外装材で封止されたフィルム外装積層電池用の充電装置および充放電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は、充電することによって繰り返し使用できるため、様々な電気機器の電源として用いられている。さらに近年では、大容量の二次電池も開発されており、ハイブリッド自動車や電気自動車の動力源としても二次電池が用いられている。それと同時に、二次電池を充電するための充電装置、および充電装置に放電機能を付加した充電装置についても、様々な改良がなされている。【０００３】
例えば、充電装置に求められる性能の１つとして、充電時間の短縮が挙げられる。充電時間の短縮は、電気自動車用の二次電池を充電する充電装置において特に重要である。電気自動車が普及してくると、その二次電池への充電は、現在のガソリンスタンドでのガソリンの給油と同様の形態で行われることが考えられる。その場合、自動車の使用者は、自動車を充電用のステーションまで移動させ、充電用のステーションで二次電池への充電を行うことになる。【０００４】
特開平５−２０７６６８号公報には、ガソリンスタンドでのガソリンの給油に要する時間と同程度の時間で二次電池への充電を完了させることを目的とした充電装置が開示されている。この充電装置は、商用の交流電力を直流電力に変換する整流器と、バッファ用二次電池と、バッファ用二次電池に対する低電流充電およびバッファ用二次電池からの放電を制御する充電器とを備えている。自動車の二次電池への充電を行わない場合は、整流器で変換された直流電力が充電器を介してバッファ用二次電池へ入力され、バッファ用二次電池への低電流充電が行われる。自動車の二次電池へ充電する場合は、バッファ用二次電池に充電された直流電力が充電器を介して自動車の二次電池へ入力され、これによって自動車の二次電池が大電流充電、すなわち急速充電される。【０００５】
一方、充放電装置は、例えば、二次電池の開発段階、あるいは二次電池の製造工程において、二次電池の充放電特性を試験するのに用いられる。例えば、特開平９−１５９７３８号公報には、充電用電源と、電子負荷装置と、バッファ用二次電池と、を備えた充放電装置が開示されている。この充放電装置は、試験用二次電池を充電するときは、試験用二次電池に充電用電源およびバッファ用二次電池を直列に接続し、試験用二次電池を放電するときは、試験用二次電池に電子負荷装置およびバッファ用二次電池を直列に接続するようになっている。【０００６】
特開平９−１５９７３８号公報に開示されている充放電装置によれば、試験用二次電池の放電によって発生した電気エネルギーはバッファ用二次電池に蓄えられ、このバッファ用二次電池に蓄えられた電気エネルギーは試験用二次電池の充電に使用することができる。その結果、電気エネルギーを有効に利用することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した従来の充電装置および充放電装置には、以下に示すような問題点があった。【０００８】
特開平５−２０７６６８号公報に開示されている電気自動車用の二次電池の充電装置は、自動車へ接続される都合上、屋外に設置されることが予想される。そのため、充電装置は外気温の影響を受け易い状態となる。【０００９】
二次電池は一般に、環境温度によって出力特性および寿命が変化する。このことは、充電装置に備えられたバッファ用二次電池も同様である。すなわち、冬場のように低温の環境下では、バッファ用二次電池の直流抵抗が上昇して出力可能な最大電流が低下する。バッファ用二次電池の最大電流が低下すると、二次電池の充電に要する時間が長くなる。逆に、夏場のように高温の環境下では、このような高温雰囲気中にバッファ用二次電池が放置される。高温雰囲気中に放置されると、バッファ用二次電池の寿命が低下する。【００１０】
一方、二次電池の充放電特性を試験する充放電装置は、二次電池の充放電特性を正確に評価できるようにするために、その充放電装置に用いられている電気部品および電子部品の電気的特性が安定していることが要求される。【００１１】
ところが、特開平９−１５９７３８号公報に開示されている充放電装置においては、充放電特性の正確な評価という点で以下のような懸念がある。試験用二次電池の充放電試験中にはバッファ用二次電池も充放電されることになる。二次電池は、大電流が流れると、内部抵抗による抵抗熱などに起因して発熱する。従って、バッファ用二次電池の温度が上昇し、電気的特性が変化する。試験を連続して行うこと、バッファ用二次電池の温度は累積的に上昇する。その結果、試験ごとに試験条件が変わってしまい、試験用二次電池の正確な評価を行えなくなってしまう。バッファ用二次電池の温度上昇による影響をなくするためには、バッファ用二次電池の温度が低下するのを待って次の試験を始めることが考えられる。しかしこの場合は、待ち時間が長くなり試験効率が低下してしまう。特に、二次電池の製造工程で充放電装置を使用する場合は、二次電池の製造効率が低下してしまう。【００１２】
つまり、バッファ用二次電池を備えた充放電装置においても、充電装置と同様、バッファ用二次電池の温度管理が重要である。【００１３】
ところで、二次電池の外装体としては、厚さが０．３〜０．５ｍｍ程度の金属板を円筒形あるいは箱形に加工した缶がよく用いられている。しかし、缶を外装体とした場合、缶の外側の熱が内部の電池要素に伝わり難い。また、缶そのものの熱容量を無視することはできない。さらに、金属板の加工限界から３ｍｍ以下の厚さの二次電池を作製するのは困難であった。以上のような理由から、缶内部の電池要素の温度を短いスパンで制御すること、あるいは電池要素全体を均一に温度制御することは困難であった。【００１４】
そこで本発明は、バッファ用二次電池の温度管理を容易に行える充電装置および充放電装置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】
【００１５】
上記目的を達成するため本発明の充電装置は、バッファ用二次電池、電力供給部、接続部、切換制御部、および温度調整手段を有する。電力供給部は、バッファ用二次電池に電力を供給する。接続部は、充電の対象となる二次電池と接続される。切換制御部は、充電装置のモードを、電力供給部から供給された電力をバッファ用二次電池に蓄積する第１のモード、およびバッファ用二次電池から供給された電力で充電の対象となる二次電池を充電する第２のモードのいずれかに切り換える。温度調整手段は、バッファ用二次電池の温度をバッファ用二次電池の外部から調整する。そして、バッファ用二次電池は、正極板と負極板とを積層した構造を有する電池要素を外装フィルムで封止してなる少なくとも１つのセルを有している。【００１６】
また本発明の充放電装置は、バッファ用二次電池、電力供給部、接続部、切換制御部、および温度調整手段を有する。電力供給部は、バッファ用二次電池に電力を供給する。接続部は、充放電の対象となる二次電池と接続される。切換制御部は、充放電装置のモードを、電力供給部から供給された電力をバッファ用二次電池に蓄積する第１のモード、バッファ用二次電池から供給された電力で充放電の対象となる二次電池を充電する第２のモード、および充放電の対象となる二次電池に蓄積された電力をバッファ用二次電池に放電する第３のモードのいずれかに切り換える。温度調整手段は、バッファ用二次電池の温度を前記バッファ用二次電池の外部から調整する。そして、バッファ用二次電池は、積層された正極板と負極板とを有する電池要素が外装フィルムで封止されたセルを少なくとも１つ有している。上述のように、本発明の充電装置および充放電装置は温度調節手段を有しており、この温度調節手段によってバッファ用二次電池の温度がその外部から調整される。しかも、バッファ用二次電池は、積層された正極板と負極板とを有する電池要素が外装フィルムで封止されたセルを少なくとも１つの有している。このセルの外装体の熱容量は、従来の二次電池の外装体（缶）の熱容量と比較して、無視できるほど小さい。さらに、電池要素の厚みが巻回型の電池要素よりも薄い。その結果、セルの伝熱性が向上し、電池要素の温度を外部から速やかに所望の温度に制御できるとともに、セル自体が薄いことから電池要素全体の温度を均一に制御できる。以上のことにより、バッファ用二次電池の温度管理が容易になる。【００１７】
本発明によれば、バッファ用二次電池の温度変化に起因するバッファ用二次電池の電気的特性の変化を抑制したり、所望の電気的特性となるまでの起動時間を短縮したりすることができる。その結果、バッファ用二次電池を搭載し、対象となる二次電池の充電あるいは充放電を行う装置において、温度に関する諸問題を改善することができる。【００１８】
上記及びそれ以外の本発明の目的、特徴及び利点は、下記の記載及び本発明の一例を示す添付図面の参照によって明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態による充電装置のブロック図である。
【図２】図１に示すバッファ用二次電池の斜視図である。
【図３】図２に示すセルの分解斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施形態による充放電装置のブロック図である。
【図５】本発明による、ペルチェ式温度制御装置を備えた充放電装置のブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（実施形態１）
次に、本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の充電装置のブロック図である。図示されている充電装置は、電気自動車の駆動用バッテリーを充電する充電装置である。【００２１】
充電装置１０は、整流器１１と、バッファ用二次電池１３と、恒温風発生器１６と、切換制御回路１２と、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４と、を有する。ＤＣ−ＤＣコンバータ１４の出力端子１４ａ，１４ｂには充電ケーブル４が接続される。電気自動車２に搭載されている駆動用バッテリー３への充電は、充電ケーブル４を駆動用バッテリー３に接続して行う。【００２２】
整流器１１は、商用の交流電源１から取り込まれた交流電力を直流電力に変換してバッファ用二次電池１３に供給する装置であり、本発明における電力供給部としての機能を果たす。バッファ用二次電池１３には、駆動用バッテリー３に充電する電力が、駆動用バッテリー３への充電前に蓄えられる。切換制御回路１２は、充電装置１０の動作モードを第１のモードと第２のモードのいずれかに切り替える。第１のモードは、バッファ用二次電池１３が整流器１１と接続されて、整流器１１から供給される電力がバッファ用二次電池１３に充電されるモードである。第２のモードは、バッファ用電池１３がＤＣ−ＤＣコンバータ１４と接続されて、バッファ用二次電池１３に蓄えられた電力が出力端子１４ａ，１４ｂに接続された電池（本実施形態においては電気自動車２の駆動用バッテリー３）に充電されるモードである。ＤＣ−ＤＣコンバータ１４は、バッファ用二次電池１３の出力電圧を、出力端子１４ａ，１４ｂに接続される電池の電圧に応じて昇圧または降圧する装置であり、本発明における接続部としての機能を果たす。恒温風発生器１６は、バッファ用二次電池１３に隣接して配置されている。恒温風発生器１６は、例えば熱交換を利用して常温とされた空気をバッファ用二次電池１３に吹き付けることによって、バッファ用二次電池１３の温度をその外部から調整する。【００２３】
ここで、バッファ用二次電池１３について、図２および図３を参照して詳細に説明する。【００２４】
バッファ用二次電池１３は、充電装置１０が充電の対象とする駆動用バッテリー３の容量よりも大きい容量を有している。図２に示すように、バッファ用二次電池１３は、互いに直列に接続された複数のセル２０を有する。図２には、複数のセル２０が直列に接続された例を示されている。しかし、直列接続されたセル群を並列に接続して容量をさらに増大させることもできる。各セル２０は扁平状の外観を有しており、その厚さ方向に互いに間隔をあけて配列されている。なお、１つのセル２０のみでも駆動用バッテリー３の容量より大きい容量を有していれば、単独のセル２０でバッファ用二次電池１３を構成してもよい。【００２５】
図３に、図２に示すセル２０の分解斜視図を示す。セル２０は、複数の正極板および複数の負極板を積層した構造を有する扁平な略直方体状の電池要素２２と、電池要素２２の正極板および負極板にそれぞれ接続された正極タブ２３ａおよび負極タブ２３ｂと、電池要素２２を電解液とともに封止する２枚の外装フィルム２４，２５とを有する。【００２６】
電池要素２２は、電極材料が両面に塗布された金属箔からなる複数の正極板と複数の負極板とが、セパレータを介して交互に積層された構造を有する。各正極板および各負極板の一辺からは、電極材料が塗布されていない未塗布部分が延びている。正極板の未塗布部分同士、および負極板の未塗布部分同士は、それぞれ一括して超音波溶接され、正極タブ２３ａおよび負極タブ２３ｂと接続されている。正極板および負極板の超音波溶接された未塗布部分は集電部と呼ばれる。つまり、正極タブ２３ａは、電池要素２２の正極側の集電部に接続され、負極タブ２３ｂは、電池要素２２の負極側の集電部に接続されている。【００２７】
本実施形態では、正極板および負極板は、互いに反対方向に向けて突出され、かつ、重ね合わされた複数の未塗布部によって作られている。したがって、正極タブ２３ａと負極タブ２３ｂとは、セル２０の互いに対向する辺から引き出されている。本実施形態では、セル２０の平面形状を略長方形とし、正極タブ２３ａおよび負極タブ２３ｂを、その長方形の短辺から引き出している。【００２８】
正極板、負極板、電解液等の材料は、セル２０の種類に応じて適宜選択される。本実施形態では、セル２０はリチウムイオン二次電池である。この場合、正極板としては、リチウム・マンガン複合酸化物、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム等の正極活物質を、厚さ３〜５０μｍのアルミニウム箔の両面に塗付したものを用いることができる。負極板としては、リチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料を、厚さ３〜５０μｍの銅箔の両面に塗布したものを用いることができる。電解液としては、リチウム塩を含む電解液を用いることができる。さらに、正極の金属箔にアルミニウム箔を用いた場合、正極タブ２３ａにはアルミニウム板を用いることができ、負極の金属箔に銅箔を用いた場合、負極タブ２３ｂにはニッケル板または銅板を用いることができる。負極タブ２３ｂを銅板で形成する場合、その表面にニッケルめっきを施してもよい。これらの材料は、一般的なリチウムイオン二次電池に用いられるものなので、詳細な説明は省略する。【００２９】
セパレータには、ポリオレフィン等の熱可塑性樹脂から作られた、マイクロポーラスフィルム（微多孔フィルム）、不織布あるいは織布など、電解液を含浸することができるシート状の部材を用いることができる。【００３０】
外装フィルム２４，２５は、電池要素２２をその厚み方向両側から挟んで包囲するため、電池要素２２の平面寸法よりも大きな平面寸法を有する。外装フィルム２４，２５の、電池要素２２の周囲で重なり合った対向面同士を、電池要素２２の周囲全周にわたって熱融着することで、電池要素２２が封止される。図３では、熱融着された領域を斜線で示している。一方の外装フィルム２４には、電池要素２２を包囲する空間である電池要素収納部を形成するために、中央領域にカップ部２４ａが形成されている。カップ部２４ａは、深絞り加工によって形成することができる。本実施形態では、一方の外装フィルム２４のみにカップ部２４ａを形成しているが、両方の外装フィルム２４，２５にカップ部を形成してもよい。また、カップ部を形成せずに外装フィルム２４，２５の柔軟性を利用して電池要素２２を包囲してもよい。【００３１】
外装フィルム２４，２５には、ラミネートフィルムが好ましく用いられる。ラミネートフィルムとしては、柔軟性を有しており、かつ電解液が漏洩しないように熱融着によって電池要素２２を封止できるものが用いられる。外装フィルム２４，２５に用いられるラミネートフィルムの代表的な例としては、金属薄膜などからなる非通気層と熱融着性樹脂からなる熱融着樹脂層とが積層された多層フィルムが挙げられる。また、熱融着樹脂層を挟んで非通気層と保護層とが積層された多層フィルムが挙げられる。保護層は、ポリエステルフィルム（例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム）やナイロンフィルムによって形成される。電池要素２２を封止するに際しては、熱融着樹脂層同士を対向させて電池要素２２を包囲する。【００３２】
非通気層を形成する金属薄膜としては、例えば、厚さが１０〜１００μｍの、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔｉ合金、Ｆｅ、ステンレス、Ｍｇ合金などの箔を用いることができる。熱融着樹脂層を形成する樹脂としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、これらの酸変成物、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリアミド、エチレン−酢酸ビニル共重合体などが使用できる。熱融着性樹脂層の厚さは１０μｍ〜２００μｍが好ましく、より好ましくは３０μｍ〜１００μｍである。【００３３】
本実施形態のセル２０は、例えば、以下のようにして製造することができる。【００３４】
まず、２枚の外装フィルム２４，２５のうち、一方の外装フィルム２４に、深絞り加工によってカップ部２４ａを形成する。【００３５】
次いで、正極タブ２３ａおよび負極タブ２３ｂが接続された電池要素２２を、上記の外装フィルム２４，２５で挟んで包囲する。この際、外装フィルム２４，２５は、熱融着樹脂層同士を対向させた向きとする。その後、外装フィルム２４，２５の、電池要素２２の周囲で対向している領域を、熱融着ヘッド（不図示）で熱融着する。より具体的には、外装フィルム２４，２５の３辺を熱融着して、外装フィルム２４，２５を１辺が開放した袋状に形成する。その後、外装フィルム２４，２５の開放している１辺から電解液を注入し、その後、残りの１辺を熱融着する。残りの１辺の熱融着は、減圧雰囲気中（減圧チャンバ内）で行う。減圧雰囲気中での熱融着後、得られたセル２０を大気圧雰囲気中に戻すことによって、外装フィルム２４，２５は大気圧によって電池要素２２に密着する。尚、外装フィルム２４，２５の３辺は一括して熱融着しても、各辺ごとに熱融着してもよい。【００３６】
再び図１を参照して、本実施形態の充電装置１０による充電手順を説明する。【００３７】
まず、電気自動車２の駆動用バッテリー３の充電を行わないときには、充電装置１０は、切換制御回路１２によって、第１のモードに設定される。第１のモードとは、バッファ用二次電池１３が整流器１１に接続されるモードである。第１のモードでは、バッファ用二次電池１３が低電流充電される。バッファ用二次電池１３の充電が終了した時点で、駆動用バッテリー３への充電準備が完了する。【００３８】
駆動用バッテリー３を充電するときには、充電装置１０は、切換制御回路１２によって、第２のモードに切り替えられる。第２のモードとは、バッファ用二次電池１３がＤＣ−ＤＣコンバータ１４に接続されるモードである。第２のモードでは、バッファ用二次電池１３に蓄積されている電力を利用して駆動用バッテリー３が充電される。バッファ用二次電池１３の容量は駆動用バッテリー３の容量よりも大きい。従って、駆動用バッテリー３は大電流で急速充電される。【００３９】
このように、バッファ用二次電池１３への充電は、商用の交流電源１から得られた電力を用いて行うが、低電流での充電である。従って、交流電源１に対する負荷は低い。一方、駆動用バッテリー３への充電は、バッファ用二次電池１３に蓄えられた電力を用いて大電流で行うので、短時間で駆動用バッテリー３を充電することができる。【００４０】
バッファ用二次電池１３は、環境温度によって電気的特性が変化する。例えば、低温環境下においては、直流抵抗値が上昇し、出力可能な最大電流が低下する。また、高温環境下に長時間放置しておくと、バッファ用二次電池１３の寿命低下を招く。【００４１】
充電装置１０は、屋外に設置されることが多い。したがって、冬場のように気温が低い環境では、充電装置１０、ひいてはバッファ用二次電池１３の温度も低下する。バッファ用二次電池１３の温度が低くなると、上述のようにバッファ用二次電池１３の出力最大電流が低下する。その結果、駆動用バッテリー３の充電時間が長くなってしまう。一方、夏場のように気温が高い環境では、充電装置１０、ひいてはバッファ用二次電池１３が高温に晒されることになる。その結果、バッファ用二次電池１３の寿命が低下し、バッファ用二次電池１３の交換頻度が増す。最終的には、充電装置１０の維持コストが増加する。【００４２】
恒温風発生器１６は、常温の風をバッファ用二次電池１３に吹き付けることで、バッファ用二次電池１３の温度を所定温度範囲内に維持する。所定温度範囲とは、所望の出力最大電流が得られなくなるような温度よりも高く、かつ、電池が著しく劣化したり寿命が短くなったりするような温度よりも低い温度範囲である。【００４３】
しかも、バッファ用二次電池１３を構成するセル２０は、正極板と負極板とが積層された積層型の電池要素２２を備えている。さらに、電池要素２２は外装フィルム２４，２５で封止されている。積層型の電池要素２２を有するセル２０は平型に形成することができる。従って、セル２０の厚みは、電極板を巻回して形成された巻回型の電池要素を有するセルに比べて薄く、体積に対する表面積の割合が大きい。また、外装材としてフィルムを用いているので、缶を用いたセルと比べてセル２０の内部と外部との間での伝熱性が高い。【００４４】
以上のことにより、セル２０は他の構造の電池に比べて伝熱性が高く、電池要素２２の温度をセル２０の外部から制御し易い。しかも、電池要素２２の厚さだけでなくセル２０全体の厚さも薄いので、セル２０の温度をその外部から制御することによって、電池要素２２全体の温度を均一に制御することができる。そのため、常温の空気をバッファ用二次電池１３に吹き付けることによる作用がより効果的に発揮される。つまり、セル２０が、積層型の電池要素２２を外装フィルム２４，２５で封止した構造を有していていることにより、電池要素２２全体の温度を均一に保ちつつ、セル２０自身の温度を速やかに周囲の温度と一致させることができる。【００４５】
さらに本実施形態では、電池要素２２の封止を減圧雰囲気中で行っており、セル２０の外装フィルム２４，２５は電池要素２２に密着している。このことも、電池要素２２の温度をセル２０の外部から制御し易くしている。また、バッファ用二次電池１３が図２に示したように複数のセル２０を有している場合であっても、セル２０同士を、間隔をあけて配置することによって、セル２０間での空気の流れを確保できるので、各セル２０の温度を所望の温度に維持することができる。【００４６】
恒温風発生器１６によるバッファ用二次電池１３への風の吹き付けは、常時行っている必要はない。恒温風発生器１６は、少なくとも、バッファ用二次電池１３の温度が、駆動用バッテリー３への充電時間に影響を及ぼす温度、およびバッファ用二次電池１３の寿命に影響を及ぼす温度になった場合に駆動されればよい。例えば、低温環境下では、駆動用バッテリー３への充電を行うときのみに、バッファ用二次電池１３が所望の温度になるように恒温風発生器１６を駆動する。具体的には、充電の直前にバッファ用二次電池１３を加温し、充電中は必要に応じてバッファ用二次電池１３を冷却し、待機中は加温も冷却も行わない。すなわち、待機中は、恒温風発生器１６を停止させておく。出力性能が必要なのは駆動用バッテリー３への充電時のみである。駆動用バッテリー３への充電時以外のときにバッファ用二次電池１３を加温するのは、バッファ用二次電池１３の劣化を加速させる要因となる。しかも、駆動用バッテリー３に充電を行っている間は、バッファ用二次電池１３には大電流が流れており、セル２０自身が発熱する。従って、外部からのセル２０の加温は停止することが好ましく、さらには冷却することが好ましい。また、待機中に前記第１のモードによるバッファ用二次電池１３の充電が行われるが、その際にも必要に応じて冷却してもよい。【００４７】
以上のような、温度に応じた恒温風発生器１６の駆動は、温度センサの検出結果に基づくＯＮ／ＯＦＦ制御またはＰＩＤ制御により実現することができる。温度センサは、バッファ用二次電池１３の近傍、セル２０の表面、またはセル２０の内部に設けることが望ましい。【００４８】
本実施形態のように充電装置１０を電気自動車の駆動用バッテリーの充電に用いる場合は、冬場のような低温環境下において、既に述べたように駆動用バッテリー３の充電の直前に所望の出力特性を発揮できる温度にバッファ用二次電池１３を加温することが好ましい。本実施形態の充電装置１０は、上述したように、セル２０自身の温度を速やかに所望の温度に到達させることができるので、低温環境下における電気自動車へ充電可能とするまでの起動時間を短縮することができる。【００４９】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について図面を参照して説明する。図４は、本実施形態の充放電装置のブロック図である。図示されている充放電装置は、二次電池の製造工程で二次電池の充放電特性試験に用いる充放電装置である。【００５０】
本実施形態の充放電装置３０は、整流器３１と、バッファ用二次電池３３と、恒温風発生器３６と、切換制御回路３２と、ＤＣ−ＤＣコンバータ３４と、を有する。ＤＣ−ＤＣコンバータ３４の出力端子３４ａ，３４ｂには試験用二次電池５が接続され、試験用二次電池５への充放電試験が行われる。【００５１】
整流器３１、バッファ用二次電池３３、恒温風発生器３６、およびＤＣ−ＤＣコンバータ３４は、第１の実施形態で説明したのと同様のものであるので、それらの説明は省略する。また、充放電装置３０は、第１の実施形態で説明した充電装置１０（図１参照）が有する第１および第２のモードに加え、第３のモードを有する。第３のモーとは、バッファ用二次電池３３がＤＣ−ＤＣコンバータ３４と接続されて、出力端子３４ａ，３４ｂに接続される電池（本実施形態では試験用二次電池５）に蓄えられた電力がバッファ用二次電池３３に放電されるモードである。切換制御回路３２は、第１、第２および第３のモードを択一的に切り換える。【００５２】
以下に、充放電装置３０の動作を説明する。【００５３】
まず、試験用二次電池５の試験を行うのに先立って、充放電装置３０は、切換制御回路３２によって、第１のモードに設定される。これによって、バッファ用二次電池３３が低電流充電される。【００５４】
バッファ用二次電池３３の充電終了後、充放電装置３０は、切換制御回路３２によって第２のモードに切り換えられる。これによって、バッファ用二次電池３３に蓄積されている電力を利用して試験用二次電池５が充電される。バッファ用二次電池３３の容量は試験用二次電池５の容量よりも大きい。従って、試験用二次電池５は大電流で急速充電される。試験用二次電池５の充電中に、試験用二次電池５の電気的特性や充電時間等を測定することによって、試験用二次電池５の充電特性が測定される。【００５５】
試験用二次電池５の充電特性が測定された後、充放電装置３０は、切換制御回路３２によって第３のモードに切り換えられる。これによって、試験用二次電池５に蓄積された電力が放電され、再びバッファ用二次電池３３に蓄積される。試験用二次電池５の放電中に、試験用二次電池５の電気的特性や放電時間等を測定することによって、試験用二次電池５の放電特性が測定される。【００５６】
１つの試験用二次電池５に対する充放電試験が終了したら、試験が終了した試験用二次電池５は充放電装置３０から取り外される。その後、次の試験用二次電池５が充放電装置３０に接続され、次の試験用二次電池５に対する充放電試験が行われる。試験用二次電池５が交換される際に、バッファ用二次電池３３の充電状態が検出される。試験用二次電池５を充電するのに十分な電力がバッファ用二次電池３３に蓄積されていれば、充放電装置３０を第１のモードに切り換えずに、次の試験用二次電池５の充放電試験を続けて行う。試験用二次電池５を充電するのに十分な電力がバッファ用二次電池３３に蓄積されていなければ、充放電装置３０を第１のモードに切り換えてバッファ用二次電池３３を充電する。バッファ用二次電池３３の充電が完了したら、次の試験用二次電池５の充放電試験を開始する。バッファ用二次電池３３の充電状態の検出は、バッファ用二次電池３３の両端子間の電圧を測定することで行うことができる。【００５７】
以上説明したように、試験用二次電池５から放電された電力がバッファ用二次電池３３に蓄積され、次の試験用二次電池５の充放電試験に利用されるので、電気エネルギーが有効に利用される。【００５８】
バッファ用二次電池３３は、試験用二次電池５へ電力を供給するとともに、試験用二次電池５から電力を受け入れる。したがって、バッファ用二次電池３３の電気的特性が試験用二次電池５の充放電試験ごとに変化すると、試験用二次電池５の評価精度が低下してしまう。バッファ用二次電池３３の電気的特性は、環境温度によっても変化するし、バッファ用二次電池３３の充放電に伴うバッファ用二次電池自身の発熱によっても変化する。【００５９】
そこで、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、試験用二次電池５の充放電試験中に、恒温風発生器３６によって常温の空気をバッファ用二次電池３３に吹き付けることで、バッファ用二次電池３３の周囲温度を一定に保つ。しかも、バッファ用二次電池３３を構成するセルは、積層型の電池要素を外装フィルムで封止した構造を有しているので、電池要素全体の温度を均一に保ちつつ、セル自身の温度を、速やかに周囲温度に到達させることができる。その結果、バッファ用二次電池３３の電気的特性が安定し、試験用二次電池５の評価精度を向上させることができる。【００６０】
以上、第１および第２の実施形態では、恒温風をバッファ用二次電池に吹き付けることによって、バッファ用二次電池をその外部から常温に維持する例について説明した。バッファ用二次電池の温度を所定の温度範囲に保つために空気を吹き付けるときに、吹き付けられる空気を暖めたり冷やしたりせずに外気をそのまま吹き付けてもよい。例えば、バッファ用二次電池が充電または放電されるときの温度上昇を抑制することができれば、温度制御されていない外気を吹き付けてもよい。このように単に外気を吹き付ける冷却用のファンを設けてもよい。また、バッファ用二次電池の温度を一定に保つのみでなく、バッファ用二次電池の加熱のみを行う場合や冷却のみを行う場合もある。以下に、本発明に適用できる温度調整手段の例を、加熱のみを行う場合、冷却のみを行う場合、および一定の温度に保つ場合に分けて説明する。【００６１】
（加熱のみを行う場合）
例えば、本発明による充電装置を電気自動車の充電に用いる場合は、冬場のような低温環境下においてバッファ用二次電池の加熱のみを行う温度調整手段を用いることができる。そのような温度調整手段としては、ニクロム線などの電熱線あるいはセラミック発熱体などの発熱体を用いることができる。発熱体は、バッファ用二次電池（具体的には、セルまたはセルを収容するセルケース）に直接取り付けてもよいし、金属板を介して取り付けてもよい。また、発熱体をバッファ用二次電池と離して配置し、発熱体によって暖められた空気をファンでバッファ用二次電池に吹き付けてもよい。発熱体としては、ペルチェ素子を用いることもできる。【００６２】
さらに、バッファ用二次電池の近傍、セルの表面またはセルの内部に温度センサを設けておけば、温度センサでの検出結果に基づいて、ＯＮ／ＯＦＦ制御またはＰＩＤ制御により温度調整手段の駆動を制御することができる。【００６３】
（冷却のみを行う場合）
充放電装置を用いて充放電特性試験を連続して行う場合は、バッファ用二次電池自身が発熱する。従って、このような場合のバッファ用二次電池の温度調整は、バッファ用二次電池の冷却のみでよい場合がある。この場合は、気体や液体といった流体が循環しその循環経路の途中に冷却装置が設けられたパイプをバッファ用二次電池（具体的には、セルまたはセルを収容するセルケース）に接触させて引き回し、冷却装置によって冷却された流体でバッファ用二次電池を冷却することができる。【００６４】
冷却装置としては、ラジエータ、流体の圧縮／断熱膨張を利用した冷却装置、およびペルチェ素子を利用した冷却装置などが挙げられる。パイプは、バッファ用二次電池に直接接触させてもよいし、金属板を介して接触させてもよい。パイプが金属板を介してバッファ用二次電池に接触している場合には、冷却された金属板によってバッファ用二次電池が冷却される。また、ペルチェ素子を利用した冷却装置を用いる場合は、ペルチェ素子を直接または金属板を介してバッファ用二次電池に接触させてもよい。【００６５】
また、バッファ用二次電池自身の温度に比べて、充電装置あるいは充放電装置が設置されている環境の温度が十分に低い場合には、ファンなどを用いて、充電装置あるいは充放電装置の外部の空気をバッファ用二次電池に吹き付けるだけでもよい。【００６６】
さらに、バッファ用二次電池の近傍、セルの表面またはセルの内部に温度センサを設けておけば、温度センサでの検出結果に基づいて、ＯＮ／ＯＦＦ制御またはＰＩＤ制御により、冷却装置またはファンなどの駆動を制御することができる。【００６７】
（一定の温度に保つ場合）
上述した各実施形態で説明した恒温風発生器は、バッファ用二次電池の温度を一定に保つための手段の１つである。また、これまでに説明したバッファ用二次電池の加熱に用いられる各種装置および冷却に用いられる各種装置を組み合わせ、これらをバッファ用二次電池の温度に応じて適宜動作させてもよい。また、充電装置または充放電装置が、温度が一定になるように制御された室内に設置される場合は、ファンなどを用いて、充電装置あるいは充放電装置が設置されている室内の空気をバッファ用二次電池に吹き付けるだけでもよい。【００６８】
ペルチェ素子を有する温度制御装置を温度調整手段として用いた場合は、ペルチェ素子でバッファ用二次電池の加熱および冷却の両方を行うことができる。【００６９】
図５に、ペルチェ素子によって加熱および冷却がされる充放電装置のブロック図を示す。図５に示す充放電装置４０は、交流電源１から電力を得て、試験用二次電池５の充放電特性試験を行うものである。この充放電装置４０は、ペルチェ素子によってバッファ用二次電池３３の加熱および冷却を行うペルチェ式温度制御装置４６を備えている。整流器３１、切換制御回路３２、バッファ用二次電池３３およびＤＣ−ＤＣコンバータ３４は、第２の実施形態で説明したものと同様であるので、図４に使用されている符合と同じ符号を使用し、説明は省略する。【００７０】
ペルチェ式温度制御装置４６は、ペルチェ素子と、ペルチェ素子の駆動を制御する制御回路とを有している。ペルチェ素子は、バッファ用二次電池３３（具体的には、セルまたはセルを収容するセルケース）に直接または金属板を介して取り付けられている。【００７１】
上記の構成により、必要に応じてペルチェ素子を駆動し、これによってバッファ用二次電池３３の温度を一定に保つことができる。なお、図５に示したペルチェ式温度制御装置は、バッファ用二次電池の温度を一定に保つ場合だけでなく、バッファ用二次電池の加熱のみを行う場合や、冷却のみを行う場合にも用いることができる。【００７２】
また、バッファ用二次電池の温度を一定に保つ場合においても、バッファ用二次電池の近傍、セルの表面またはセルの内部に温度センサを設けておけば、温度センサでの検出結果に基づいて、ＯＮ／ＯＦＦ制御またはＰＩＤ制御により温度調整手段の駆動を制御することができる。
【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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【国際調査報告】
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