(57)【要約】【課題】熱電素子モジュールを用いて二次電池を加熱する際に、熱電素子モジュールにおける第１の面と第２の面との温度差を小さくすること。【解決手段】電池温度調節システム２０において、太陽光の熱を吸熱する第１熱交換器６１を備え、熱電素子モジュール３０によって二次電池１１を加熱する際に、第１熱交換器６１と熱媒体とを熱的に結合させた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池と熱的に結合される第１の面と、熱媒体と熱的に結合される第２の面とを有するとともに、電流の流れる向きによって前記第１の面及び前記第２の面が吸熱又は放熱する熱電素子モジュールを備えた電池温度調節システムであって、
太陽光の熱を吸熱する第１熱交換器を備え、
前記熱電素子モジュールによって前記二次電池を加熱する際に、前記熱媒体は前記第１熱交換器と熱的に結合されていることを特徴とする電池温度調節システム。
【請求項２】
外気と熱交換可能な第２熱交換器をさらに備え、
前記熱電素子モジュールによって前記二次電池を冷却する際に、前記熱媒体は前記第２熱交換器と熱的に結合されていることを特徴とする請求項１に記載の電池温度調節システム。
【請求項３】
前記第１熱交換器と熱的に結合される熱媒体が循環する第１循環流路と、前記第２熱交換器と熱的に結合される熱媒体が循環する第２循環流路とを備え、
前記熱電素子モジュールによって前記二次電池を加熱する際には、前記第１循環流路を循環する熱媒体と前記第２の面とが熱的に結合されるとともに、前記熱電素子モジュールによって前記二次電池を冷却する際には、前記第２循環流路を循環する熱媒体と前記第２の面とが熱的に結合されるように前記第１循環流路と前記第２循環流路とを切り替える切替手段が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の電池温度調節システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電素子モジュールを備えた電池温度調節システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電池温度調節システムとしては、例えば特許文献１が挙げられる。特許文献１の蓄電池（二次電池）の温度調節装置は、電流の流れる向きに応じて放熱と吸熱の相反する作用をする第１の面と、第２の面とを持った熱電変換デバイス（熱電素子モジュール）を備えている。第１の面は１つ又は複数の蓄電池と熱結合されるとともに、第２の面はその面の熱作用を促進する熱作用促進媒体（熱媒体）と熱結合されている。熱作用促進媒体は外気との熱交換により温度調節されている。
【０００３】
そして、例えば、熱電変換デバイスに対して電流（電気）を一方の向きへ流すことにより、第１の面が冷却されて吸熱を行うとともに第２の面が加熱されて放熱を行い、第１の面に熱結合された蓄電池が冷却され、蓄電池の温度が所定の温度以上に上がらないように温度調節される。また、例えば、熱電変換デバイスに対して電流を他方の向きへ流すことにより、第１の面が加熱されて放熱を行うとともに第２の面が冷却されて吸熱を行い、第１の面に熱結合された蓄電池が加熱され、蓄電池の温度が所定の温度以下に下がらないように温度調節される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−７３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１のような熱電変換デバイスでは、熱電変換デバイスに対して電流を流すことに伴い、第１の面と第２の面との温度差が徐々に大きくなっていく。この温度差が大きくなればなるほど、熱電変換効率が低下し、熱電変換デバイスに対する消費電力が増大してしまう。そこで、第２の面に対して熱結合された熱作用促進媒体を利用して第２の面の温度を調節して、第１の面と第２の面との温度差を少なくすることが考えられる。
【０００６】
ここで、例えば、蓄電池を加熱する場合を考える。この場合、熱電変換デバイスに対して電流を他方の向きへ流すことで、第１の面が放熱するとともに第２の面が吸熱するため、第１の面と第２の面との温度差を小さくするためには、第２の面を熱作用促進媒体によって加熱する必要がある。ここで、蓄電池の加熱が必要となるときというのは、例えば、寒冷地のような外気の温度が低い環境により蓄電池の温度が低下しているときである。よって、熱作用促進媒体が熱交換される外気の温度が低いため、熱作用促進媒体が第２の面を加熱するために必要な温度まで加熱されず、熱作用促進媒体によって、第２の面を十分に加熱することができない虞があり、その結果として、第１の面と第２の面との温度差を小さくすることができなくなってしまう。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、熱電素子モジュールを用いて二次電池を加熱する際に、熱電素子モジュールにおける第１の面と第２の面との温度差を小さくすることができる電池温度調節システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、二次電池と熱的に結合される第１の面と、熱媒体と熱的に結合される第２の面とを有するとともに、電流の流れる向きによって前記第１の面及び前記第２の面が吸熱又は放熱する熱電素子モジュールを備えた電池温度調節システムであって、太陽光の熱を吸熱する第１熱交換器を備え、前記熱電素子モジュールによって前記二次電池を加熱する際に、前記熱媒体は前記第１熱交換器と熱的に結合されていることを要旨とする。
【０００９】
この発明によれば、太陽光の熱を吸熱して加熱された第１熱交換器と熱媒体とが熱交換されることで、熱媒体を加熱することができるため、寒冷地のような外気の温度が低い環境であっても、熱媒体を第２の面を加熱するために必要な温度まで加熱することができる。その結果として、熱電素子モジュールを用いて二次電池を加熱する際に、熱電素子モジュールにおける第１の面と第２の面との温度差を小さくすることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、外気と熱交換可能な第２熱交換器をさらに備え、前記熱電素子モジュールによって前記二次電池を冷却する際に、前記熱媒体は前記第２熱交換器と熱的に結合されていることを要旨とする。
【００１１】
この発明によれば、二次電池を冷却する際に、第２熱交換器で外気と熱媒体とが熱交換されることで、熱媒体を第２の面を冷却するために必要な温度まで冷却することができる。その結果、この熱媒体により第２の面を冷却することができ、第１の面と第２の面との温度差を小さくすることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記第１熱交換器と熱的に結合される熱媒体が循環する第１循環流路と、前記第２熱交換器と熱的に結合される熱媒体が循環する第２循環流路とを備え、前記熱電素子モジュールによって前記二次電池を加熱する際には、前記第１循環流路を循環する熱媒体と前記第２の面とが熱的に結合されるとともに、前記熱電素子モジュールによって前記二次電池を冷却する際には、前記第２循環流路を循環する熱媒体と前記第２の面とが熱的に結合されるように前記第１循環流路と前記第２循環流路とを切り替える切替手段が設けられていることを要旨とする。
【００１３】
この発明によれば、熱電素子モジュールによって二次電池を冷却する際に、第２熱交換器で外気と熱交換されて冷却された熱媒体が、太陽光の熱を吸熱して加熱された第１熱交換器と熱交換されて加熱されてしまうことを防止することができ、第２の面を熱媒体により効率良く冷却することができる。また、熱電素子モジュールによって二次電池を加熱する際に、太陽光の熱を吸熱して加熱された第１熱交換器と熱交換されて加熱された熱媒体が、第２熱交換器で外気と熱交換されて冷却されてしまうことを防止することができ、第２の面を熱媒体により効率良く加熱することができる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、熱電素子モジュールを用いて二次電池を加熱する際に、熱電素子モジュールにおける第１の面と第２の面との温度差を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態における電池温度調節システムを示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１にしたがって説明する。
図１に示すように、電池温度調節システム２０は、車両としてのハイブリッド車である乗用車１０に搭載されている。乗用車１０には走行モータを駆動するための二次電池１１が搭載されている。
【００１７】
電池温度調節システム２０の熱電素子モジュール３０には、給電部５１から供給される電流の流れる向きによって、吸熱又は放熱する第１の面３１及び第２の面３２が形成されている。第１の面３１にはヒートシンク４１が熱的に結合されるとともに、第２の面３２には熱伝導部材４２が熱的に結合されている。
【００１８】
乗用車１０の天井部１０ａには第１熱交換器６１が配設されている。第１熱交換器６１は、太陽光の熱を吸熱するようになっている。第１熱交換器６１は、熱媒体が循環する第１循環流路８１に配置されている。第１熱交換器６１には、第１循環流路８１で循環する熱媒体が供給される。第１熱交換器６１は、供給される熱媒体と熱交換可能となるように形成されている。
【００１９】
第１熱交換器６１には、第１熱交換器６１に供給された熱媒体が排出される第１流路８１ａの一端が接続されるとともに、第１流路８１ａの他端は熱伝導部材４２に接続されている。そして、第１流路８１ａを流れる熱媒体が熱伝導部材４２に供給されるようになっている。また、熱伝導部材４２には、熱伝導部材４２に供給された熱媒体が排出される排出流路４２ａの一端が接続されるとともに、排出流路４２ａの他端には切替手段としての切替弁７１が配設されている。また、排出流路４２ａには循環ポンプＰが配設されている。切替弁７１と第１熱交換器６１とは第２流路８１ｂにより接続されている。よって、第１熱交換器６１、第１流路８１ａ、熱伝導部材４２、排出流路４２ａ、第２流路８１ｂによって第１循環流路８１が形成されている。
【００２０】
また、乗用車１０のフロント部１０ｂには第２熱交換器６２が配設されている。第２熱交換器６２は、外気と熱交換可能になっている。第２熱交換器６２は、熱媒体が循環する第２循環流路８２に配置されている。第２熱交換器６２には、第２循環流路８２で循環する熱媒体が供給される。第２熱交換器６２は、供給される熱媒体と熱交換可能となるように形成されている。
【００２１】
第２熱交換器６２には、第２熱交換器６２に供給された熱媒体が排出される第３流路８２ａの一端が接続されるとともに、第３流路８２ａの他端は、第１流路８１ａの途中に接続されている。また、切替弁７１と第２熱交換器６２とは第４流路８２ｂにより接続されている。よって、第２熱交換器６２、第３流路８２ａ、第１流路８１ａにおける第３流路８２ａとの接続部位よりも熱伝導部材４２側の部位、熱伝導部材４２、排出流路４２ａ及び第４流路８２ｂによって第２循環流路８２が形成されている。すなわち、第１流路８１ａにおける第３流路８２ａとの接続部位よりも熱伝導部材４２側の部位、熱伝導部材４２、排出流路４２ａは、第１循環流路８１及び第２循環流路８２の一部を兼用している。
【００２２】
切替弁７１は、排出流路４２ａから第４流路８２ｂに向かう熱媒体の流れが遮断されるとともに、排出流路４２ａを流れる熱媒体が、切替弁７１を介して第２流路８１ｂに流れるように、熱媒体の流れを切り替える第１切替位置に切替可能になっている。すなわち、切替弁７１が第１切替位置に切り替えられた状態では、熱媒体は、第１循環流路８１を循環するようになっている。
【００２３】
また、切替弁７１は、排出流路４２ａから第２流路８１ｂに向かう熱媒体の流れが遮断されるとともに、排出流路４２ａを流れる熱媒体が、切替弁７１を介して第４流路８２ｂに流れるように、熱媒体の流れを切り替える第２切替位置に切替可能になっている。すなわち、切替弁７１が第２切替位置に切り替えられた状態では、熱媒体は、第２循環流路８２を循環するようになっている。
【００２４】
乗用車１０には車室内の空気をヒートシンク４１に向けて送るファン５２が搭載されている。ファン５２からヒートシンク４１に向けて送られた空気は、ヒートシンク４１と熱交換された後、二次電池１１に向けて送られるようになっている。この二次電池１１に送られた空気によって、二次電池１１が温度調節されるようになっている。よって、第１の面３１は、ヒートシンク４１及び空気を介して二次電池１１と熱的に結合されている。
【００２５】
このように、本実施形態では、熱電素子モジュール３０、第１循環流路８１、第２循環流路８２、ヒートシンク４１、給電部５１及びファン５２により電池温度調節システム２０が構成されている。
【００２６】
次に、本実施形態の作用について説明する。
熱電素子モジュール３０によって二次電池１１を加熱する場合、給電部５１から供給される電流が一方の向きに流れるように熱電素子モジュール３０に対して電流を供給する。すると、第１の面３１が放熱するとともに第２の面３２が吸熱する。これにより、第１の面３１の熱がヒートシンク４１に伝わって、ヒートシンク４１が加熱され、ファン５２からヒートシンク４１に向けて送られる空気が、ヒートシンク４１と熱交換されることで温められる。そして、この温められた空気が二次電池１１に向けて送られることで、二次電池１１が空気により加熱される。
【００２７】
また、切替弁７１が第１切替位置に切り替えられるとともに、熱媒体は、循環ポンプＰの駆動によって第１循環流路８１を循環する。第１循環流路８１を循環する熱媒体は、太陽光の熱を吸熱して加熱された第１熱交換器６１と熱交換されて加熱される。そして、熱伝導部材４２において、加熱された熱媒体と第２の面３２との熱交換が行われることで、第２の面３２が加熱される。これにより、第１の面３１と第２の面３２との温度差が少なくなる。
【００２８】
熱電素子モジュール３０によって二次電池１１を冷却する場合、給電部５１から供給される電流が他方の向きに流れるように熱電素子モジュール３０に対して電流を供給する。すると、第１の面３１が吸熱するとともに第２の面が放熱する。これにより、第１の面３１によってヒートシンク４１が冷却され、ファン５２からヒートシンク４１に向けて送られる空気が、ヒートシンク４１により冷却される。そして、この冷却された空気が二次電池１１に向けて送られることで、二次電池１１が空気により冷却される。
【００２９】
また、切替弁７１が第２切替位置に切り替えられるとともに、熱媒体は、循環ポンプＰの駆動によって第２循環流路８２を循環する。第２循環流路８２を循環する熱媒体は、第２熱交換器６２で外気と熱交換されて冷却される。そして、熱伝導部材４２において、冷却された熱媒体と第２の面３２との熱交換が行われることで、第２の面３２が冷却される。これにより、第１の面３１と第２の面３２との温度差が少なくなる。
【００３０】
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）電池温度調節システム２０において、熱電素子モジュール３０によって二次電池１１を加熱する際に、太陽光の熱を吸熱して加熱された第１熱交換器６１と熱媒体とを熱的に結合させた。よって、第１熱交換器６１と熱媒体とが熱交換されることで、熱媒体を加熱することができるため、寒冷地のような外気の温度が低い環境であっても、熱媒体を第２の面３２を加熱するために必要な温度まで加熱することができる。よって、熱電素子モジュール３０を用いて二次電池１１を加熱する際に、熱電素子モジュール３０における第１の面３１と第２の面３２との温度差を小さくすることができる。その結果として、熱電素子モジュール３０に対する消費電力が増大してしまうことを抑制することができ、電池温度調節システム２０における運転効率が悪化してしまうことを防止することができる。
【００３１】
（２）熱電素子モジュール３０によって二次電池１１を冷却する際に、外気と熱交換可能な第２熱交換器６２と熱媒体とを熱的に結合させた。よって、第２熱交換器６２で外気と熱媒体とが熱交換されることで、熱媒体を第２の面３２を冷却するために必要な温度まで冷却することができる。その結果、この熱媒体により第２の面３２を冷却することができ、第１の面３１と第２の面３２との温度差を小さくすることができる。
【００３２】
（３）熱電素子モジュール３０によって二次電池１１を加熱する際には、熱媒体が第１循環流路８１を循環するとともに、熱電素子モジュール３０によって二次電池１１を冷却する際には、熱媒体が第２循環流路８２を循環するように、第１循環流路８１と第２循環流路８２とを切り替える切替弁７１を設けた。よって、例えば、熱電素子モジュール３０によって二次電池１１を冷却する際に、第２熱交換器６２で外気と熱交換されて冷却された熱媒体が、太陽光の熱を吸熱して加熱された第１熱交換器６１と熱交換されて加熱されてしまうことを防止することができ、第２の面３２を熱媒体により効率良く冷却することができる。また、熱電素子モジュール３０によって二次電池１１を加熱する際に、太陽光の熱を吸熱して加熱された第１熱交換器６１と熱交換されて加熱された熱媒体が、第２熱交換器６２で外気と熱交換されて冷却されてしまうことを防止することができ、第２の面３２を熱媒体により効率良く加熱することができる。
【００３３】
（４）第１熱交換器６１を、乗用車１０の天井部１０ａに配設した。乗用車１０の天井部１０ａは、乗用車１０の部位の中で太陽光が照射され易い部位であるため、太陽光の熱を第１熱交換器６１により吸熱し易くすることができる。
【００３４】
（５）第２熱交換器６２を、乗用車１０のフロント部１０ｂに配設した。乗用車１０のフロント部１０ｂは、乗用車１０が走行している際に、乗用車１０の部位の中で外気が当たり易い部位であるため、外気と第２熱交換器６２とを熱交換させ易くすることができる。
【００３５】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  実施形態において、第１熱交換器６１の設置位置は、第１熱交換器６１により太陽光の熱が吸熱可能な位置であれば、特に限定されるものではない。
【００３６】
○  実施形態において、第２熱交換器６２の設置位置は、外気と第２熱交換器６２とが熱交換される位置であれば、特に限定されるものではない。
○  実施形態では、ファン５２により送られた車室内の空気を用いて二次電池１１を温度調節したが、これに限らず、例えば、水を用いて二次電池１１を温度調節してもよい。
【００３７】
○  実施形態において、第１の面３１に二次電池１１を直接接触させて、第１の面３１と二次電池１１とを熱的に結合させることで、二次電池１１を温度調節するようにしてもよい。
【００３８】
○  実施形態において、切替弁７１を削除してもよい。
○  実施形態では、ハイブリッド車に適用したが、これに限らず、例えば、電気自動車やエンジン車に適用してもよい。
【００３９】
○  実施形態では、車両用の電池温度調節システムとしたが、これに限らず、例えば、住宅用の電池温度調節システムとしてもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
【００４０】
（イ）前記電池温度調節システムは車両に搭載されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の電池温度調節システム。
（ロ）前記第１熱交換器は車両の天井部に配設されていることを特徴とする前記技術的思想（イ）に記載の電池温度調節システム。
【００４１】
（ハ）前記第２熱交換器は車両のフロント部に配設されていることを特徴とする前記技術的思想（イ）、（ロ）に記載の電池温度調節システム。
【符号の説明】
【００４２】
１０…車両としての乗用車、１０ａ…天井部、１０ｂ…フロント部、１１…二次電池、２０…電池温度調節システム、３０…熱電素子モジュール、３１…第１の面、３２…第２の面、６１…第１熱交換器、６２…第２熱交換器、７１…切替手段としての切替弁、８１…第１循環流路、８２…第２循環流路。
【図１】
2013101772.tif 000003