(57)【要約】【課題】既存の鉛蓄電池を用いて簡素な構成が可能であり、かつ、高温環境で使用できる温度まで確実にリチウムイオン二次電池を冷却する能力を有する複合電池および複合電池冷却システムを提供する。【解決手段】複合電池１０は、鉛蓄電池１２とサブバッテリ１４と伝熱材１６と断熱材１８とを有する。サブバッテリ１４は、鉛蓄電池１２の側面１２ｂに配置される。伝熱材１６は、伝熱面１６ａおよび伝熱面１６ｂを有し、鉛蓄電池１２の側面１２ｂとサブバッテリ１４の一方の面１４ａとの間に配置される。断熱材１８は、サブバッテリ１４の一方の面１４ａを除く他の面、ならびに伝熱材１６の伝熱面１６ａと伝熱面１６ｂとを除く他の面を覆うように形成されて配置される。そして、複合電池１０は、断熱材１８を介して外部からサブバッテリ１４に伝わる熱量Ｑ１よりも、伝熱材１６を介してサブバッテリ１４から鉛蓄電池１２に伝わる熱量Ｑ２の方が大きい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異種の複数の二次電池から成る複合電池であって、
上面に一対の出力端子を有する鉛蓄電池と、
前記鉛蓄電池の前記一対の出力端子に並列に接続される一対のリード線を備え、前記鉛蓄電池の側面に配置されたサブバッテリと、
前記鉛蓄電池の前記側面に接触する一方の伝熱面、および前記サブバッテリの一方の面に接触する他方の伝熱面を有し、前記鉛蓄電池の前記側面と前記サブバッテリの前記一方の面との間に配置された伝熱材と、
前記サブバッテリの前記一方の面を除く他の面、ならびに前記伝熱材の前記一方の伝熱面と前記他方の伝熱面とを除く他の面を覆うように形成されて配置された断熱材と、を有し、
前記断熱材を介して外部から前記サブバッテリに伝わる熱量よりも、前記伝熱材を介して前記サブバッテリから前記鉛蓄電池に伝わる熱量の方が大きいことを特徴とする複合電池。
【請求項２】
前記複合電池を恒温槽に入れ、前記恒温槽の温度を所定のプロファイルに従って変動させると同時に、ＳＢＡ−Ｓ０１０１で規定されたアイドルストップパターンの充放電サイクルを前記複合電池に連続的に印加する試験を実施した時の、試験開始から３０分後の前記サブバッテリの表面温度は、６０℃以下である請求項１に記載の複合電池。
【請求項３】
前記伝熱材を前記断熱材に固定することによって、サブバッテリユニットを構成する請求項１または２に記載の複合電池。
【請求項４】
前記サブバッテリは、薄型板状リチウムイオン二次電池または円筒型リチウムイオン二次電池である請求項１〜３のいずれか１項に記載の複合電池。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の複合電池と、
前記複合電池に接続されたインバータと、を有し、
前記インバータの制御部は、前記サブバッテリの温度を監視し、前記温度が閾値以上に上昇する場合又は前記温度の上昇速度が閾値よりも速い場合に、前記インバータの入出力電流を制限することによって、前記サブバッテリの充放電電力を制限する複合電池冷却システム。
【請求項６】
前記インバータの制御部は、さらに、前記サブバッテリの放電深度を監視し、前記放電深度が６０％以上になった場合に、前記インバータの入出力電流を制限することによって、前記サブバッテリの放電電力を制限する請求項５に記載の複合電池冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛蓄電池とリチウムイオン二次電池とから成る複合電池および複合電池冷却システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の燃費を改善するために、電動モータを用いて減速時の運動エネルギを回生電力に変換し、この回生電力を二次電池に蓄電して、その後の加速時に電動モータを駆動して加速をアシストするという電動アシスト方式が実用化されている。ここで、問題になるのは、鉛蓄電池の回生電力吸収効率が極めて低いということである。そこで、回生電力吸収能力が優れているリチウムイオン二次電池を鉛蓄電池に並列接続した複合電池を用いることが考えられた。
【０００３】
鉛蓄電池の使用最高温度は６５℃であり、リチウムイオン二次電池の使用最高温度は７０℃である。即ち、リチウムイオン二次電池は、本来、鉛蓄電池よりも高温まで使用できる。鉛蓄電池は、最高温度が８０℃を超える自動車のエンンジンルーム内で従来から実使用されているが、エンジンルームの最高温度による性能劣化は特に深刻な問題とはなっていない。一方、リチウムイオン二次電池をエンジンルーム内で使用すると、急激に寿命性能が劣化することが知られている。
【０００４】
発明者らは、この原因について検討した結果、次のように考察した。即ち、鉛蓄電池においては熱容量が大きい水を電解液に用いているため、エンジンルーム内で実使用されても、鉛蓄電池がエンジンルームの庫内温度に達するために比較的長時間必要であり、電池温度が実際に６５℃を超えることがない。一方、リチウムイオン二次電池は、有機電解液を用いているため熱容量が小さく、また電池自体が小型であるので比表面積が大きく、エンジンルーム内の熱の影響を受けやすい。従って、リチウムイオン二次電池は、エンジンルームの庫内温度まで簡単に温度上昇してしまうので、温度による劣化が激しいものと考えられる。
【０００５】
その結果、リチウムイオン二次電池は、エンジンルーム内ではなく車室内に設置されているため、鉛蓄電池との間の長いケーブルによる抵抗損失が課題となっていた。この解決策として、鉛蓄電池とサブバッテリを並列に接続した、サブバッテリ一体型電源装置が知られている。例えば、特許文献１のように、鉛蓄電池とリチウムイオン二次電池を同一のケースに収納し、互いの電池を近接させることで、鉛蓄電池の配線による抵抗損失を低減して高効率化を図る技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１７５１２８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の構成では、鉛蓄電池の要素とリチウムイオン二次電池の要素とを同一のケースに入れた後に蓋を閉め、出力端子などを設置することが必要であり、既存の車載用１２Ｖ鉛蓄電池と比較して、構成および製造工程が全く異なって複雑になるという問題があった。また、既存の車載用１２Ｖ鉛蓄電池をそのまま用いた場合には、既存の車載用１２Ｖ鉛蓄電池とサブバッテリとをさらに同一のケースに入れ、蓋を閉め、出力端子を設置することが必要となるために、構成および製造工程がさらに複雑化するという問題があった。
【０００８】
また、特許文献１の構成では、熱容量が大きい多量の電解液を有する鉛蓄電池によってリチウムイオン二次電池が冷却されるが、リチウムイオン二次電池から鉛蓄電池への熱伝導が不十分な場合には、高温環境で使用できる温度までリチウムイオン二次電池を冷却できないという問題があった。さらに、リチウムイオン二次電池から鉛蓄電池への熱伝導が不十分な場合には、リチウムイオン二次電池をエンジンルーム内で使用すると、急激に寿命性能が劣化するという問題があった。
【０００９】
本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、既存の鉛蓄電池を用いて簡素な構成が可能であり、かつ、高温環境で使用できる温度まで確実にリチウムイオン二次電池を冷却する能力を有する複合電池および複合電池冷却システムを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、上記目的に加え、エンジンルーム内で寿命性能を劣化させずに使用できる複合電池および複合電池冷却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】
【００１０】
本発明者は、上記目的を達成するために、鋭意研究を重ねた結果、まず、鉛蓄電池とリチウムイオン二次電池とを熱的に接続した複合電池を構成し、鉛蓄電池をヒートシンクとして使うことにより、リチウムイオン二次電池の表面温度上昇速度を抑制した。次に、複合電池を高温環境、特に自動車のエンジンルーム内で使用するための試験として、エンジンルーム内の温度変化を模した環境温度プロファイルの環境下で、ＳＢＡ−Ｓ０１０１で規定されたアイドルストップパターンの充放電サイクルを複合電池に連続的に印加する試験（Good/No Good試験ともいう）を実施した。そして、その結果、この構成の複合電池は、高温環境で使用できる温度まで確実にリチウムイオン二次電池を冷却する能力を有することを見出した。
【００１１】
また、本発明者は、上記構成の複合電池に対してGood/No Good試験を実施した時の、試験開始から３０分後のリチウムイオン二次電池の表面温度が６０℃を超えなければ、この複合電池をエンジンルーム内で寿命性能を劣化させずに使用できることを見出し、本発明に至ったものである。
【００１２】
即ち、本発明の第１の態様は、異種の複数の二次電池から成る複合電池であって、上面に一対の出力端子を有する鉛蓄電池と、鉛蓄電池の一対の出力端子に並列に接続される一対のリード線を備え、鉛蓄電池の側面に配置されたサブバッテリと、鉛蓄電池の側面に接触する一方の伝熱面、およびサブバッテリの一方の面に接触する他方の伝熱面を有し、鉛蓄電池の側面とサブバッテリの一方の面との間に配置された伝熱材と、サブバッテリの一方の面を除く他の面、ならびに伝熱材の一方の伝熱面と他方の伝熱面とを除く他の面を覆うように形成されて配置された断熱材と、を有し、断熱材を介して外部からサブバッテリに伝わる熱量よりも、伝熱材を介してサブバッテリから鉛蓄電池に伝わる熱量の方が大きいことを特徴とする複合電池を提供するものである。
【００１３】
ここで、上記においては、複合電池を恒温槽に入れ、恒温槽の温度を所定のプロファイルに従って変動させると同時に、ＳＢＡ−Ｓ０１０１で規定されたアイドルストップパターンの充放電サイクルを複合電池に連続的に印加する試験を実施した時の、試験開始から３０分後のサブバッテリの表面温度は、６０℃以下であるのが好ましい。
伝熱材を断熱材に固定することによって、サブバッテリユニットを構成するのが好ましい。
サブバッテリは、薄型板状リチウムイオン二次電池または円筒型リチウムイオン二次電池であるのが好ましい。
【００１４】
また、本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様の複合電池と、複合電池に接続されたインバータと、を有し、インバータの制御部は、サブバッテリの温度を監視し、温度が閾値以上に上昇する場合又は温度の上昇速度が閾値よりも速い場合に、インバータの入出力電流を制限することによって、サブバッテリの充放電電力を制限する複合電池冷却システムを提供するものである。
【００１５】
ここで、上記においては、インバータの制御部は、さらに、サブバッテリの放電深度を監視し、放電深度が６０％以上になった場合に、インバータの入出力電流を制限することによって、サブバッテリの放電電力を制限するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、既存の鉛蓄電池を用いて簡素な構成が可能であり、かつ、高温環境で使用できる温度まで確実にリチウムイオン二次電池を冷却することができる。
また、本発明によれば、これに加え、エンジンルーム内で寿命性能を劣化させずに使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態の複合電池の分解斜視図である。
【図２】図１に示す複合電池の側面図である。
【図３】エンジンルーム内の温度変化を模した環境温度プロファイルを示すグラフである。
【図４】従来の複合電池に対するGood/No Good試験の結果を示すグラフである。
【図５】図１に示す複合電池に対するGood/No Good試験の結果を示すグラフである。
【図６】本発明の第２の実施形態の複合電池のサブバッテリユニットの斜視図である。
【図７】本発明の第３の実施形態の複合電池の斜視図である。
【図８】本発明の第４の実施形態の複合電池の斜視図である。
【図９】本発明の複合電池冷却システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明の第１の態様の複合電池を添付の図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
まず、本発明の第１の実施形態の複合電池について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態の複合電池の斜視図であり、図２は、図１に示す複合電池の側面図である。
【００１９】
本発明の第１の実施形態の複合電池１０は、鉛蓄電池１２とサブバッテリ１４と伝熱材１６と断熱材１８とを有する。鉛蓄電池１２は、上面１２ａに一対の出力端子１２ｔを有する。サブバッテリ１４は、鉛蓄電池１２の一対の出力端子１２ｔに並列に接続される一対のリード線１４ｗを備え、鉛蓄電池１２の側面１２ｂに配置される。伝熱材１６は、鉛蓄電池１２の側面１２ｂに接触する伝熱面１６ａ、およびサブバッテリ１４の一方の面１４ａに接触する伝熱面１６ｂを有し、鉛蓄電池１２の側面１２ｂとサブバッテリ１４の一方の面１４ａとの間に配置される。断熱材１８は、サブバッテリ１４の一方の面１４ａを除く他の面、ならびに伝熱材１６の伝熱面１６ａと伝熱面１６ｂとを除く他の面を覆うように形成されて配置される。そして、複合電池１０は、断熱材１８を介して外部からサブバッテリ１４に伝わる熱量Ｑ１よりも、伝熱材１６を介してサブバッテリ１４から鉛蓄電池１２に伝わる熱量Ｑ２の方が大きいことを特徴とする。
【００２０】
鉛蓄電池１２は、車載用途に用いられる既存の鉛蓄電池が好ましく、アイドルストップ向け鉛蓄電池がより好ましい。サブバッテリ１４は、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池などが好ましく、エネルギ密度とパワー密度に優れたリチウムイオン二次電池がより好ましい。また、リチウムイオン二次電池の例としては、円筒型、積層型、角型などがあるが、積層型の電極を用いた薄板形状のリチウムイオン二次電池は、電池表面からの放熱性に優れるので好ましい。さらに、サブバッテリ１４は、電池発電要素がケースに収納されたものでも良いし、電池発電要素がケースに収納されずにそのまま露出しているものでも良い。一対のリード線１４ｗは、鉛蓄電池１２の上面にある一対の出力端子１２ｔとサブバッテリ１４とを並列に接続するものであり、銅、アルミ、ニッケルなどの電気抵抗の小さい材料が好ましい。また、一対のリード線１４ｗは、バスバーのような板状金属部品でも良い。
【００２１】
伝熱材１６は、サブバッテリ１４の発熱を鉛蓄電池１２に効率的に伝導する役割を有する。即ち、サブバッテリ１４は、鉛蓄電池１２よりも熱容量が小さいため、充放電によって鉛蓄電池１２よりも高温になる。その熱が伝熱材１６を介して鉛蓄電池１２に伝わるので、サブバッテリ１４が効率的に冷却される。従って、伝熱材１６の材料は、アルミニウム、銅などの熱伝導率の高いものが好ましい。また、伝熱材１６が固体である場合には、伝熱材１６と鉛蓄電池１２との界面および伝熱材１６とサブバッテリ１４との界面に、放熱グリスなどのペースト状物質を塗布し、密着させることが好ましい。さらに、熱伝導率を高めるために、それぞれの界面に表面積を大きくする加工（溝加工など）が施されていても良い。
【００２２】
断熱材１８は、外部からサブバッテリ１４への熱伝達を抑制することを目的とする。即ち、自動車用の鉛蓄電池１２は、一般にエンジンルーム内に設置され、そのエンジンルーム内の温度は、最大８５℃程度の高温になるので、エンジンルーム内の高温空気によってサブバッテリ１４が加熱されることを抑制するために、サブバッテリ１４と伝熱材１６とを覆うように断熱材１８が設けられる。従って、断熱材１８の材料は、発泡材などの熱伝導率の低いものが好ましい。なお、本発明では、鉛蓄電池１２とサブバッテリ１４を同一のケースに収納していないので、鉛蓄電池１２とサブバッテリ１４を設計する際の寸法上の制約が少なく、既存の鉛蓄電池１２を用いて簡素な構成が可能である。
【００２３】
また、断熱材１８は、必ずしも、サブバッテリ１４の一方の面１４ａを除く他の全ての面、ならびに伝熱材１６の一方の伝熱面１６ａと他方の伝熱面１６ｂとを除く他の全ての面を覆うように形成されて配置される必要はないが、外部からサブバッテリ１４に伝わる熱量を極力小さくするためには、一部の面ではなく全ての面を覆うように形成されて配置されるのが好ましい。さらに、サブバッテリ１４および伝熱材１６ならびにそれらを覆う断熱材１８は、密着させる必要はなく、間に空気の層を介在させても良い。
【００２４】
次に、図３〜５を参照しながら、本発明の複合電池の冷却能力の試験方法について説明する。
図３は、エンジンルーム内の温度変化を模した環境温度プロファイルを示すグラフであり、横軸には試験開始からの経過時間が、縦軸にはエンジンルーム内の温度が示されている。このプロファイルは、まず、約２分間、約２４℃に保たれた後、約２５分間で約７８℃まで上昇し、約２５分間、約７８℃に保たれ、次に、約２５分間で約６５℃まで下降し、さらに約３５分間で約３０℃まで下降するものである。
【００２５】
図４は、従来の複合電池に対するGood/No Good試験の結果を示すグラフである。具体的には、サブバッテリ１４を鉛蓄電池１２の側面１２ｂから離すことによって鉛蓄電池１２とサブバッテリ１４とを熱的に絶縁し、かつサブバッテリ１４の全体を断熱材１８で被覆した状態の複合電池を恒温槽に入れ、恒温槽温度を図３に示す環境温度プロファイルに従って変動させると同時に、ＳＢＡ−Ｓ０１０１で規定されたアイドルストップパターンの充放電サイクルを複合電池に連続的に印加する試験を実施した時の、試験開始からの経過時間を横軸に、恒温槽温度Ａと鉛蓄電池１２の表面温度Ｂ１とサブバッテリ１４の表面温度Ｃ１を縦軸に示したグラフである。サブバッテリ１４の表面温度Ｃ１は、試験開始からほぼ直線的に、鉛蓄電池１２の表面温度Ｂ１よりも急激に上昇し、試験開始から２８分後に６０℃に到達したことが示されている。
【００２６】
また、前述のように、サブバッテリ１４の使用最高温度は７０℃であるのに対して、図４のグラフは、サブバッテリ１４の表面温度Ｃ１が、３０分後に約６５℃に到達したことを示しているので、このまま試験を継続すれば７０℃を超えるのは確実である。ここで、ＳＢＡは、電池工業会規格であり、ＳＢＡ−Ｓ０１０１は、アイドリングストップ車用鉛蓄電池の規格である。
【００２７】
図５は、図１に示す複合電池に対するGood/No Good試験の結果を示すグラフである。具体的には、サブバッテリ１４を鉛蓄電池１２の側面１２ｂに密着させることによって鉛蓄電池１２とサブバッテリ１４とを熱的に接続し、かつサブバッテリ１４の全体を断熱材１８で被覆した状態の複合電池を恒温槽に入れ、同様に、恒温槽温度を図３に示す環境温度プロファイルに従って変動させると同時に、ＳＢＡ−Ｓ０１０１で規定されたアイドルストップパターンの充放電サイクルを複合電池に連続的に印加する試験を実施した時の、試験開始からの経過時間を横軸に、恒温槽温度Ａと鉛蓄電池１２の表面温度Ｂ２とサブバッテリ１４の表面温度Ｃ２を縦軸に示したグラフである。サブバッテリ１４の表面温度Ｃ２は、試験開始から鉛蓄電池１２の表面温度Ｂ２とほぼ同じ速度で上昇し、試験開始から４１分後に６０℃に到達したことが示されている。
【００２８】
図４のグラフと図５のグラフは、鉛蓄電池１２の表面温度Ｂ１とＢ２が全く同じであり、構造の差異の影響を受けないことを示している。また、図４のグラフと図５のグラフは、サブバッテリ１４を鉛蓄電池１２の側面１２ｂに密着させることによって、サブバッテリ１４から鉛蓄電池１２に熱を移動させ、温度上昇を抑制できること、そしてその結果、サブバッテリ１４の表面温度が６０℃に到達するまでの時間を１．５倍の長さに延ばすことができることを示している。
【００２９】
前述のように、鉛蓄電池１２の使用最高温度は６５℃であり、サブバッテリ１４の使用最高温度は７０℃である。また、前述の考察のように、「鉛蓄電池１２は、エンジンルーム内で実使用されても、電池温度が実際に６５℃を超えることがない」と考えられる。一方、図５のグラフは、サブバッテリ１４の表面温度Ｃ２は、試験開始から鉛蓄電池１２の表面温度Ｂ２よりも４〜５℃高い状態のまま、ほぼ同じ速度で上昇することを示している。ここで、図５のグラフから得られたことを上記考察に適用すれば、「サブバッテリ１４は、エンジンルーム内で実使用されても、電池温度が実際に７０℃を超えることがない」という新たな考察が得られる。
【００３０】
即ち、サブバッテリ１４の表面温度Ｃ２と鉛蓄電池１２の表面温度Ｂ２の温度差を５℃以下に保つことができれば、鉛蓄電池１２の表面温度Ｂ２が６５℃以下の場合にサブバッテリ１４の表面温度Ｃ２が７０℃以下になるといえるので、この複合電池をエンジンルーム内で寿命性能を劣化させずに使用できる。さらに、図５のグラフは、この両者の温度差が５℃以下に保たれている状態と、試験開始から３０分後のサブバッテリ１４の表面温度Ｃ２が６０℃を超えない状態とがほぼ等価であることを示している。従って、試験開始から３０分後のサブバッテリ１４の表面温度Ｃ２が６０℃を超えなければ、即ち、６０℃以下であれば、サブバッテリ１４の表面温度Ｃ２が７０℃以下になるといえるので、この複合電池をエンジンルーム内で寿命性能を劣化させずに使用できることが見出された。
【００３１】
逆に、サブバッテリ１４の表面温度Ｃ２と鉛蓄電池１２の表面温度Ｂ２の温度差を５℃以下に保つことができなければ、鉛蓄電池１２の表面温度Ｂ２が６５℃以下の場合でもサブバッテリ１４の表面温度Ｃ２が７０℃を超えて寿命性能が劣化する可能性があるので、この複合電池をエンジンルーム内で使用できない。従って、試験開始から３０分後のサブバッテリ１４の表面温度Ｃ２が６０℃を超えた場合には、サブバッテリ１４の表面温度Ｃ２が７０℃を超えて寿命性能が劣化する可能性があるので、この複合電池をエンジンルーム内で使用できない。
【００３２】
次に、本発明の第２の実施形態の複合電池について説明する。図６は、本発明の第２の実施形態の複合電池のサブバッテリユニットの斜視図である。
図６に示す本実施形態のサブバッテリユニット３０を、図１に示す複合電池１０と比較すると、断熱ケース３２は、断熱材１８に対応するものであり、その形状は相違しているが、基本的な機能と材料は同一であるので、その説明を省略する。また、伝熱板３４は、伝熱材１６に対応するものであり、同じ理由でその説明を省略する。
【００３３】
図６に示すように、伝熱板３４を断熱ケース３２に固定することによって、サブバッテリユニット３０を構成しても良い。樹脂からなる断熱ケース３２の取付面３２ａに、四角形状の４つの凹部３２ｂが形成され、それぞれの凹部３２ｂに薄型板状リチウムイオン二次電池の電池発電要素が設置される。４つの凹部３２ｂに配置された電池発電要素は、バスバーで直列に接続されるので、サブバッテリユニット３０の平均放電電圧は、リチウムイオン二次電池の平均放電電圧３．０〜３．６Ｖの４倍の１２．０〜１４．４Ｖになり、鉛蓄電池の平均放電電圧とほぼ同一になる。断熱ケース３２と伝熱板３４は、ねじ、ボルト、接着剤、超音波溶着などで固定される。断熱ケース３２は、電解液を注液するための注液孔用蓋を有する。そして、伝熱板３４が鉛蓄電池１２の側面１２ｂと密着するように、サブバッテリユニット３０が取り付けられる。即ち、伝熱板３４は、サブバッテリユニット３０の構成要素でありながら、電池発電要素の熱を鉛蓄電池１２の側面１２ｂに伝える機能も有する。
【００３４】
なお、断熱ケース３２の材料は、薬品耐性と機械強度が高い、アルミニウム、ＰＰＳ樹脂などが好ましい。ＰＰＳ樹脂は、バスバーと断熱ケース３２とを一体成型できるので、より好ましい。また、断熱ケース３２にある凹部３２ｂの周囲にガスケットを設置して、伝熱板３４と密着させることで電池発電要素間の気密性を向上させるのが好ましい。伝熱板３４の材料は、アルミニウム、ステンレス、銅、プラスチックなどが好ましい。アルミニウムは、軽くて機械強度も高く、熱伝導率が高いので、より好ましい。バスバーの材料は、抵抗率が小さく、かつリチウムイオン二次電池の動作範囲において電気化学的に安定な金属、例えばニッケル、ステンレス、銅、アルミニウムなどが好ましい。特に、正極に接続される部分がアルミニウム、負極に接続される部分が銅のクラッド構造は、低抵抗率と電気化学的安定性の観点で好ましい。
【００３５】
次に、本発明の第３の実施形態の複合電池について説明する。図７は、本発明の第３の実施形態の複合電池の斜視図である。
図７に示す本実施形態の複合電池４０を、図１に示す複合電池１０と比較すると、円筒型リチウムイオン二次電池４２は、サブバッテリ１４に対応するものであり、その形状は相違しているが、基本的な機能は同一であるので、その説明を省略する。なお、断熱材１８に対応するものと伝熱材１６に対応するものの図示は省略する。複合電池４０は、円筒型リチウムイオン二次電池４２がニッケル板などで４直列４並列に接続された構造でも良い。円筒型リチウムイオン二次電池４２の例としては、１８６５０型、２６６５０型などがある。
【００３６】
次に、本発明の第４の実施形態の複合電池について説明する。図８は、本発明の第４の実施形態の複合電池の斜視図である。
本実施形態の複合電池５０では、鉛蓄電池が、２つの鉛蓄電池５２の直列接続によって構成され、鉛蓄電池５２の２つ分の側面にわたってサブバッテリ５４が配置されている。鉛蓄電池５２は、鉛蓄電池１２と形状は相違しているが、基本的な機能は同一であるので、その説明を省略する。また、サブバッテリ５４は、サブバッテリ１４と形状は相違しているが、基本的な機能は同一であるので、その説明を省略する。なお、断熱材１８に対応するものと伝熱材１６に対応するものの図示は省略する。
【００３７】
本発明の複合電池は、既存の鉛蓄電池を用いて簡素な構成が可能であり、かつ、高温環境で使用できる温度まで確実にリチウムイオン二次電池を冷却することができるという効果がある。また、本発明の複合電池は、これに加え、エンジンルーム内で寿命性能を劣化させずに使用できるという効果もある。
本発明の複合電池は、基本的に以上のように構成される。
【００３８】
次に、本発明の第２の態様の複合電池冷却システムについて説明する。図９は、本発明の複合電池冷却システムのブロック図である。
複合電池冷却システム６０は、複合電池１０と、インバータ６２と、を有し、インバータ６２は、複合電池１０とモータ６４との間に接続される。複合電池１０は、図１に示す複合電池１０と同一であり、モータ６４は、前述の電動モータに対応するものであるので、その説明を省略する。インバータ６２の制御部は、サブバッテリ１４の温度を監視し、温度が閾値以上に上昇する場合又は温度の上昇速度が閾値よりも速い場合に、インバータ６２の入出力電流を制限することによって、サブバッテリ１４の充放電電力を制限する。具体的には、モータ６４からサブバッテリ１４への回生電流を制限することによって、サブバッテリ１４の充電電力を制限し、サブバッテリ１４からモータ６４への放電電流を制限することによって、サブバッテリ１４の放電電力を制限する。これによって、複合電池１０の温度上昇を一層抑制することができる。
【００３９】
さらに、サブバッテリ１４は、放電深度が６０％以上になると放電発熱が大きくなる性質があるので、複合電池冷却システム６０のインバータ６２の制御部は、さらに、サブバッテリ１４の放電深度を監視し、放電深度が６０％以上になった場合に、インバータ６２の入出力電流を制限することによって、サブバッテリ１４の放電電力を制限しても良い。これによって、複合電池１０の温度上昇をより一層抑制することができる。
本発明の複合電池冷却システムは、基本的に以上のように構成される。
【００４０】
以上、本発明の複合電池および複合電池冷却システムについて詳細に説明したが、本発明は上記記載に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしても良いのはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の複合電池および複合電池冷却システムは、既存の鉛蓄電池を用いて簡素な構成が可能であり、かつ、高温環境で使用できる温度まで確実にリチウムイオン二次電池を冷却することができるという効果に加え、エンジンルーム内で寿命性能を劣化させずに使用できるという効果もあるので、産業上有用である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  複合電池
１２  鉛蓄電池
１２ａ  上面
１２ｂ  側面
１２ｔ  一対の出力端子
１４  サブバッテリ
１４ａ  一方の面
１４ｗ  一対のリード線
１６  伝熱材
１６ａ、１６ｂ  伝熱面
１８  断熱材
３０  サブバッテリユニット
３２  断熱ケース
３２ａ  取付面
３２ｂ  凹部
３４  伝熱板
４０  複合電池
４２  円筒型リチウムイオン二次電池
５０  複合電池
５２  鉛蓄電池
５４  サブバッテリ
６０  複合電池冷却システム
６２  インバータ
６４  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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