(57)【要約】【課題】電池の寿命低下の抑制と電池の出力低下の抑制とを両立することを目的とする。【解決手段】ケースの内部に電解液及び電極体を収容した電池と、前記ケースを回転させる駆動部と、前記駆動部の駆動を制御する制御部と、を有し、前記電解液の液面とこの液面に対向する前記ケースの内面との間には隙間が形成されており、前記制御部は、前記駆動部を制御することにより、第１の姿勢と、前記第１の姿勢よりも前記電解液及び前記電極体の接触面積が小さい第２の姿勢との間で前記ケースを回転させることを特徴とする電池の姿勢制御装置。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースの内部に電解液及び電極体を収容した電池と、
前記ケースを回転させる駆動部と、
前記駆動部の駆動を制御する制御部と、を有し、
前記電解液の液面とこの液面に対向する前記ケースの内面との間には隙間が形成されており、
前記制御部は、前記駆動部を制御することにより、第１の姿勢と、前記第１の姿勢よりも前記電解液及び前記電極体の接触面積が小さい第２の姿勢との間で前記ケースを回転させることを特徴とする電池の姿勢制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記電池が動作する動作時間のうち少なくともいずれかのタイミングにおいて前記ケースを前記第１の姿勢に制御し、前記電池が動作しない非動作時間のうち少なくともいずれかのタイミングにおいて前記ケースを前記第２の姿勢に制御することを特徴とする請求項１に記載の電池の姿勢制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、車両のイグニッションスイッチがオンであるときに前記ケースを前記第１の姿勢に制御し、前記イグニッションスイッチがオフであるときに前記ケースを前記第２の姿勢に制御することを特徴とする請求項２に記載の電池の姿勢制御装置。
【請求項４】
前記ケースは、第１の内面と、前記第１の内面よりも面積が小さい第２の内面とを備える扁平形成に形成されており、
前記第１の姿勢時において、前記第１の内面が水平方向を含む面内に位置し、前記第２の姿勢時において、前記第２の内面が水平方向を含む面内に位置することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載の電池の姿勢制御装置。
【請求項５】
前記ケースは、円筒形状であり、
前記第１の姿勢時において、前記ケースの径方向が重力方向を向いており、前記第２の姿勢時において、前記ケースの径方向が水平方向を向いていることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載の電池の姿勢制御装置。
【請求項６】
前記電池の正極電位が金属リチウムを基準としたときに４．１Ｖ以上であることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一つに記載の電池の姿勢制御装置。
【請求項７】
ケースの内部に電解液及び電極体を収容した電池を複数接続した組電池と、
前記組電池を回転させる駆動部と、
前記駆動部の駆動を制御する制御部と、を有し、
前記電解液の液面とこの液面に対向する前記ケースの内面との間には隙間が形成されており、
前記制御部は、前記駆動部を制御することにより、第１の姿勢と、前記第１の姿勢よりも前記電解液及び前記電極体の接触面積が小さい第２の姿勢との間で前記組電池を回転させることを特徴とする組電池の姿勢制御装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記組電池が動作する動作時間のうち少なくともいずれかのタイミングにおいて前記組電池を前記第１の姿勢に制御し、前記組電池が動作しない非動作時間のうち少なくともいずれかのタイミングにおいて前記組電池を前記第２の姿勢に制御することを特徴とする請求項７に記載の組電池の姿勢制御装置。
【請求項９】
前記制御部は、車両のイグニッションスイッチがオンであるときに前記組電池を前記第１の姿勢に制御し、前記イグニッションスイッチがオフであるときに前記組電池を前記第２の姿勢に制御することを特徴とする請求項８に記載の組電池の姿勢制御装置。
【請求項１０】
前記ケースは、互いに対向する一対の第１のケース壁面と、前記第１のケース壁面に直交する方向に配置され、互いに対向する一対の第２のケース壁面と、前記第１及び第２のケース壁面に直交する方向に配置され、互いに対向する一対の第３のケース壁面とを有し、前記第２のケース壁面は前記第１のケース壁面よりも面積が大であり、前記第３のケース壁面は前記第２のケース壁面よりも面積が大であり、
前記組電池は、前記第３のケース壁面が互いに対向するように前記電池を第１の方向にｎ個積層した電池群を、前記第１の方向に直交する第２の方向に複数積層することにより、構成されており、
前記駆動部は、前記第２の方向視における前記組電池の中心部分に対応した位置に設けられる、前記第２の方向に延びる回転軸部を備え、
前記第２の方向視において、前記組電池の縦横の比率が最も１に近づくように、前記ｎを設定したことを特徴とする請求項７乃至９のうちいずれか一つに記載の組電池の姿勢制御装置。
【請求項１１】
前記第１のケース壁面の短辺及び長辺の長さをそれぞれＴ及びＨとしたときに、（Ｔ×ｎ）／Ｈが最も１に近づくように、前記ｎを設定したことを特徴とする請求項１０に記載の組電池の姿勢制御装置。
【請求項１２】
前記ｎは奇数であり、
前記一対の第２のケース壁面のうち一方の前記第２のケースの壁面側には、一対の出力端子が位置しており、
前記第１の方向に隣接する前記電池は互いに第１の導電部材を介して直列に接続され、
前記第２の方向に隣接する前記電池群は互いに第２の導電部材を介して直列に接続されていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の組電池の姿勢制御装置。
【請求項１３】
前記第１及び前記第２の導電部材は互いにサイズが同じであることを特徴とする請求項１２に記載の組電池の姿勢制御装置。
【請求項１４】
前記電池の正極電位が金属リチウムを基準としたときに４．１Ｖ以上であることを特徴とする請求項７乃至１３のうちいずれか一つに記載の組電池の姿勢制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池の寿命改善及び電池の出力低下の抑制に関する技術である。
【背景技術】
【０００２】
電動機により車両の駆動力を得る、電気車両、ハイブリッド車両、燃料電池車両は、バッテリを搭載している。バッテリとして、特許文献１は、二次電池を６個直列に接続したバッテリモジュールを予め定められた間隔をあけて積層した組電池を開示する。二次電池は、ケース内に電解液及び電極体を収容することにより構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３０６７２６号公報
【特許文献２】特開２００９−１７０２５８号公報
【特許文献３】特開２００８−１６６０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、電解液及び電極体が接触することにより電解液の酸化分解が促進され、バッテリの寿命が短くなる。その一方で、電極体の内部に電解液が十分に浸透しない場合には、起電反応が起こりにくくなり、必要な出力を確保することができない。そこで、本願発明は、電池の寿命低下の抑制と電池の出力低下の抑制とを両立することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明に係る電池の姿勢制御装置は、（１）ケースの内部に電解液及び電極体を収容した電池と、前記ケースを回転させる駆動部と、前記駆動部の駆動を制御する制御部と、を有し、前記電解液の液面とこの液面に対向する前記ケースの内面との間には隙間が形成されており、前記制御部は、前記駆動部を制御することにより、第１の姿勢と、前記第１の姿勢よりも前記電解液及び前記電極体の接触面積が小さい第２の姿勢との間で前記ケースを回転させることを特徴とする。
【０００６】
（２）上記（１）の構成において、前記制御部は、前記電池が動作する動作時間のうち少なくともいずれかのタイミングにおいて前記ケースを前記第１の姿勢に制御し、前記電池が動作しない非動作時間のうち少なくともいずれかのタイミングにおいて前記ケースを前記第２の姿勢に制御することができる。電池が動作する動作時間のうち少なくともいずれかのタイミングでケースを第１の姿勢に制御することにより、電池出力の出力低下を抑制できる。電池が動作しない非動作時間のうち少なくともいずれかのタイミングでケースを第２の姿勢に制御することにより、酸化分解を抑制できる。
【０００７】
（３）上記（２）の構成において、前記制御部は、車両のイグニッションスイッチがオンであるときに前記ケースを前記第１の姿勢に制御し、前記イグニッションスイッチがオフであるときに前記ケースを前記第２の姿勢に制御することができる。姿勢制御が煩雑になるのを防止しながら、電池の寿命低下の抑制と電池の出力低下の抑制とを両立することができる。
【０００８】
（４）上記（１）乃至（３）の構成において、前記ケースは、第１の内面と、前記第１の内面よりも面積が小さい第２の内面とを備える扁平形成に形成されており、前記第１の姿勢時において、前記第１の内面が水平方向を含む面内に位置し、前記第２の姿勢時において、前記第２の内面が水平方向を含む面内に位置する。第１の姿勢時において、電解液の液面とこの液面に対向する第１の内面との隙間が相対的に小さくなるため、電極体及び電解液の接触面積が増加して、電池の出力低下を抑制することができる。第２の姿勢時において、電解液の液面とこの液面に対向する第２の内面との隙間が相対的に小さくなるため、電極体及び電解液の接触面積が減少して、電池の寿命低下を抑制できる。
【０００９】
（５）上記（１）乃至（３）の構成において、前記ケースは、円筒形状であり、前記第１の姿勢時において、前記ケースの径方向が重力方向を向いており、前記第２の姿勢時において、前記ケースの径方向が水平方向を向いている。上記（４）の構成と同様の効果を得ることができる。
【００１０】
（６）上記（１）乃至（５）の構成において、前記電池の正極電位が金属リチウムを基準としたときに４．１Ｖ以上である。このような高電位の電池において電解液及び電極体が接触することによる酸化分解が特に促進されやすいため、第２の姿勢時における酸化分解を効果的に抑制できる。
【００１１】
上記課題を解決するために、本願発明に係る組電池の姿勢制御装置は、（７）ケースの内部に電解液及び電極体を収容した電池を複数接続した組電池と、前記組電池を回転させる駆動部と、前記駆動部の駆動を制御する制御部と、を有し、前記電解液の液面とこの液面に対向する前記ケースの内面との間には隙間が形成されており、前記制御部は、前記駆動部を制御することにより、第１の姿勢と、前記第１の姿勢よりも前記電解液及び前記電極体の接触面積が小さい第２の姿勢との間で前記組電池を回転させることを特徴とする。
【００１２】
（８）上記（７）の構成において、前記制御部は、前記組電池が動作する動作時間のうち少なくともいずれかのタイミングにおいて前記組電池を前記第１の姿勢に制御し、前記組電池が動作しない非動作時間のうち少なくともいずれかのタイミングにおいて前記組電池を前記第２の姿勢に制御することができる。組電池が動作する動作時間のうち少なくともいずれかのタイミングでケースを第１の姿勢に制御することにより、組電池の出力低下を抑制できる。組電池が動作しない非動作時間のうち少なくともいずれかのタイミングでケースを第２の姿勢に制御することにより、酸化分解を抑制できる。
【００１３】
（９）上記（８）の構成において、前記制御部は、車両のイグニッションスイッチがオンであるときに前記組電池を前記第１の姿勢に制御し、前記イグニッションスイッチがオフであるときに前記組電池を前記第２の姿勢に制御することができる。姿勢制御が煩雑になるのを防止しながら、組電池の寿命低下の抑制と組電池の出力低下の抑制とを両立することができる。
【００１４】
（１０）上記（７）乃至（９）の構成において、前記ケースは、互いに対向する一対の第１のケース壁面と、前記第１のケース壁面に直交する方向に配置され、互いに対向する一対の第２のケース壁面と、前記第１及び第２のケース壁面に直交する方向に配置され、互いに対向する一対の第３のケース壁面とを有し、前記第２のケース壁面は前記第１のケース壁面よりも面積が大であり、前記第３のケース壁面は前記第２のケース壁面よりも面積が大であり、前記組電池は、前記第３のケース壁面が互いに対向するように前記電池を第１の方向にｎ個積層した電池群を、前記第１の方向に直交する第２の方向に複数積層することにより、構成されており、前記駆動部は、前記第２の方向視における前記組電池の中心部分に対応した位置に設けられる、前記第２の方向に延びる回転軸部を備え、前記第２の方向視において、前記組電池の縦横の比率が最も１に近づくように、前記ｎを設定することができる。組電池が回転するときの回転領域の体積を小さくすることができ、スペース効率を高めることができる。
【００１５】
（１１）上記（１０）の構成において、前記第１のケース壁面の短辺及び長辺の長さをそれぞれＴ及びＨとしたときに、（Ｔ×ｎ）／Ｈが最も１に近づくように、前記ｎを設定することができる。
【００１６】
（１２）上記（１０）又は（１１）の構成において、前記ｎは奇数であり、前記一対の第２のケース壁面のうち一方の前記第２のケース壁面側には、一対の出力端子が位置しており、前記第１の方向に隣接する前記電池は互いに第１の導電部材を介して直列に接続され、前記第２の方向に隣接する前記電池群は互いに第２の導電部材を介して直列に接続されている。導電部材の接続作業を容易化することができる。
【００１７】
（１３）上記（１２）の構成において、前記第１及び前記第２の導電部材のサイズを同じに設定することができる。導電部材のサイズが共有化されることにより、コストを削減できる。
【００１８】
（１４）上記（７）乃至（１３）の構成において、前記電池の正極電位が金属リチウムを基準としたときに４．１Ｖ以上である。このような高電位の電池において電解液及び電極体が接触することによる酸化分解が特に促進されやすいため、第２の姿勢時における酸化分解を効果的に抑制できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、電池の寿命低下の抑制と電池の出力低下の抑制とを両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の姿勢に制御された電池の斜視図である。
【図２】第２の姿勢に制御された電池の斜視図である。
【図３】図３は、図１の電池をＸ１−Ｘ２で切断した断面図である。
【図４】図２の電池をＸ３−Ｘ４で切断した断面図である。
【図５】電極体の概略図である。
【図６】姿勢制御装置の機能ブロック図である。
【図７】組電池の斜視図である。
【図８】組電池のＸ矢視図である。
【図９】個数ｎを５個とした場合の導電板の配置を示した組電池の平面図である。
【図１０】個数ｎを４個とした場合の導電板の配置を示した組電池の平面図である。
【図１１】組電池の姿勢を制御する制御方法のフローチャートである。
【図１２】酸化分解の程度を評価する評価試験の試験結果である。
【図１３Ａ】実施例２の組電池の概略斜視図である。
【図１３Ｂ】実施例２の組電池のＸ矢視図である。
【図１４Ａ】比較例３の組電池の概略斜視図である。
【図１４Ｂ】組電池のＸ矢視図である。
【図１５Ａ】第１の姿勢に制御された円筒型電池の断面図である。
【図１５Ｂ】第２の姿勢に制御された円筒型電池の断面図である。
【図１６】変形例５の組電池のＸ矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１乃至図５を参照しながら、本実施形態に係る姿勢制御装置によって姿勢が制御される電池の構成を説明する。図１及び図２は電池の斜視図であり、図１は電池の姿勢が第１の姿勢に制御された状態を図示しており、図２は電池の姿勢が第２の姿勢に制御された状態を図示している。これらの図において、Ｘ−Ｙ面は水平方向を含む面であり、車両のフロアパネルと同一面内に位置する。図３は、図１の電池をＸ１−Ｘ２で切断した断面図である。図４は、図２の電池をＸ３−Ｘ４で切断した断面図である。図５は、電極体の概略図である。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は互いに直交する異なる三軸である。
【００２２】
これらの図を参照して、電池２は、角型ケース４０、一対の出力端子５０及び電極体１０を含む。角型ケース４０は、扁平形状に形成されている。ここで、図１を参照して、角型ケース４０のＸ軸方向の長さをＤＸ、Ｙ軸方向の長さをＤＹ、Ｚ軸方向の長さをＤＺとしたとき、ＤＹ＞ＤＸ＞ＤＺなる大小関係を満足する。したがって、図１において、Ｘ−Ｙ面に沿って延びる角型ケース４０の内面（第１の内面）は、Ｙ−Ｚ面に沿って延びる角型ケース４０の内面よりも面積が大きい。
【００２３】
角型ケース４０の内部には電解液が収容されている。図１乃至図４に図示した一点鎖線は、電解液の液面を示している。電解液の液量は、角型ケース４０の内部を満たさない程度に調整されており、電解液の液面とこの液面に対向する角型ケース４０の内面との間には隙間が形成されている。
【００２４】
一対の出力端子５０はＹ軸方向に並んでおり、一方がプラス電極であり、他方がマイナス電極である。一対の出力端子５０は、図示しないタブを介して、電極体１０に電気的に接続されている。
【００２５】
電極体１０は、角型ケース４０の内部において巻かれた状態で収容されている。図５を参照して、電極体１０は、正極体１２と、負極体１３と、正極体１２及び負極体１３の間に配置されたセパレータ１４とで構成されている。ここで、正極体１２は、集電体と、集電体の表面に形成された正極層とで構成されている。正極層は、集電体の片面又は両面に形成することができる。正極層とは、正極に応じた活物質や導電剤等を含む層である。また、負極体１３は、集電体と、集電体の表面に形成された負極層とで構成されている。負極層は、集電体の片面又は両面に形成することができる。負極層とは、負極に応じた活物質や導電剤等を含む層である。
【００２６】
ここで、電池２がニッケル−水素電池である場合には、正極層の活物質として、ニッケル酸化物を用い、負極層の活物質として、ＭｍＮｉ（５−ｘ−ｙ−ｚ）ＡｌｘＭｎｙＣｏｚ（Ｍｍ：ミッシュメタル）等の水素吸蔵合金を用いることができる。また、電池２がリチウムイオン電池である場合には、正極層の活物質として、リチウム−遷移金属複合酸化物を用い、負極層の活物質として、カーボンを用いることができる。また、導電剤として、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維、カーボンナノチューブを用いることができる。
【００２７】
ここで、電池２の起電反応は、電極体１０が電解液に浸漬されることにより生じるため、高い電池出力を得るためには、電解液及び電極体１０の接触面積を増加させる必要がある。他方、電極体１０が電解液に接触することにより、酸化分解が起こり、抵抗が増加するため、電池寿命が短くなる。特に、正極電位が金属リチウムを基準としたときに４．２ｖ以上である場合には、酸化分解が促進される。したがって、電池２の動作状態において電極体１０及び電解液の接触面積を増加させ、電池２の非動作状態において電極体１０及び電解液の接触面積を減少させることにより、電池出力の維持と電池寿命の向上とを両立することができる。
【００２８】
図３及び図４を参照して、本実施形態の角型ケース４０は、第１の内面４１と、第１の内面４１よりも面積が小さい第２の内面４２とを備え、第１の内面４１が水平方向を含む面内に位置する場合には、電極体１０及び電解液の接触面積が大となり（図３参照）、第１の内面４２が水平方向を含む面内に位置する場合には電極体１０及び電解液の接触面積が小となる（図４参照）。したがって、電池２の動作状態において、電池２を図１及び図３に図示する第１の姿勢に制御し、電池２の非動作状態において、電池２を図２及び図４に図示する第２の姿勢に制御することにより、電池出力の維持と電池寿命の向上とを両立することができる。
【００２９】
次に、図６乃至図８を参照しながら、組電池３の姿勢を制御する姿勢制御装置の一実施形態について説明する。ただし、本姿勢制御装置は、１個の電池２の姿勢を制御する際にも適用することができる。図６は、姿勢制御装置の機能ブロック図であり、図７は組電池の斜視図であり、図８は組電池のＸ矢視図である。
【００３０】
これらの図を参照して、姿勢制御装置１は、組電池３、この組電池３を回転させる駆動部４、この駆動部４の駆動を制御する制御部５及びＩＧ検出部６を備える。駆動部４は、モータ４３、モータ４３の駆動力を伝達する伝達機構４２、伝達機構４２から駆動力が伝達されることにより回転する回転軸４１を備える。モータ４３は、ステッピングモータ、振動波モータであってもよい。伝達機構４２は、歯車機構、ベルト機構であってもよい。回転軸４１は、組電池３の長手方向（Ｘ軸方向）の両端部に取り付けられている。なお、組電池３は図示しない拘束バンドで拘束されており、拘束バンドの拘束作用により各電池２の位置ずれが禁止される。したがって、組電池３を構成する各電池２は、一体的に回転する。
【００３１】
制御部５は、モータの種類に応じて適宜変更され、その具体的な構成は公知であるため、ここでは一例としてステッピングモータの制御部についてのみ説明する。制御部５は、モータ４３のコイルを駆動するモータドライブ回路、モータの回転速度を制御する速度制御回路、モータの回転方向及び動作停止を制御するスタート/ストップ回路などを備える。モータドライブ回路によるコイルの駆動順序は、コントローラで制御してもよい。
【００３２】
ＩＧ検出部６は、図示しないＩＧ（イグニッション）スイッチの位置を検出し、この検出結果を制御部５に出力する。制御部５は、ＩＧスイッチがオンの場合に、駆動部４を制御することにより、図１に図示する第１の姿勢に組電池２を制御する。制御部５は、ＩＧスイッチがオフである場合に、駆動部４を制御することにより、図２に図示する第２の姿勢に組電池３を制御する。上述の姿勢制御装置の構成によれば、組電池２の姿勢制御を容易に行うことができる。
【００３３】
次に、図７及び図８を参照しながら、組電池３の構成について詳細に説明する。組電池３は、複数の電池２（本実施形態では５個）をＺ軸方向（第１の方向に）に並べた電池群３ＡをＸ軸方向（第２の方向）に複数個積層することにより構成されている。電池２は、一つの電池セル、或いは複数の電池セルを接続した電池モジュールであってもよい。
【００３４】
ここで、角型ケース４０の壁面をそれぞれ第１のケース壁面２Ａ、第２のケース壁面２Ｂ及び第３のケース壁面２Ｃとしたときに、第２のケース壁面２Ｂは第１のケース壁面２Ａよりも面積が大であり、第３のケース壁面２Ｃは第２のケース壁面２Ｂよりも面積が大である。なお、第１のケース壁面２Ａは、図１の角型ケース４０のＸ−Ｚ面に沿って延びる壁面に対応し、第２のケース壁面２Ｂは、図１の角型ケース４０のＹ−Ｚ面に沿って延びる壁面に対応し、第３のケース壁面２Ｃは、図１の角型ケース４０のＸ−Ｙ面に沿って延びる壁面に対応している。
【００３５】
電池群３Ａを構成する各電池２は、互いに第３のケース壁面２Ｃが対向するように並べられており、回転軸４１は、Ｘ軸方向（第２の方向）視における組電池３の中心部分に対応した位置に設けられ、第１のケース壁面２Ａに直交するＸ軸方向（第２の方向）に延びている。なお、回転軸４１は、組電池２をＸ軸方向から挟み込む一対のエンドプレートに設けてもよい。
【００３６】
組電池３は、総プラス端子２２Ａ及び総マイナス端子２２Ｂを備える。これらの総プラス端子２２Ａ及び総マイナス端子２２Ｂから、車両の走行に必要なエネルギを取り出すことができる。各電池群３Ａを構成する各電池２は導電板（第１の導電板）２１を介して直接に接続されている。Ｘ軸方向に隣接する電池群３Ａは導電板（第２の導電板）２２を介して直列に接続されている。これらの導電板２１、２２は各電池２の出力端子５０に接続されている。ただし、図７及び図８では、説明を簡略化するために出力端子５０を省略している。
【００３７】
ここで、図８に図示するように、電池２の幅方向の寸法（Ｚ軸方向の寸法）をＴ（以下、電池幅Ｔと称する場合もある）、電池２の高さ方向の寸法（Ｙ軸方向の寸法）をＨ（以下、電池高さＨと称する場合もある）、一つの電池群３Ａに含まれる電池２の個数をＴ（以下、個数ｎと称する場合もある）としたとき、（Ｔ×ｎ）／Ｈが最も１に近づくように個数ｎを設定するのが好ましい。例えば、電池高さＨが電池幅Ｔの５倍である場合には、個数ｎを５個に設定するのが好ましい。なお、隣接する電池２の間に形成される隙間は狭小であるため無視する。
【００３８】
上述の構成によれば、組電池３を回転させるために必要な空間を小さくすることができる。したがって、組電池３を車両に搭載する際の搭載位置の自由度が高まり、限られた車両空間を有効に活用することができる。さらには、車両を小型化することもできる。
【００３９】
さらに、個数ｎは偶数ではなく奇数であることがより好ましい。個数ｎを奇数とすることによる効果を、図９及び図１０を参照しながら説明する。図９は、個数ｎを５個とした場合の導電板２１Ａ、２１Ｂの配置を図示する組電池３の平面図である。図１０は、個数ｎを４個とした場合の導電板２１Ａ、２１Ｂの配置を図示する組電池３の平面図である。ただし、説明を簡略化するため、説明に必要な組電池３の一部のみを図示する。これらの図において、出力端子５０は極性に応じて「＋」、「−」で図示されており、以下の説明ではそれぞれプラス端子、マイナス端子と称するものとする。
【００４０】
図９を参照して、隣接する電池群３Ａを接続する際に、一方の電池群３Ａの端部に位置する電池２のプラス端子と他方の電池群３Ａの端部に位置する電池２のマイナス端子とがＸ軸方向において隣り合うため、これらの端子を導電板２１Ｂによって簡単に接続することができる。これに対して、図１０に図示する構成では、一方の電池群３Ａの端部に位置する電池２のプラス端子と他方の電池群３Ａの端部に位置する電池２のマイナス端子との間に当該一方の電池２のプラス端子が位置するため、このプラス端子を避けるように端子の接続を行う必要がある。そのため接続作業が煩雑化する。
【００４１】
また、図９に図示する構成によれば、端子のＸ軸方向の位置を適切な位置に設定することにより、導電板２１Ａ及び導電板２１Ｂのサイズを共通化できるため、コストを削減することができる。これに対して、図１０に図示する構成では、導電板２１Ａ及び導電板２１Ｂのサイズを共通化できないため、図９に図示する構成よりもコストが増大する。したがって、個数ｎを奇数に設定することにより、接続作業の容易化と、コスト削減とを図ることができる。
【００４２】
次に、組電池３の姿勢を制御する制御方法について図１１のフローチャートを参照しながら説明する。初期状態において、組電池は、図２に図示する第２の姿勢に制御されているものとする。ステップＳ１０１において、制御部５は、ＩＧ検出部６の検出結果を受信し、ＩＧスイッチがオンされているか否かを判別する。ＩＧスイッチがオンされている場合には、ステップＳ１０２において、駆動部４を制御することにより、組電池３を第２の姿勢から図１に図示する第１の姿勢に回転させる。これにより、各電池２の電極体１０が電解液に十分に浸漬するため、必要な電池出力を得ることができる。
【００４３】
ＩＧスイッチがオフされている場合には、ステップＳ１０３において、組電池３を第２の姿勢に維持する。これにより、各電池２の電極体１０が電解液に接触する接触面積を減らすことができるため、酸化分解を抑制することができる。その結果、組電池３の寿命を向上させることができる。特に、電池２の正極電位が金属リチウムを基準としたときに４．２Ｖ以上である場合には、酸化分解の抑制効果が高くなる。
【００４４】
次に、実施例を示して本発明について詳細に説明する。
（実施例１）
本実施例では、電池２の姿勢を制御することによる効果を検証した。使用した電池２の組成及び製造方法は以下の通りである。
【００４５】
まず、正極体１２について説明する。正極活物質としてのＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４と、導電剤としてのアセチレンブラックと、結着剤としてのＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）とを混合した混合物を、Ｎ−メチル―２ピロリドン溶剤（ＮＭＰ）に分散させてスラリー状にし、これを厚さ１５μｍのアルミ箔からなる集電体の両面に均一に塗布し、正極合剤層を形成し、８０℃にて乾燥させた後、ロールプレスにより圧縮成形を行った。
【００４６】
負極体１３について説明する。負極活物質としての黒鉛粉末と、結着剤としてのＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）とを混合した混合物を、Ｎ−メチル―２ピロリドン溶剤（ＮＭＰ）に分散させてスラリー状にし、これを厚さ１０μｍの銅箔からなる集電体の両面に均一に塗布し、８０℃にて乾燥させた後、ロールプレスにより圧縮成形を行った。
【００４７】
セパレータ１４として、厚さ１６μｍの微多孔性ポリエチレンフィルムを用いた。このセパレータ１４を正極体１２と負極体１３との間に介在させ、捲き回すことにより捲回体を得た。この捲回体を８０℃の乾燥温度にて１２時間真空状態で乾燥した後、アルミ製の角型ケース４０に収容した。電解液として、１ｍｏｌ／ＬのＬＩＰＦ６をエチレンカーボネート及びエチルメチルカーボネートの混合溶媒に溶解した溶解液を使用した。なお、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとの体積比は３：７に設定した。電解液を角型ケース４０に注入して封止することにより電池２を作成した。
【００４８】
初期測定として、角型ケース４０の傾きを０度（つまり、図１に図示する姿勢）に設定し、ＳＯＣ（State of charge）を９０％にした電池２の２５℃でのIV抵抗（１０秒）を測定した。満充電時におけるエネルギ容量は５Ahであった。
【００４９】
角型ケース４０の傾きを９０度（つまり、図２に図示する姿勢）にして、ＳＯＣ（State of charge）を９０％にした電池２を６０℃で５日間保存した。その後、角型ケース４０の傾きを０度にして、ＳＯＣ（State of charge）を９０％にして電池２の２５℃でのIV抵抗（１０秒）を測定した。試験期間は３０日とし、５日おきにIV抵抗（１０秒）を測定した。
【００５０】
比較例１では、実施例１と同様の電池を使用し、角型ケース４０の傾きを常時０度に設定した。比較例２では、実施例１と同様の電池を使用し、角型ケース４０の傾きを常時９０度に設定した。図１２に実施例１、比較例１、２の評価結果を示す。図１２の横軸は日数であり、縦軸はIV抵抗の増加率である。
【００５１】
角型ケース４０の傾きを常時０度に設定した比較例１と比較して、本実施例は、IV抵抗増加率が低く、酸化分解を抑制する効果が高くなることがわかった。角型ケース４０の傾きを常時９０度に設定した比較例２と比較して、本実施例は、起電反応に必要な電解液の確保ができ、未使用時には酸化分解を抑制する効果が高くなることがわかった。なお、比較例２は、電解液との接触面積は小さく、酸化分解が抑制されるが、逆に起電反応に使用できる面積も小さい。そのため、実施例よりも出力反応の際の電極体の負荷が大きくなり、電池自体の劣化が進行したものと考えられる。
【００５２】
（実施例２）
組電池３を回転させたときの回転領域の大きさについて評価した。図１３Ａは実施例２の組電池３の概略斜視図である。図１３Ｂは組電池３のＸ矢視図であり、点線で示す円は組電池３が回転するのに必要な回転領域の輪郭を示している。
【００５３】
本実施例で用いられる電池２のサイズは、Ｚ軸方向の長さＴが１.５ｃｍであり、Ｙ軸方向の長さＨが８.０ｃｍであり、Ｘ軸方向の長さＳが１４ｃｍであった。したがって、Ｚ軸方向に並べられる電池２の個数ｎが１個である場合、（Ｔ×ｎ）／Ｈは０．１９であり、個数ｎが３個である場合、（Ｔ×ｎ）／Ｈは０．５６であり、個数ｎが５個である場合、（Ｔ×ｎ）／Ｈは０．９４であり、個数ｎが７個である場合、（Ｔ×ｎ）／Ｈは１．３１である。したがって、（Ｔ×ｎ）／Ｈが最も１に近くなるように、本実施例では個数ｎを５個に設定した。
【００５４】
電池２の総数は１５個とした。したがって、セルの総体積は２５２０ｃｍ３である。組電池３の回転半径Ｒが５．４８ｃｍ、奥行き（Ｘ軸方向の長さ）が４２ｃｍであるから、回転領域の体積は３９６０ｃｍ３であった。したがって、セルの総体積に対して３９６０÷２５２０＝１．５７倍の空間を回転領域として確保する必要がある。
【００５５】
図１４Ａは比較例３の組電池３の概略斜視図である。図１４Ｂは組電池３のＸ矢視図であり、点線で示す円は組電池３が回転するのに必要な回転領域の輪郭を示している。比較例３の組電池３は、実施例１と同じサイズの電池２をＸ軸方向に１５個積層することにより構成した。回転軸４１は、電池２の積層方向に直交する方向の端面（Ｚ軸方向の端面）に接続した。組電池３の回転半径Ｒが１１．９４ｃｍ、奥行き（つまり長さＳ）が１４ｃｍであるから、回転領域の体積は６２６７ｃｍ３であった。したがって、セルの総体積に対して６２６７÷２５２０＝２．４９倍の空間を回転領域として確保する必要がある。
【００５６】
実施例２及び比較例３を比較して、（Ｔ×ｎ）／Ｈが１に近づくように電池２の個数ｎを設定することにより、回転に必要な回転領域の体積が小さくなることが証明された。
【００５７】
（変形例１）
【００５８】
上述の実施形態では、第１の姿勢から第２の姿勢に電池２を回転する際の回転角度を９０度に設定したが、本発明はこれに限られるものではなく、第１の姿勢から第２の姿勢に電池２を回転させることにより、電解液及び電極体１０の接触面積が減少すれば、回転角度は何度であってもよい。例えば、図１の図示する姿勢から角型ケース４０をＸ−Ｙ面に対して数度傾けた姿勢を第１の姿勢とし、図２の図示する姿勢から角型ケース４０をＸ−Ｙ面に対して数度傾けた姿勢を第２の姿勢としてもよい。
【００５９】
（変形例２）
上述の実施形態では、イグニッションスイッチのオン及びオフに基づき、電池２の姿勢を制御したが、本発明はこれに限られるものではなく、前記電池が動作する動作時間の少なくともいずれかのタイミングで電池２を第１の姿勢（図１参照）に制御し、電池２が動作しない非動作時間の少なくともいずれかのタイミングで電池２を第２の姿勢（図２参照）に制御してもよい。例えば、動力源として組電池３と内燃機関とを兼用するハイブリッド車両において、内燃機関のみの動力により車両が走行している場合には、電池２を第２の姿勢、つまり、電解液及び電極体の接触面積が相対的に小さくなる第２の姿勢に制御してもよい。また、電池２に要求される出力レベルが低い場合には、電池２を第２の姿勢に制御してもよい。本変形例の構成であっても、電池出力の確保と電池寿命の向上とを両立することができる。
【００６０】
（変形例３）
上述の実施形態では、角型形状の電池２を回転させる場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、姿勢を変えることにより電解液及び電極体の接触面積が変わる他の形状の電池にも適用することができる。当該他の形状の電池は、いわゆる円筒型形状の電池であってもよい。図１５Ａは、第１の姿勢に制御された円筒型電池の断面図であり、図１５Ｂは第２の姿勢に制御された円筒型電池の断面図である。
【００６１】
これらの図を参照して、円筒型電池８０は、円筒型ケース８１と、円筒型ケース８１の長手方向両端部に接続された出力端子８３と、点線で図示する電極体８２と、円筒型ケース８１の内部に空気層を設けるように注入された電解液とを備える。一点鎖線は、電解液の液面レベルを示している。図１５Ａを参照して、円筒型ケース８１は、Ｘ軸方向の寸法がＺ軸方向（径方向）の寸法よりも大きく設定されている。したがって、円筒型電池８０を図１５Ａに図示する第１の姿勢から図１５Ｂに図示する第２の姿勢に回転させることにより、電解液及び電極体８２の接触面積が減少し、酸化分解を抑制することができる。また、円筒型電池８０を図１５Ｂに図示する第２の姿勢から図１５Ａに図示する第１の姿勢に回転させることにより、電極体８２の大部分が電解液の中に浸漬するため、起電反応に必要な電解液を確保することができる。
【００６２】
（変形例４）
上述の実施形態では、捲回状の電極体１０について説明したが、本発明はこれに限られるものでなく、他の形状の電極体にも適用することができる。当該他の形状の電極体は、矩形状の正極シート及び負極シートの間にセパレータを介在させた発電シートを一方向に重ねた電極体であってもよい。
【００６３】
（変形例５）
上述の実施形態では、（Ｔ×ｎ）／Ｈが最も１に近づくように個数ｎを設定したが、本発明はこれに限られるものではなく、組電池が含む他の要素のサイズに応じて適宜変更することができる。図１６は、当該他の構成に係る組電池１００のＸ矢視図であり、図１３Ｂに対応する図である。上記実施形態と同一の機能を有する構成要素には、同一符合を付している。Ｚ軸方向に隣接する電池２の間にはスペーサ１２０が位置する。スペーサ１２０は、Ｚ軸方向の両側端面に複数のリブ１２１を備える。リブ１２１は、Ｘ軸方向に延びており、Ｙ軸方向に隙間を空けて並設されている。Ｙ軸方向に隣接するリブ１２１に挟まれた空間によって、冷却風を導通させる冷却通路が形成される。この冷却通路内に冷媒を流すことにより、各電池２が冷却される。
【００６４】
ここで、スペーサ１２０のＺ軸方向の寸法をＷとしたとき、{ｎＴ＋（ｎ−１）Ｗ}／Ｈが最も１に近づくように個数ｎを設定するのが好ましい。これにより、組電池１００が回転するのに必要な回転領域の体積を小さくすることができる。つまり、組電池１００が電池２以外の付加的な要素を含む場合には、当該付加的要素のサイズを考慮しながら、回転領域が最小となるように個数ｎを設定するのが好ましい。
【符号の説明】
【００６５】
１  姿勢制御装置    ２  電池    ３  組電池    ３Ａ  電池群    ４  駆動部
５  制御部    ６  ＩＧ検出部    ４１  回転軸    ４２  伝達機構    ４３  モータ
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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