(57)【要約】【課題】電池で発生する熱を効率良く活用することが可能な電池の温度調節システムの提供にある。【解決手段】電池ユニット１０における電池の温度調節システムであって、電池ユニット１０が、複数の電池Ａ１を備えた電池パック１１と、複数の電池Ａ２を備えた電池パック１２と、複数の電池Ｂを備えた電池パック１３とから構成され、電池パック１３の２つの面に対向して電池パック１１、１２が配置されている。そして、電池パック１１、１２、１３を収納する断熱性の収納ケース１４と、電池パック１１、１２、１３の各電池Ａ１、Ａ２、Ｂを個別に加熱する加熱手段としてのペルチェ素子１７、１８と、ペルチェ素子１７、１８への電力印加を制御し温度調節を行う制御部３７とを備え、電池パック１１、１２、１３は並列に接続されると共に、制御部３７は電池パック１３のみを暖機させ単独始動させてから、電池パック１１、１２の暖機を行うよう制御する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電池と、
前記第１電池の２つ以上の面に対向して配置された第２電池と、
前記第１電池及び前記第２電池を制御する制御手段と、を備え、
前記第１電池及び前記第２電池は互いに独立して制御可能であり、
前記制御手段は、前記第１電池を始動時に単独で使用することを特徴とする電池の温度調節システム。
【請求項２】
前記第１電池を加熱する第１加熱手段及び前記第２電池を加熱する第２加熱手段を備え、
前記第１加熱手段は始動時に単独で使用されることを特徴とする請求項１に記載の電池の温度調節システム。
【請求項３】
前記第１電池の低温での出力が前記第２電池の低温での出力よりも高い電池であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電池の温度調節システム。
【請求項４】
前記第１電池及び前記第２電池を収納する断熱性の収納ケースを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池の温度調節システム。
【請求項５】
第１電池と、
前記第１電池の２つ以上の面に対向して配置された第２電池と、を備え、
前記第１電池を始動時に単独で使用することを特徴とする電池の温度調節方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電池の温度調節システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電池の温度調節システムの従来技術としては、例えば、特許文献１に開示された電源装置が存在する。特許文献１に開示された電源装置は低温側から良好な出力特性が得られる低温型の電解液リチウム電池ＬＢと、高温側で良好な出力特性が得られる高温型の全固体リチウム電池ＳＢを並列に接続している。そして、この電源装置では電解液リチウム電池ＬＢと全固体リチウム電池ＳＢとは積層配置されており、内側に全固体リチウム電池ＳＢが配置され、外側に電解液リチウム電池ＬＢが配置されている。
このような構成を有する電源装置においては、車両の始動時などの低温条件で使用した場合、電解液リチウム電池ＬＢに大きな電流が流れ、この電流による内部発熱で電解液リチウム電池ＬＢの温度が上昇する。この熱は、電解液リチウム電池ＬＢに対して内側に配置されている全固体リチウム電池ＳＢに伝わり全固体リチウム電池ＳＢの温度を上昇させることができる。従って、短時間で全固体リチウム電池ＳＢの出力特性を向上できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３９５２３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、特許文献１で開示された電源装置においては、外側に配置された電解液リチウム電池ＬＢに流れる電流を用いて内側に配置された全固体リチウム電池ＳＢを加熱する構成なので、電解液リチウム電池ＬＢで発生する熱を効率良く全固体リチウム電池ＳＢに伝達することができない。すなわち、電解液リチウム電池ＬＢと全固体リチウム電池ＳＢとは片方の面でしか接触しておらず、電解液リチウム電池ＬＢで発生する熱の一部は、この接触している片方の面を通して全固体リチウム電池ＳＢに伝達される。しかし、電解液リチウム電池ＬＢで発生する熱の大部分は、接触していない他方の面から外側に放熱されてしまう問題がある。
【０００５】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、電池で発生する熱を効率良く活用することが可能な電池の温度調節システムの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、電池の温度調節システムであって、第１電池と、前記第１電池の２つ以上の面に対向して配置された第２電池と、前記第１電池及び前記第２電池を制御する制御手段と、を備え、前記第１電池及び前記第２電池は互いに独立して制御可能であり、前記制御手段は、前記第１電池を始動時に単独で使用することを特徴とする。
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、第１電池が始動時に単独で使用されるとき、第１電池で発生する熱は、第１電池の２つ以上の面に対向して配置された第２電池に伝達され第２電池の暖機を速やかに行うことができる。従って、第１電池で発生する熱を効率良く活用することが可能である。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の電池の温度調節システムにおいて、前記第１電池を加熱する第１加熱手段及び前記第２電池を加熱する第２加熱手段を備え、前記第１加熱手段は始動時に単独で使用されることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明によれば、第１電池を加熱する第１加熱手段は始動時に単独で使用されるので、第１電池の暖機時間を短縮することが可能である。なお、暖機とは、安定した出力特性を得るために電池を暖めることを指す。また、出力特性とは、温度と出力（電圧、電流または内部抵抗の少なくとも一つ）との関係を意味するものとする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の電池の温度調節システムにおいて、前記第１電池の低温での出力が前記第２電池の低温での出力よりも高い電池であることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明によれば、低温条件下で車両などを始動させる際に、低温での出力が第２電池の低温での出力よりも高い第１電池を使用して車両を始動させてから第２電池の暖機を行えばよく、始動時の待機時間（第１電池の暖機時間）をゼロとすることができる。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池の温度調節システムにおいて、前記第１電池及び前記第２電池を収納する断熱性の収納ケースを備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明によれば、第１電池及び第２電池は断熱性の収納ケース内に配置されているので、第１電池で発生する熱を外部に放熱させずに効率よく第２電池に伝達することができ、熱効率を一層向上可能である。
【００１４】
請求項５記載の発明は、電池の温度調節方法であって、第１電池と、前記第１電池の２つ以上の面に対向して配置された第２電池と、を備え、前記第１電池を始動時に単独で使用することを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明によれば、請求項１と同等の作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、第１電池で発生する熱により第２電池の暖機を速やかに行うことができ、電池で発生する熱を効率良く活用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態に係る電池ユニットの全体構成を模式的に示す平面図である。
【図２】第１の実施形態に係る電池の一部破断面で示す拡大図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図４】第１の実施形態に係るペルチェ素子の拡大図である。
【図５】第１の実施形態に係る電池の温度調節システムのシステム構成図である。
【図６】第１の実施形態に係る電池の温度調節シスの制御フローを示すフローチャートである。
【図７】第２の実施形態に係る電池ユニットの全体構成を模式的に示す平面図である。
【図８】第２の実施形態に係る電池Ｃの一部破断面で示す拡大図である。
【図９】第２の実施形態に係る電池の温度調節システムのシステム構成図である。
【図１０】第２の実施形態に係る電池の温度調節シスの制御フローを示すフローチャートである。
【図１１】その他の実施形態に係る電池ユニットの別の配列例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態に係る電池の温度調節システムを図１〜図６に基づいて説明する。
図１に示すように、電池ユニット１０は、収納ケース１４内に収容された複数の電池パック１１〜１３を備えている。
電池パック１１は内部に複数個の電池Ａ１を備え、電池パック１２は内部に複数個の電池Ａ２を備え、電池パック１３は内部に複数個の電池Ｂを備えている。
【００１９】
電池パック１１〜１３は収納ケース１４内で３列に配置され、両側の列に電池パック１１、１２が配置され中央の列に電池パック１３が配置されて、電池パック１３の両側（図１における上側と下側）の２つの面に対向して電池パック１１、１２が配置されている。なお、電池パック１３が第１電池に相当し、電池パック１１、１２が第２電池に相当する。各電池パック１１〜１３は、内部に５個の電池Ａ１、Ａ２、Ｂをそれぞれ有し、各電池Ａ１、Ａ２、Ｂは内部でそれぞれ直列に接続されている。電池パック１１、１２、１３の両端からは、出力端子（電線コード）Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３がそれぞれ引出され、各出力端子Ｅ１〜Ｅ３は並列に接続されている。
【００２０】
電池パック１１、１２、１３を収納する収納ケース１４は収納ケース１４内の熱を外部に逃がし難い高い断熱性の容器であり、収納ケース１４は、断熱性に優れた樹脂材料により形成されている。収納ケース１４は、図示しないが上部が開口された有底角筒状の筐体と、筐体の開口を覆う蓋部とによって構成されている。筐体に電池パック１１〜１３を収納し固定した上で、蓋部で開口を覆うことにより内部が密閉されている。なお、収納ケース１４には電池パック１１〜１３からの出力端子Ｅ１〜Ｅ３などを引出すための図示しない貫通孔が形成されている。この貫通孔と出力端子Ｅ１〜Ｅ３などとの間には、図示しないシール材が介装されている。
【００２１】
電池Ａ１、Ａ２、Ｂは、渦巻状に巻き回して形成されたシート型二次電池である。電池Ａ１、Ａ２、Ｂは、同一種類で同一構成の高温での出力特性が良好な電池である。なお、高温での出力特性が良好であるとは、電池の出力特性に温度依存性があり、例えば、３０℃前後に暖める（暖機する）ことにより、安定した出力特性が得られる電池のことを指している。高温での出力特性が良好な電池としては、例えば、全固体リチウム電池や鉛蓄電池などを用いることができる。従って、以降電池Ａ１の説明を行い、電池Ａ２、Ｂについては説明を省略する。
図２及び図３に示すように、電池Ａ１は、渦巻状に巻き回して形成された電池要素部１５と、電池要素部１５を収納する直方体状の収納容器１６と、収納容器１６の両端に設けられた第２加熱手段としてのペルチェ素子１７、１８とを備えている。
【００２２】
電池要素部１５は、シート状の正極材とシート状の負極材とを、電解質材料を含むセパレータを介して積層した矩形長尺状の電池シートを渦巻状に巻き回して形成されている。正極材は、例えば、アルミニウムなどの基体に正極活物質をコーティングすることにより形成され、負極材は銅などの基体に負極活物質をコーティングすることにより形成されている。ここで、電池シートの渦巻状をした巻き回し端部を１５Ａ、１５Ｂとし、断面長円状の外周面を１５Ｃとする。電池要素部１５からは、側方に正極材及び負極材が延出されて、それぞれ正負の電極部１９、２０を形成している。電極部１９、２０は、隣接配置された電池Ａ１と直列に接続される接続端子である。
【００２３】
収納容器１６は、金属材料で形成されている。収納容器１６は、有底角筒状に形成され上部に開口部を有する筐体部１６Ａと、筐体部１６Ａの開口部を塞ぐ蓋部１６Ｂとから構成されている。
電池要素部１５は、収納容器１６内に巻き回し端部１５Ａを筐体部１６Ａの開口部側に向け、巻き回し端部１５Ｂを筐体部１６Ａの開口部の反対側の底板部に向けて配置されている。収納容器１６内に電池要素部１５を収納した上で、筐体部１６Ａの開口部を塞ぐように蓋部１６Ｂが配置され固定されている。このとき、蓋部１６Ｂの下面と電池要素部１５の巻き回し端部１５Ａとは接触した状態にある。また、蓋部１６Ｂの下面及び筐体部１６Ａの内面の全面には絶縁膜が形成されている。
【００２４】
ペルチェ素子１７は、平板状の吸熱部１７Ａと、平板状の放熱部１７Ｂと、吸熱部１７Ａと放熱部１７Ｂ間に介在されＰ型半導体とＮ型半導体とを交互に接続させた接続部１７Ｃとから構成されている。吸熱部１７Ａ及び放熱部１７Ｂは、熱伝導率の大きい電気絶縁性の優れた窒化アルミニウムなどのセラミック系材料から形成されている。ペルチェ素子１７は、放熱部１７Ｂを収納容器１６の蓋部１６Ｂ側に向けて放熱部１７Ｂと蓋部１６Ｂとが接触するように配置され固定されている。図２に示すように、ペルチェ素子１７からは側方にリード電極２１、２２が突出している。後述するように、リード電極２１、２２は直流の電源２９と接続されており、リード電極２２側が正極となり、リード電極２１側が負極となるように接続されている。
【００２５】
収納容器１６におけるペルチェ素子１７と反対側の端部に別のペルチェ素子１８が設けられている。ペルチェ素子１８は、平板状の吸熱部１８Ａと、平板状の放熱部１８Ｂと、吸熱部１７Ａと放熱部１７Ｂ間に介在された接続部１８Ｃとから構成されており、基本的構成はペルチェ素子１７と同等である。ペルチェ素子１８は、放熱部１８Ｂを収納容器１６の底板部側に向けて放熱部１８Ｂと底板部とが接触するように配置され固定されている。また、ペルチェ素子１８からは側方にリード電極２３、２４が突出している。後述するように、リード電極２３、２４は直流の電源２９と接続されており、リード電極２３側が正極となり、リード電極２４側が負極となるように接続されている。
【００２６】
図４に示すように、ペルチェ素子１７は、接続部１７ＣにおけるＰ型半導体２５及びＮ型半導体２６の一方の接合面が導電部材２７を介して吸熱部１７Ａに接合されている。また、Ｐ型半導体２５及びＮ型半導体２６の他方の接合面は導電部材２８を介して放熱部１７Ｂ接合されている。このように複数のＰ型半導体２５及び複数のＮ型半導体２６は、複数の導電部材２７、２８により直列に接続されている。リード電極２１、２２間に直流の電源２９を接続し、リード電極２２側が正極となり、リード電極２１側が負極となるように接続する。このように接続されることにより、Ｐ→Ｎ接合部分（吸熱部１７Ａ側）では吸熱現象が発生し、Ｎ→Ｐ接合部分（放熱部１７Ｂ側）では放熱現象が発生する。すなわち、リード電極２１、２２間に電源２９より直流電力を印加することにより吸熱部１７Ａで吸熱された熱を放熱部１７Ｂに移動することができる。なお、実際には、電流が流れることによりペルチェ素子１７は内部抵抗により発熱し、その熱が放熱部１７Ｂに移動し電池要素部１５を暖めることができる。
【００２７】
図４に示すように、ペルチェ素子１８は、上記ペルチェ素子１７と同等の構成を有し、接続部１８ＣにおけるＰ型半導体３０及びＮ型半導体３１の一方の接合面が導電部材３２を介して吸熱部１８Ａに接合されている。また、Ｐ型半導体３０及びＮ型半導体３１の他方の接合面は導電部材３３を介して放熱部１８Ｂ接合されている。リード電極２３、２４間に直流の電源２９を接続し、リード電極２３側が正極となり、リード電極２４側が負極となるように接続する。このように接続することにより、吸熱部１８Ａで吸熱された熱を放熱部１８Ｂに移動することができるが、実際には、電流が流れることによりペルチェ素子１８は内部抵抗により発熱し、その熱が放熱部１８Ｂに移動し電池要素部１５を暖めることができる。
【００２８】
電池Ａ２、Ｂについては、上記電池Ａ１と同等の構成を有し、渦巻状に巻き回して形成された電池要素部と、電池要素部を収納する直方体状の収納容器と、収納容器の両端に設けられた加熱手段を構成するペルチェ素子とを備えている。説明の便宜上、電池Ａ２、Ｂの各構成要素についても電池Ａ１と同一の部番号を使用する。なお、電池Ａ１、Ａ２に設けられたペルチェ素子が第２加熱手段に相当し、電池Ｂに設けられたペルチェ素子が第１加熱手段に相当する。この実施形態では、各電池Ａ１、Ａ２、Ｂの全てに加熱手段としてのペルチェ素子を設けている。
【００２９】
図５は電池ユニット１０における電池の温度調節システムのシステム構成図である。電池の温度調節システムは、電池ユニット１０と、収納ケース１４内に配置された電池パック１１内の電池Ａ１の温度を検出する検出センサー３４と、電池パック１２内の電池Ａ２の温度を検出する検出センサー３５と、電池パック１３内の電池Ｂの温度を検出する検出センサー３６とを備えている。電池の温度調節システムは、検出センサー３４〜３６からの各検出信号に基づきペルチェ素子１７、１８への電源２９からの電力印加を制御する制御手段としての制御部３７を備えている。また、制御部３７は、検出センサー３４〜３６からの各検出信号に基づきモーターなどの負荷３８に対し、電池パック１１〜１３のうちどのパックから電力を供給するのかを制御している。制御部３７は、電池パック１３及び電池パック１１、１２を互いに独立して制御可能となっている。
各電池パック１１〜１３からは、正負の出力端子Ｅ１〜Ｅ３が引出され、各電池パック１１〜１３は、負荷３８と並列に接続されている。また、各電池パック１１〜１３からは、各電池Ａ１、Ａ２、Ｂに個別に設けられたペルチェ素子１７、１８と接続されたリード端子が引出され電源２９と接続されている。なお、ペルチェ素子１７、１８と電源２９との接続は、図４に示すように各電池Ａ１、Ａ２、Ｂのペルチェ素子１７、１８と個別に接続されているものとし、図５では概略のみを示している。
【００３０】
以上の構成を有する電池の温度調節システムにつきその制御フローを図６に示すフローチャートに基づき説明を行う。
制御フローがスタートし、先ず、中央の列の電池パック１３を始動させるように制御する。すなわち、ステップＳ１０１において、電池パック１３内の電池Ｂに配置された検出センサー３６からの検出信号に基づき、制御部３７は電池パック１３（電池Ｂ）の温度調節（暖機）が必要かどうかの判断を行う。例えば、検出センサー３６により検出された温度Ｔｓが、予め定められている下限温度Ｔｍｉｎより高いかどうかの判断処理が行われる。なお、下限温度Ｔｍｉｎは、電池Ｂの暖機により安定した出力特性が得られる下限の温度を指している。
温度Ｔｓが下限温度Ｔｍｉｎより高い（Ｔｓ≧Ｔｍｉｎ）と判断された場合には、ステップＳ１０２に進み、電池パック１３（電池Ｂ）の温度調節（暖機）が必要ないと判断されて電池パック１３（電池Ｂ）の温度調節が完了する。
【００３１】
一方、温度Ｔｓが下限温度Ｔｍｉｎより低い（Ｔｓ＜Ｔｍｉｎ）と判断された場合には、ステップＳ１０４に進み、電池パック１３（電池Ｂ）の暖機が必要と判断されて、電池パック１３（電池Ｂ）を暖機するための温度調節システムがスタートする。すなわち、制御部３７は、電池パック１３の各電池Ｂのペルチェ素子１７、１８に電源２９から電力を印加するように制御し電池パック１３の暖機を行う。その結果、ペルチェ素子１７、１８では図４で示す方向に電流が流れることにより、吸熱部１７Ａ、１８Ａから放熱部１７Ｂ、１８Ｂへの熱移動が起こり、この熱によって各電池Ｂの温度は上昇する。すなわち、電池パック１３の各電池Ｂのペルチェ素子１７、１８（第１加熱手段）は、始動時に単独で使用される。
【００３２】
次に、ステップＳ１０５に進み、制御部３７は電池パック１３（電池Ｂ）の温度調節（暖機）が必要かどうかの判断を行う。すなわち、温度Ｔｓが下限温度Ｔｍｉｎより高い（Ｔｓ≧Ｔｍｉｎ）と判断された場合には、ステップＳ１０２に進み、電池パック１３（電池Ｂ）は充分暖機されたと判断されて電池パック１３（電池Ｂ）の温度調節が完了する。すなわち、制御部３７は、電池パック１３の各電池Ｂのペルチェ素子１７、１８に電源２９からの電力を遮断するように制御し電池パック１３の暖機を終了する。
【００３３】
また、ステップＳ１０５において、温度Ｔｓが下限温度Ｔｍｉｎより低い（Ｔｓ＜Ｔｍｉｎ）と判断された場合には、ステップＳ１０４にリターンし、電池パック１３（電池Ｂ）の暖機が不十分であり温度調節（暖機）が必要と判断されて引き続き電池パック１３（電池Ｂ）の暖機が行われる。
次に、ステップＳ１０３では、制御部３７は、電池パック１３の出力端子Ｅ３と負荷３８とを接続するように制御し、電池パック１３から負荷３８に電力が供給されて、電池パック１３（電池Ｂ）による運転（例えば、エンジン始動）がスタートする。すなわち、制御部３７は、電池パック１３（電池Ｂ）を始動時に単独で使用するように制御する。
【００３４】
次に、ステップＳ１０６において、電池パック１３に対し両側の列の電池パック１１、１２に配置された検出センサー３４、３５からの検出信号に基づき、制御部３７は電池パック１１、１２（電池Ａ１、Ａ２）の温度調節（暖機）が必要かどうかの判断を行う。すなわち、検出センサー３４、３５により検出された温度Ｔｓが、予め定められている下限温度Ｔｍｉｎより高いかどうかの判断処理が行われる。なお、検出センサー３４、３５からの検出信号は、どちらか一方の信号値（例えば、温度Ｔｓが低い方の信号）が用いられる。
その結果、温度Ｔｓが下限温度Ｔｍｉｎより高い（Ｔｓ≧Ｔｍｉｎ）と判断された場合には、ステップＳ１０７に進み、電池パック１１、１２（電池Ａ１、Ａ２）の暖機が必要ないと判断されて電池パック１１、１２（電池Ａ１、Ａ２）の温度調節が完了する。
【００３５】
一方、温度Ｔｓが下限温度Ｔｍｉｎより低い（Ｔｓ＜Ｔｍｉｎ）と判断された場合には、ステップＳ１０９に進み、電池パック１１、１２（電池Ａ１、Ａ２）の温度調節（暖機）が必要と判断されて電池パック１１、１２（電池Ａ１、Ａ２）を暖機するための温度調節システムがスタートする。すなわち、制御部３７は、電池パック１１、１２の各電池Ａ１、Ａ２のペルチェ素子１７、１８に電源２９から電力を印加するように制御し電池パック１１、１２の暖機を行う。その結果、各電池Ａ１、Ａ２のペルチェ素子１７、１８では図４で示す方向に電流が流れることにより、吸熱部１７Ａ、１８Ａから放熱部１７Ｂ、１８Ｂへの熱移動が起こり、この熱によって各電池Ａ１、Ａ２の温度は上昇する。
【００３６】
次に、ステップＳ１１０に進み、制御部３７は電池パック１１、１２（電池Ａ１、Ａ２）の温度調節（暖機）が必要かどうかの判断を行う。すなわち、温度Ｔｓが下限温度Ｔｍｉｎより高い（Ｔｓ≧Ｔｍｉｎ）と判断された場合には、ステップＳ１０７に進み、電池パック１１、１２（電池Ａ１、Ａ２）は充分暖機されたと判断されて電池パック１１、１２（電池Ａ１、Ａ２）の温度調節が完了する。すなわち、制御部３７は、電池パック１１の電池Ａ１のペルチェ素子１７、１８に電源２９からの電力を遮断するとともに、電池パック１２の電池Ａ２のペルチェ素子１７、１８に電源２９からの電力を遮断する。これにより電池パック１１、１２の暖機が終了される。
また、ステップＳ１１０において、温度Ｔｓが下限温度Ｔｍｉｎより低い（Ｔｓ＜Ｔｍｉｎ）と判断された場合には、ステップＳ１０９にリターンし、電池パック１１、１２（電池Ａ１、Ａ２）の暖機が不十分であり暖機が必要と判断されて引き続き電池パック１１、１２（電池Ａ１、Ａ２）の暖機が行われる。
【００３７】
次に、ステップＳ１０８では、制御部３７は、電池パック１３の出力端子Ｅ３と負荷３８との接続を遮断し、電池パック１１、１２の出力端子Ｅ１、Ｅ２と負荷３８とを接続するように制御し、電池パック１１、１２から負荷３８に電力が供給されて、電池パック１１、１２による運転に切り替えが行われる。
【００３８】
以上の構成を有する電池の温度調節システムについて、以下に作用説明を行う。
電池パック１１〜１３が並列に接続され、始動時には、電池パック１１〜１３の全部の暖機を行うのではなく、電池パック１３のみを先行して暖機を行うよう制御されている。よって、暖機するのに必要な熱量が小さくてすむので電池パック１３は短時間で温まる。ここで、下限温度Ｔｍｉｎまで温まるまでの時間を暖機時間とすれば、電池パック１１〜１３の全部の暖機を行う場合と比較して、暖機時間を短縮することが可能である。具体的には、電池パック１１〜１３は同一構成、同一種類の電池Ａ１、Ａ２、Ｂを同一個数（５個）集積させたものなので、暖機時間は全部の暖機を行う場合と比較して１／３程度に短縮可能である。
【００３９】
電池パック１３が暖機されることにより、電池パック１３の各電池Ｂで発生した熱は、電池パック１３の２つの面に対向して配置された電池パック１１、１２に伝達され、各電池Ａ１、Ａ２を暖めることができる。すなわち、電池パック１３から放熱があっても、その熱は周りの電池パック１１、１２の暖機に利用することができるので、熱効率の向上を図れ電池パック１３で発生する熱を効率良く活用することが可能である。
特に、電池パック１１〜１３は断熱性の高い収納ケース１４内に配置されているので、電池パック１３で発生した熱を外部に放熱させることなく、電池パック１１、１２の暖機に利用することができる。
【００４０】
電池パック１３を暖機し電池パック１３による運転を開始した後で、電池パック１１、１２の暖機が行われる。電池パック１１の暖機は、電池Ａ１のペルチェ素子１７、１８に電源２９から電力が印加され、電池パック１２の暖機は、電池Ａ２のペルチェ素子１７、１８に電源２９から電力が印加されることによりなされる。電源２９の電力の印加に加えて、先行して暖機されている運転中の電池パック１３からの熱も活用することができる。すなわち、暖機中の電池パック１３から放熱される熱及び運転中の電池パック１３から放熱される熱は、電池パック１３の周りの電池パック１１、１２に伝達されて電池パック１１、１２の暖機に供されるので、電池パック１１、１２の暖機時間の短縮を行うことができる。なお、運転中の電池パック１３からの熱は、電流が流れることにより各電池Ｂの内部抵抗により各電池Ｂが発熱することによる。
【００４１】
電池パック１１〜１３は同一構成、同一種類の電池Ａ１、Ａ２、Ｂを同一個数（５個）集積させたものなので、特別に専用電池を製作する必要が無く、コストアップを低減可能である。
【００４２】
この第１の実施形態に係る電池の温度調節システムによれば以下の効果を奏する。
（１）電池パック１１〜１３が並列に接続され、始動時には、電池パック１３のみを先行して暖機を行うよう制御されているので、電池パック１３は短時間で温まり、電池パック１１〜１３の全部の暖機を行う場合と比較して、暖機時間を短縮することが可能である。
（２）電池パック１３が暖機されることにより、電池パック１３の各電池Ｂで発生した熱は、電池パック１３の２つの面に対向して配置された電池パック１１、１２に伝達され、各電池Ａ１、Ａ２を暖めることができる。従って、熱効率の向上を図れ電池パック１３で発生する熱を効率良く活用することが可能である。
（３）電池パック１１〜１３は断熱性の収納ケース１４内に配置されているので、電池パック１３で発生した熱を外部に放熱させることなく、電池パック１１、１２の暖機に利用することができる。
（４）電池パック１３を暖機し電池パック１３による運転を開始した後で、電池パック１１、１２の暖機が行われる。電池パック１１の暖機は、電池Ａ１のペルチェ素子１７、１８に電源２９から電力が印加され、電池パック１２の暖機は、電池Ａ２のペルチェ素子１７、１８に電源２９から電力が印加されることによりなされるが、加えて、先行して暖機され運転中の電池パック１３からの熱も活用することができる。従って、電池パック１１、１２の暖機時間の短縮を行うことができる。
（５）電池パック１１〜１３は同一構成、同一種類の電池Ａ１、Ａ２、Ｂを同一個数（５個）集積させたものなので、特別に専用電池を製作する必要が無く、コストアップを低減可能である。
（６）ペルチェ素子１７、１８は各電池Ａ１、Ａ２、Ｂに個別に備えられ、各電池Ａ１、Ａ２、Ｂの両端に配設されて、ペルチェ素子１７、１８に電圧を印加することによりペルチェ素子１７、１８の内部抵抗によって発熱する。その熱を利用して各電池Ａ１、Ａ２、Ｂの暖機を行うことができるので、各電池Ａ１、Ａ２、Ｂをムラなく確実に暖めることができる。
【００４３】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る電池の温度調節システムを図７〜図１０に基づいて説明する。
この実施形態は、第１の実施形態における中央の列に配置される電池パック１３の種類と構成を変えたものであり、その他の構成は共通である。
従って、ここでは説明の便宜上、先の説明で用いた符号を一部共通して用い、共通する構成についてはその説明を省略し、変更した個所のみ説明を行う。
【００４４】
図７に示すように、本実施形態の電池ユニット５０は、内部に複数個の電池Ａ１を備えた電池パック１１と、内部に複数個の電池Ａ２を備えた電池パック１２と、内部に複数個の電池Ｃを備えた電池パック５１と、電池パック１１、１２、５１を収納する収納ケース１４とを備えている。
【００４５】
電池パック１１、１２、５１は収納ケース１４内で３列に配置され、両側の列に電池パック１１、１２が配置され中央の列に電池パック５１が配置されて、電池パック５１の両側（図７における上側と下側）の２つの面に対向して電池パック１１、１２が配置されている。なお、電池パック５１が第１電池に相当し、電池パック１１、１２が第２電池に相当する。各電池パック１１、１２、５１は、内部に５個の電池Ａ１、Ａ２、Ｃをそれぞれ有し、各電池Ａ１、Ａ２、Ｃは内部でそれぞれ直列に接続されている。電池パック１１、１２、５１の両端からは、出力端子（電線コード）Ｅ１、Ｅ２、Ｅ４が引出され、各出力端子Ｅ１、Ｅ２、Ｅ４は並列に接続されている。
【００４６】
電池Ｃは、電池Ａ１、Ａ２と同様に渦巻状に巻き回して形成されたシート型二次電池であるが、電池Ａ１、Ａ２と異なり低温での出力特性が良好な電池である。なお、低温での出力特性が良好であるとは、電池の出力特性に温度依存性が少なく、例えば、−２０℃〜２０℃条件下において安定した出力特性が得られる電池のことを指している。すなわち、電池パック５１（電池Ｃ）の低温での出力が電池パック１１、１２（電池Ａ１、Ａ２）の低温での出力よりも高い電池である。従って、−２０℃程度の低温条件下においても電池の暖機が必要なく、低温始動（コールドスタート）が可能となっている。低温での出力特性が良好な電池としては、例えば、リチウムイオン電池や電解液リチウム電池などを用いることができる。
図８に示すように、電池Ｃは、渦巻状に巻き回して形成された電池要素部５２と、電池要素部５２を収納する直方体状の収納容器５３とを備えている。電池Ｃには、電池Ａ１、Ａ２に配置されているペルチェ素子１７、１８が設けられていない。
【００４７】
電池要素部５２は、シート状の正極材とシート状の負極材とを、電解質材料を含むセパレータを介して積層した矩形長尺状の電池シートを渦巻状に巻き回して形成されている。正極材は、例えば、アルミニウムなどの基体に正極活物質をコーティングすることにより形成され、負極材は銅などの基体に負極活物質をコーティングすることにより形成されている。ここで、電池シートの渦巻状をした巻き回し端部を５２Ａ、５２Ｂとし、断面長円状の外周面を５２Ｃとする。電池要素部５２からは、側方に正極材及び負極材が延出されて、それぞれ正負の電極部５４、５５を形成している。電極部５４、５５は、隣接配置された電池Ｃと直列に接続される接続端子である。
【００４８】
収納容器５３は、金属材料で形成されている。収納容器５３は、有底角筒状に形成され上部に開口部を有する筐体部５３Ａと、開口部を塞ぐ蓋部５３Ｂとから構成されている。
電池要素部５２は、収納容器５３内に巻き回し端部５２Ａを開口部側に向け、巻き回し端部５２Ｂを開口部の反対側の底板部に向けて配置されている。収納容器５３内に電池要素部５２を収納した上で、開口部を塞ぐように蓋部５３Ｂが配置され固定されている。このとき、蓋部５３Ｂの下面と電池要素部５２の巻き回し端部５２Ａとは接触した状態にある。また、蓋部５３Ｂの下面及び筐体部５３Ａの内面の全面には絶縁膜が形成されている。
【００４９】
図９は電池ユニット５０における電池の温度調節システムのシステム構成図である。電池の温度調節システムは、電池ユニット５０と、収納ケース１４内に配置された電池パック１１内の電池Ａ１の温度を検出する検出センサー３４と、電池パック１２内の電池Ａ２の温度を検出する検出センサー３５とを備えている。電池の温度調節システムは、検出センサー３４、３５からの各検出信号に基づきペルチェ素子１７、１８への電源２９からの電力印加を制御する制御手段としての制御部３７とを備えている。また、制御部３７は、検出センサー３４、３５からの検出信号に基づきモーターなどの負荷３８に対し、電池パック１１、１２、５１のうちどのパックから電力を供給するのかを制御している。制御部３７は、電池パック５１及び電池パック１１、１２を互いに独立して制御可能となっている。
各電池パック１１、１２、５１からは、正負の出力端子Ｅ１、Ｅ２、Ｅ４が引出され、各電池パック１１、１２、５１は、負荷３８と並列に接続されている。また、各電池パック１１、１２からは、各電池Ａ１、Ａ２に個別に設けられたペルチェ素子１７、１８と接続されたリード端子が引出され電源２９と接続されている。なお、各電池Ａ１、Ａ２のペルチェ素子１７、１８と電源２９との接続は図４に示す通りとする。
【００５０】
以上の構成を有する電池の温度調節システムにつきその制御フローを図１０に示すフローチャートに基づき説明を行う。
制御フローがスタートし、先ず、中央の列の電池パック５１（電池Ｃ）を始動させるように制御する。すなわち、ステップＳ２０１において、制御部３７は、電池パック５１の出力端子Ｅ４と負荷３８とを接続するように制御し、電池パック５１から負荷３８に電力が供給されて、電池パック５１による運転（例えば、エンジン始動）がスタートする。これは、電池パック５１内の各電池Ｃが低温での出力特性が良好な電池であり暖機を必要としないことによる。
【００５１】
次に、ステップＳ２０２において、両側の列の電池パック１１、１２に配置された検出センサー３４、３５からの検出信号に基づき、制御部３７は電池パック１１、１２（電池Ａ１、Ａ２）の温度調節が必要かどうかの判断を行う。すなわち、検出センサー３４、３５により検出された温度Ｔｓが、予め定められている下限温度Ｔｍｉｎより高いかどうかの判断処理が行われる。なお、検出センサー３４、３５からの検出信号は、どちらか一方の信号値（例えば、温度Ｔｓが低い方の信号）が用いられる。
その結果、温度Ｔｓが下限温度Ｔｍｉｎより高い（Ｔｓ≧Ｔｍｉｎ）と判断された場合には、ステップＳ２０３に進み、電池パック１１、１２（電池Ａ１、Ａ２）の温度調節（暖機）が必要ないと判断されて電池パック１１、１２（電池Ａ１、Ａ２）の温度調節が完了する。
【００５２】
一方、温度Ｔｓが下限温度Ｔｍｉｎより低い（Ｔｓ＜Ｔｍｉｎ）と判断された場合には、ステップＳ２０４に進み、電池パック１１、１２（電池Ａ１、Ａ２）の暖機が必要と判断されて電池パック１１、１２（電池Ａ１、Ａ２）を暖機するための温度調節システムがスタートする。すなわち、制御部３７は、電池パック１１、１２の各電池Ａ１、Ａ２のペルチェ素子１７、１８に電源２９から電力を印加するように制御し電池パック１１、１２の暖機を行う。その結果、各電池Ａ１、Ａ２のペルチェ素子１７、１８では図４で示す方向に電流が流れることにより、吸熱部１７Ａ、１８Ａから放熱部１７Ｂ、１８Ｂへの熱移動が起こり、この熱によって各電池Ａ１、Ａ２の温度は上昇する。
【００５３】
次に、ステップＳ２０５に進み、制御部３７は電池パック１１、１２（電池Ａ１、Ａ２）の温度調節（暖機）が必要かどうかの判断を行う。すなわち、温度Ｔｓが下限温度Ｔｍｉｎより高い（Ｔｓ≧Ｔｍｉｎ）と判断された場合には、ステップＳ２０３に進み、電池パック１１、１２（電池Ａ１、Ａ２）は充分暖機されたと判断されて電池パック１１、１２（電池Ａ１、Ａ２）の温度調節が完了する。すなわち、制御部３７は、電池パック１１、１２の各電池Ａ１、Ａ２のペルチェ素子１７、１８に電源２９からの電力を遮断するように制御し電池パック１１、１２の暖機を終了する。
また、ステップＳ２０５において、温度Ｔｓが下限温度Ｔｍｉｎより低い（Ｔｓ＜Ｔｍｉｎ）と判断された場合には、ステップＳ２０４にリターンし、電池パック１１、１２（電池Ａ１、Ａ２）の暖機が不十分であり温度調節（暖機）が必要と判断されて引き続き電池パック１１、１２（電池Ａ１、Ａ２）の暖機が行われる。
【００５４】
次に、ステップＳ２０６では、制御部３７は、電池パック５１の出力端子Ｅ４と負荷３８との接続を遮断し、電池パック１１、１２の出力端子Ｅ１、Ｅ２と負荷３８とを接続するように制御し、電池パック１１、１２から負荷３８に電力が供給されて、電池パック１１、１２による運転に切り替えが行われる。なお、電池パック５１は容量が小さくても良く、電池パック１１、１２による運転切り替え後は、電池パック５１の充電を行い次の始動に備える。
【００５５】
この第２の実施形態に係る電池の温度調節システムによれば以下の効果を奏する。
（７）電池パック１１、１２、５１が並列に接続され、始動時には、低温での出力特性が良好な電池Ｃを備えた電池パック５１を利用して運転を開始することができ電池パック５１（電池Ｃ）の暖機を必要としない。従って、暖機時間をゼロとすることが可能である。（８）電池パック５１による運転を開始した後で、電池パック１１、１２の暖機が行われる。電池パック１１の暖機は、電池Ａ１のペルチェ素子１７、１８に電源２９から電力が印加され、電池パック１２の暖機は、電池Ａ２のペルチェ素子１７、１８に電源２９から電力が印加されることによりなされるが、加えて、先行して運転中の電池パック５１からの熱も活用することができる。すなわち、運転中の電池パック５１の各電池Ｃで発生した熱は、電池パック５１の２つの面に対向して配置された電池パック１１、１２に伝達され、各電池Ａ１、Ａ２を暖めることができる。従って、電池パック５１で発生する熱を効率良く活用することができると共に、電池パック１１、１２の暖機時間の短縮を行うことができる。
（９）電池パック１１、１２、５１は断熱性の収納ケース１４内に配置されているので、電池パック５１で発生した熱を外部に放熱させることなく、電池パック１１、１２の暖機に利用することができる。
（１０）電池パック５１は低温での出力特性が良好な電池であり、始動時のみ利用できればよいので容量が小さくても良く、安価に製造可能である。また、ペルチェ素子を設ける必要がないので、コンパクト化を図れる。
【００５６】
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更しても良い。
○  第１〜第２の実施形態においては、複数個の電池から構成された電池パックを収納ケース内に３列に配置するとして説明したが、図１１（ａ）に示すように、電池パック６１、６２、６３、６４を４列配置とし、例えば、電池パック６３を初めに暖機又は運転始動させてから電池パック６１、６２、６４の暖機をおこなっても良い。なお、電池パック６１は内部に複数個の電池Ａ１を備え、電池パック６２は内部に複数個の電池Ａ２を備え、電池パック６３は内部に複数個の電池ＢｏｒＣを備え、電池パック６４は内部に複数個の電池Ａ３を備えているとする。また、図１１（ｂ）に示すように、中央に電池パック６７を配置し、その回りを取り囲むようにドーナツ状に電池パック６５、６６を配置して、電池パック６７を初めに暖機又は運転始動させてから電池パック６５、６６の暖機をおこなっても良い。なお、電池パック６５は内部に複数個の電池Ａ１を備え、電池パック６６は内部に複数個の電池Ａ２を備え、電池パック６７は内部に複数個の電池ＢｏｒＣを備えているとする。また、図１１（ｃ）に示すように、中央に電池パック７０を配置し、その回りを取り囲むようにコ字状に電池パック６８、６９を配置して、電池パック７０を初めに暖機又は運転始動させてから電池パック６８、６９の暖機をおこなっても良い。なお、電池パック６８は内部に複数個の電池Ａ１を備え、電池パック６９は内部に複数個の電池Ａ２を備え、電池パック７０は内部に複数個の電池ＢｏｒＣを備えているとする。なお、上記図１１（ａ）〜図１１（ｃ）の各実施形態において、各電池パックからの出力端子はそれぞれ並列に接続されているものとする。
○  上記図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）において、電池パック６５、６６又は、電池パック６８、６９がそれぞれ連結されて１個の電池パック（電池Ａ１）を形成していても良い。すなわち、電池パック６７又は、電池パック７０の周りにドーナツ状又はコ字状の１個の電池パックを配置した構成であっても良い。この場合、電池パック６７の周りに配置されたドーナツ状の電池パックは、電池パック６７の４つの面に対向して配置され、電池パック７０の周りに配置されたコ字状の電池パックは、電池パック７０の３つの面に対向して配置されている。
○  第１〜第２の実施形態においては、電池の両端に配置されたペルチェ素子を加熱手段として使用して電池を暖めるとして説明したが、加熱手段は、ペルチェ素子以外に、例えば、ヒーターを利用してもよく、また、熱媒体としての気体を利用して電池を暖めても良い。
○  第１〜第２の実施形態においては、電池をシート型二次電池として説明したが、それ以外の構成を有する二次電池及び一次電池でも良い。
○  第１〜第２の実施形態においては、電池の両端に配置されたペルチェ素子を使用して電池を暖めるとして説明したが、電流の流れる方向を変えることにより、ペルチェ素子を電池を冷却する冷却手段として使用しても良い。
○  第１〜第２の実施形態においては、各電池Ａ１、Ａ２の両端に配置されたペルチェ素子１７、１８への電力供給は、外部に設けられた直流の電源２９から供給するとして説明したが、各電池Ｂ、Ｃの電力を利用してもよい。すなわち、電池Ｂの電極部１９、２０及び電池Ｃの電極部５４、５５とペルチェ素子１７のリード電極２１、２２とを接続し、電池Ｂの電極部１９、２０及び電池Ｃの電極部５４、５５とペルチェ素子１８のリード電極２３、２４とを接続してペルチェ素子１７、１８に電力を供給する。この場合には、各電池Ｂ、Ｃの電力を利用できるので、装置の簡略化を図れる。
○  第１〜第２の実施形態においては、電池に設けられた検出センサーにより電池の温度を検出するとして説明したが、電池の温度に代えて電池の電流、電圧又は抵抗値などを検出しこの検出値を用いて電池の暖機状態を把握しても良い。
【符号の説明】
【００５７】
１０、５０  電池ユニット
１１、１２  電池パック（第２電池）
１４  収納ケース
１３、５１  電池パック（第１電池）
１７、１８  ペルチェ素子（加熱手段）
２９  電源
３７  制御部
Ａ１、Ａ２  電池（高温での出力が高い電池）
Ｂ  電池（高温での出力が高い電池）
Ｃ  電池（低温での出力が高い電池）
【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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