CN105264454A - 发热量控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种发热量控制装置，其构成为具备：热通量传感器(10)，其配置于相邻的第1、第2发热体之间；以及控制部(20)，其控制第1、第2发热体的发热量。热通量传感器(10)具有如下构造，即：在由热塑性树脂构成的绝缘基材形成有沿厚度方向贯通的多个第1、第2通孔，并且在第1、第2通孔埋入有由相互不同的金属形成的第1、第2层间连接部件，第1、第2层间连接部件交替串联连接。控制部(20)基于从热通量传感器(10)输出的传感器信号，以使第1、第2发热体之间的热通量成为规定值以下的方式控制第1、第2发热体的发热量。

Description

发热量控制装置
技术领域
本发明涉及对发热体的发热量进行控制的发热量控制装置。
背景技术
现有的发热量控制装置检测发热体的温度，并基于检测出的温度来控制发热体的发热量(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开平11－353034号公报
然而，在欲使所层叠的多个发热体各自的内部热量(内部温度)一致的情况下，如上述的现有技术那样，一般在各发热体安装温度传感器，检测各发热体的表面温度，并以使各检测温度变得相同的方式控制各发热体的发热量。
但是，根据各发热体的配置场所等，各发热体收到外部的影响不同。例如，在层叠了至少三个发热体的情况下，所层叠的多个发热体中的位于外侧的发热体容易受到外部温度的影响，因此向外部的散热量增多，表面温度降低。另一方面，位于内侧的发热体因相邻的发热体而成为隔热状态，因此向外部的散热量减少，表面温度增高。另外，在层叠了两个发热体的情况下，因各发热体的周围温度或各发热体向外部的露出面积不同等，各发热体的散热量不同。
因此，会产生如下问题，即：即便以使各发热体的表面温度变得相同的方式而基于各发热体的检测出的表面温度来对各发热体的发热量进行调整，也无法使各发热体的内部热量(内部温度)形成为相同。此外，该问题在层叠了至少三个发热体的情况下特别显著。如上所述，这是因为在位于内侧的发热体与位于外侧的发热体向外部的散热量不同，各发热体的内部热量容易变得不均匀。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而产生的，其目的在于提供一种能够高精度地执行发热体彼此的内部热量(内部温度)的均匀化控制的发热量控制装置。
为了实现上述目的，在技术方案1所述的发明中，具备：热通量传感器(10)，其配置于邻接的第1、第2发热体之间；以及控制部(20)，其对第1、第2发热体中的至少一方的发热量进行控制，并特征如下。即，特征在于，热通量传感器具有如下结构，即：在由热塑性树脂构成的绝缘基材(100)形成有沿厚度方向贯通的多个第1、第2通孔(101、102)，并且在第1、第2通孔埋入有由相互不同的金属形成的第1、第2层间连接部件(130、140)，将第1、第2层间连接部件交替串联连接，交替串联连接的上述第1、第2层间连接部件产生与上述第1、第2发热体之间的热通量相对应的电动势，控制部基于由热通量传感器产生的电动势，以使第1、第2发热体之间的热通量成为规定值以下的方式来控制发热量。
由此，以使第1、第2发热体之间的热通量成为规定值以下的方式，即，以使在第1、第2发热体的内部热量(内部温度)不存在差异的方式，对第1、第2发热体中的至少一方的发热量进行调整，因此能够高精度地执行第1、第2发热体的内部热量(内部温度)的均匀化控制。
另外，在技术方案2所述的发明中，具备：第1热通量传感器(10a)，其配置于层叠的第1、第2、第3发热体中的邻接的第1、第2发热体之间；第2热通量传感器(10b)，其配置于邻接的第2、第3发热体之间；以及控制部(20)，其对第1、第2、第3发热体的发热量进行控制，并特征如下。
其特征在于，第1、第2热通量传感器这两者均具有如下结构，即：在由热塑性树脂构成的绝缘基材(100)形成有沿厚度方向贯通的多个第1、第2通孔(101、102)，并且在第1、第2通孔埋入有由相互不同的金属形成的第1、第2层间连接部件(130、140)，将第1、第2层间连接部件交替串联连接，第1热通量传感器的交替串联连接的第1、第2层间连接部件产生与第1、第2发热体之间的第1热通量相对应的电动势，并且第2热通量传感器的交替串联连接的第1、第2层间连接部件产生与第2、第3发热体之间的第2热通量相对应的电动势，
控制部基于由第1热通量传感器产生的电动势，以使第1热通量成为规定值以下的方式对第1、第2发热体中的至少一方的发热量进行控制，并且基于由第2热通量传感器产生的电动势，以使第2热通量成为规定值以下的方式对第2、第3发热体中的至少一方的发热量进行控制。
由此，以使第1、第2发热体之间的第1热通量以及第2、第3发热体之间的第2热通量成为规定值以下的方式，即，以使在第1、第2、第3发热体的内部热量(内部温度)不存在差异的方式，对第1、第2、第3发热体的发热量进行调整，因此能够高精度地执行第1、第2、第3发热体的内部热量(内部温度)的均匀化控制。
另外，技术方案3所述的发明在技术方案1、2所述的发明的基础上，其特征在于，形成上述第1、第2层间连接部件的上述金属的至少一方是在多个金属原子维持该金属原子的结晶构造的状态下进行了烧结的烧结合金。
由此，能够增大由交替串联连接的第1、第2层间连接部件产生的电动势，能够实现热通量传感器的高灵敏度化。这样，通过使用高灵敏度的热通量传感器，能够高精度地执行各发热体的内部热量的均匀化控制。
此外，该栏以及权利要求书中记载的各装置的括弧内的附图标记为表示与后述的实施方式中记载的具体装置的对应关系的一个例子。
附图说明
图1是表示第1实施方式中的发热量控制装置的结构的示意图。
图2是图1中的热通量传感器的俯视图。
图3是沿图2中的III－III线的剖视图。
图4是沿图2中的IV－IV线的剖视图。
图5是表示热通量传感器的制造工序的剖视图。
图6是用于对第1实施方式中的内部热量(内部温度)的均匀化控制进行说明的图。
图7是第1实施方式中的发热量控制装置所执行的内部热量的均匀化控制的流程图。
图8是表示图7中的步骤S2的控制内容的流程图。
图9是表示图7中的步骤S3的控制内容的流程图。
图10是表示图7中的步骤S4的控制内容的流程图。
图11是表示比较例中的发热量控制装置的结构的示意图。
图12是用于对比较例中的发热量控制装置所执行的内部热量(内部温度)的均匀化控制进行说明的图。
图13是表示本发明的应用例的异常监控装置的结构的示意图。
图14是本发明的应用例的异常监控装置所执行的异常监控控制的流程图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。此外，在各图中，对于相同或均等的部分标注相同的附图标记来进行说明。
(第1实施方式)
本实施方式的发热量控制装置是对搭载于车辆的电池的发热量进行控制的装置。如图1所示，发热量控制装置具备：热通量传感器10和控制部20。
电池1为锂离子电池或燃料电池等，并对行驶用马达等电气设备供给电力。电池1为层叠有多个电池组1a、1b、1c的结构。在本实施方式中，层叠有第1电池组1a、第2电池组1b、第3电池组1c这三个电池组。各电池组1a、1b、1c层叠有多个未图示的电池单元。各电池组1a、1b、1c是伴随着电力的输出而发热的发热体。各电池组1a、1b、1c能够独立地对输出的电能以及发热量进行调整。相邻的电池组之间处于未夹有外部的空气的状态。即，相邻的电池组经由热通量传感器10而邻接。电池1在多个电池组1a、1b、1c的外侧设置有散热板2、3。多个电池组1a、1b、1c中的相邻的电池组构成权利要求书中所记载的邻接的第1、第2发热体。另外，第1、第2、第3电池组1a、1b、1c构成权利要求书中所记载的第1、第2、第3发热体。
在多个电池组1a、1b、1c中的中央的电池组1b的表面设置有温度传感器11。温度传感器11朝向控制部2输出与电池组1b的表面温度相对应的传感器信号。
热通量传感器10夹设于相邻的电池组的彼此之间，由此形成为相邻的电池组经由热通量传感器10而能够进行热传导的状态。热通量传感器10对相邻的电池组之间的热通量进行检测。在本实施方式中，作为热通量传感器10，使用配置于第1、第2电池组1a、1b之间的第1热通量传感器10a和配置于第2、第3电池组1b、1c之间的第2热通量传感器10b。
如图2～图4所示，热通量传感器10将绝缘基材100、表面保护部件110、背面保护部件120形成为一体化，在该一体化装置的内部交替串联连接有第1、第2层间连接部件130、140。以下，对热通量传感器10的构造具体地进行说明。此外，为了便于理解，图2省略表示表面保护部件110。另外，图2虽然不是剖视图，但为了便于理解，对第1、第2层间连接部件130、140施加阴影线。
在本实施方式中，绝缘基材100由以聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(PEI)、液晶聚合物(LCP)等为代表的平面矩形的热塑性树脂薄膜构成。而且，沿厚度方向贯通的多个第1、第2通孔101、102以相互不同的方式形成为交错图案。
此外，本实施方式的第1、第2通孔101、102形成为直径从表面100a朝向背面100b恒定的圆筒状，但可以形成为直径从表面100a朝向背面100b变小的锥状。另外，可以形成为直径从背面100b朝向表面100a变小的锥状，还可以形成为棱筒状。
而且，在第1通孔101配置有第1层间连接部件130，在第2通孔102配置有第2层间连接部件140。换句话说，在绝缘基材100以第1、第2层间连接部件130、140形成为相互不同的方式而配置有第1、第2层间连接部件130、140。
第1、第2层间连接部件130、140由相互不同金属构成，以便能够发挥塞贝克效应。例如，第1层间连接部件130由对构成P型的Bi－Sb－Te合金的粉末以维持烧结前的多个金属原子的结晶构造的方式进行了固相烧结的金属化合物构成。另外，第2层间连接部件140由对构成N型的Bi－Te合金的粉末以维持烧结前的多个金属原子的结晶构造的方式进行了固相烧结的金属化合物构成。
在绝缘基材100的表面100a配置有由以聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(PEI)、液晶聚合物(LCP)等为代表的平面矩形的热塑性树脂薄膜构成的表面保护部件110。该表面保护部件110形成为平面形状与绝缘基材10的平面形状相同的大小，并在与绝缘基材100对置的一面110a侧以相互分离的方式形成有图案刻印有铜箔等的多个表面图案111。而且，各表面图案111分别与第1、第2层间连接部件130、140适当地电连接。
具体而言，如图3所示，在将邻接的一个第1层间连接部件130与一个第2层间连接部件140作为组150时，各组150的第1、第2层间连接部件130、140与相同的表面图案111连接。换句话说，各组150的第1、第2层间连接部件130、140经由表面图案111而电连接。此外，在本实施方式中，沿绝缘基材100的长边方向(图3中纸面左右方向)邻接的一个第1层间连接部件130与一个第2层间连接部件140形成为组150。
在绝缘基材100的背面100b配置有由以聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(PEI)、液晶聚合物(LCP)等为代表的热塑性树脂薄膜构成的平面矩形的背面保护部件120。该背面保护部件120在绝缘基材100的长边方向的长度形成为比绝缘基材100长，并以长边方向的两端部从绝缘基材100突出的方式配置于绝缘基材100的背面100b。
而且，在背面保护部件120，且在与绝缘基材100对置的一面120a侧，以相互分离的方式形成有图案刻印有铜箔等的多个背面图案121。而且，各背面图案121分别与第1、第2层间连接部件130、140适当地电连接。
具体而言，如图3所示，在沿绝缘基材100的长边方向邻接的组150中，一方的组150的第1层间连接部件130与另一方的组150的第2层间连接部件140连接于相同的背面图案121。换句话说，跨越组150而将第1、第2层间连接部件130、140经由相同的背面图案121进行电连接。
另外，如图4所示，在绝缘基材100的外缘，沿与长边方向正交的方向(图2中纸面上下方向)邻接的第1、第2层间连接部件130、140与相同的背面图案121连接。若详述，是通过将沿绝缘基材100的长边方向经由表面图案111以及背面图案121而串联连接的部件折回，从而将邻接的第1、第2层间连接部件130、140与相同的背面图案121连接。
另外，如图2以及图3所示，背面图案121中的成为上所述那样串联连接的部件的端部的部分形成为从绝缘基材100露出。而且，背面图案121中的从绝缘基材100露出的部分作为与控制部20连接的端子而发挥功能。
以上为本实施方式中的基本的热通量传感器10的结构。而且，这种热通量传感器10将与沿厚度方向通过热通量传感器10的热通量相对应的传感器信号(电动势)输出至控制部20。若热通量变化，则在交替串联连接的第1、第2层间连接部件130、140产生的电动势变化。此外，热通量传感器10的厚度方向是绝缘基材100、表面保护部件110、背面保护部件120的层叠方向。
在本实施方式的热通量传感器10中，通过适当地变更第1、第2通孔101、102的个数、直径、间隔等，能够实现第1、第2层间连接部件130、140的高密度化。由此，能够增大电动势，并且能够实现多接点化，从而能够实现热通量传感器10的高灵敏度化。
另外，在本实施方式的热通量传感器10中，作为第1、第2层间连接部件130、140使用以维持规定的结晶构造的方式进行了固相烧结的金属化合物(Bi－Sb－Te合金，Bi－Te合金)。即，形成第1、第2层间连接部件130、140的金属是在多个金属原子以维持了该金属原子的结晶构造的状态下烧结而成的烧结合金。由此，能够增大在交替串联连接的第1、第2层间连接部件130、140产生的电动势，从而能够实现热通量传感器10的高灵敏度化。
另外，在本实施方式的热通量传感器10中，形成为如下构造，即：在由热塑性树脂构成的绝缘基材100形成第1、第2通孔101、102，因此能够实现热通量传感器10的极薄化以及大面积化。因此，能够不阻碍相邻的电池组间的热传导而实现热通量的检测，并且能够实现热通量传感器10的高灵敏度化。
这里，参照图5对上述热通量传感器10的制造方法进行说明。
首先，如图5(a)所示，准备绝缘基材100，并利用钻子、激光等形成多个第1通孔101。
接下来，如图5(b)所示，向各第1通孔101填充第1导电胶131。此外，作为向第1通孔101填充第1导电胶131的方法(装置)，可以采用本申请人的日本特愿2010－50356号所记载的方法(装置)。
若简单地进行说明，则以背面100b与吸附纸160对置的方式经由吸附纸160而在未图示的保持台上配置绝缘基材100。然后，一边使第1导电胶131熔融，一边向第1通孔101内填充第1导电胶131。由此，第1导电胶131的有机溶剂的一大部分被吸附纸160吸附，从而在第1通孔101密合配置合金的粉末。
此外，吸附纸160只要是能够吸收第1导电胶131的有机溶剂的材质的吸附纸即可，能够使用一般的优质纸等。另外，第1导电胶131使用如下导电胶，即：通过加入熔点为43℃的石蜡等有机溶剂而将金属原子维持规定的结晶构造的Bi－Sb－Te合金的粉末形成为胶状化的导电胶。因此，在填充第1导电胶131时，在绝缘基材100的表面100a被加热至约43℃的状态下进行。
接下来，如图5(c)所示，利用钻子、激光等在绝缘基材100形成多个第2通孔102。该第2通孔102如上述那样形成为与第1通孔101相互不同，并形成为与第1通孔101一起构成交错图案。
接下来，如图5(d)所示，向各第2通孔102填充第2导电胶141。此外，该工序能够以与上述图5(b)相同的工序来进行。
即，再次，在以背面100b与吸附纸160对置的方式经由吸附纸160而在未图示的保持台上配置绝缘基材100之后，向第2通孔102内填充第2导电胶141。由此，第2导电胶141的有机溶剂的一大部分被吸附纸160吸附，从而在第2通孔102密和配置合金的粉末。
第2导电胶141使用如下导电胶，即：通过加入熔点为常温的松油醇等有机溶剂而将与构成第1导电胶131的金属原子不同的金属原子维持规定的结晶构造的Bi－Te合金的粉末形成为胶状化的导电胶。换句话说，构成第2导电胶141的有机溶剂使用熔点比构成第1导电胶131的有机溶剂的熔点低的物质。而且，在填充第2导电胶141时，在绝缘基材100的表面100a被保持为常温的状态下进行。换言之，在第1导电胶131所含有的有机溶剂固化的状态下，进行第2导电胶141的填充。由此，抑制第2导电胶141混入第1通孔101的情况。
此外，第1导电胶131所含有的有机溶剂固化的状态是指，在上述图5(b)的工序中，不被吸附纸160吸附而残存于第1通孔101的有机溶剂的情况。
而且，在与上述各工序不同的工序中，如图5(e)以及图5(f)所示，在表面保护部件110以及背面保护部件120中的与绝缘基材100对置的一面110a、120a形成铜箔等。而且，通过适当地图案刻印该铜箔，从而准备出形成有相互分离的多个表面图案111的表面保护部件110以及形成有相互分离的多个背面图案121的背面保护部件120。
然后，如图5(g)所示，按顺序层叠背面保护部件120、绝缘基材100以及表面保护部件110，从而构成层叠体170。
此外，在本实施方式中，背面保护部件120形成为长边方向的长度比绝缘基材100长。而且，背面保护部件120被配置为长边方向的两端部从绝缘基材100突出。
接着，如图5(h)所示，将该层叠体170配置于未图示的一对压板之间，并从层叠方向的上下两面以真空状态进行加热，并同时进行加压，从而将层叠体170形成为一体化。具体而言，将第1、第2导电胶131、141固相烧结而形成第1、第2层间连接部件130、140，并且以使第1、第2层间连接部件130、140与表面图案111以及背面图案121连接的方式进行加热并同时进行加压，从而将层叠体170形成为一体化。
此外，虽不特别限定，但也可以在将层叠体170一体化时，在层叠体170与压板之间配置岩棉纸等缓冲材料。如以上那样，制造上述热通量传感器10。
控制部20是对各电池组1a、1b、1c的发热量进行控制的发热量控制装置，例如包括由微型计算机、作为存储装置的存储器以及其周边电路构成的电子控制装置。控制部20通过调整各电池组1a、1b、1c所输出的电能来调整各电池组1a、1b、1c的发热量。
具体而言，如图6所示，控制部20基于热通量传感器10的传感器信号，以使相邻的电池组之间的热通量为0的方式控制相邻的电池组的发热量(内部热量的均匀化控制)。此外，并非是使相邻的电池组之间的热通量完全为0，而只要是为接近0的规定值以下即可。例如，对从热通量传感器10输入的电动势与阈值进行比较，由此调整相邻的电池组的发热量，使该电动势为阈值以下。
该内部热量(内部温度)的均匀化控制例如是为了将电池1整体的发热量抑制为最低限度并使电池1发电而执行的。在该情况下，控制部20通过减少各电池组1a、1b、1c中的内部热量较多的电池组的发热量，从而使各电池组1a、1b、1c的内部热量(内部温度)均匀化。
另外，该内部热量(内部温度)的均匀化控制例如是在低温环境下使电池1工作的情况中进行预热运转模式时执行的。该预热运转模式是在从电池1向电气设备进行电力供给开始之前，为了将各电池组1a～1c的温度状态形成为输出稳定的温度状态的电池的运转模式。在该情况下，控制部20执行如下控制处理，即：以使各电池组1a、1b、1c的内部热量变得均匀的方式调整各电池组1a～1c的发热量，并同时使各电池组1a～1c的温度上升。
具体而言，如图7所示，在步骤S1中，取得由温度传感器11检测出的电池组1b的温度T1b、电池组1a与电池组1b之间的第1热通量传感器10a的第1电动势V1a―1b、以及电池组1b与电池组1c之间的第2热通量传感器10b的第2电动势V1b―1c。
接着，在步骤S2中，基于通过步骤S1取得的温度T1b来控制电池组1b的发热量。
接着，在步骤S3中，基于通过步骤S1取得的第1电动势V1a―1b来控制电池组1a的发热量。
接着，在步骤S4中，基于通过步骤S1取得的第2电动势V1b―1c来控制电池组1c的发热量。
这里，如图8所示，在步骤S2的电池组1b的发热量控制中，通过步骤S21，对由步骤S1取得的温度T1b与目标温度之差的绝对值是否为规定的阈值Tth以下进行判定。该目标温度为电池组的输出稳定的温度，例如为30℃。该阈值Tth被设定为使所取得的温度T1b与目标温度之差接近0。在该步骤S21中判定为肯定(是)的情况下，则无需变更电池组1b的发热量，因此向步骤S3进行。另一方面，在判定为否定(否)的情况下，需要对电池组1b的发热量进行变更，因此向步骤S22进行。
在步骤S22中，判断是否需要减少还是增大发热量。即，对由步骤S1取得的温度T1b是否比目标温度(30℃)高进行判定。在该步骤S22中判定为肯定(是)的情况下，需要减少电池组1b的发热量，因此在步骤S23中对所需的发热减少量进行计算。
在步骤S23中，基于由步骤S1取得的温度T1b计算发热减少量。例如，将由步骤S1取得的温度T1b与目标温度之差(T1b－30℃)乘以规定的系数K1而得的值作为发热减少量。接着，在步骤S24中，输出用于变更电池组1b的输出的控制信号，由此使电池组1b的发热量减少由步骤S23计算出的减少量。例如，对调整电池组1b的输出的其他控制部输出用于变更电池组1b的输出的控制信号。然后，向步骤S3进行。
另一方面，在步骤S22中判定为否定(否)的情况下，需要增大电池组1b的发热量，因此在步骤S25中对所需的发热增大量进行计算。在步骤S25中，基于由步骤S1取得的温度T1b计算发热增大量。例如，将目标温度与由步骤S1取得的温度T1b之差(30℃－T1b)乘以规定的系数K1而得的值作为发热增大量。接着，在步骤S24中，输出用于调整电池组1b的输出的控制信号，由此使电池组1b的发热量增大由步骤S25计算出的增大量。然后，向步骤S3进行。
由此，在电池组1b的温度比目标温度低的期间，通过步骤S22、S25、S24来增大电池组1b的发热量。在电池组1b的温度超过目标温度的情况下，通过步骤S22、S23、S24来减少电池组1b的发热量。这样，直到电池组1b的温度T1b接近目标温度为止，以增减电池组1b的发热量的方式来调整电池组1b的输出。另一方面，若电池组1b的温度T1b接近目标温度，则以维持电池组1b的发热量的方式维持电池组1b的输出。
如图9所示，在步骤S3的电池组1a的发热量控制中，在步骤S31中，判断由步骤S1取得的第1电动势V1a―1b是否为阈值Vth以下。该阈值Vth被设定为使第1电动势V1a―1b接近0。在该步骤S31中判定为肯定(是)的情况下，无需变更电池组1a的发热量，因此向步骤S4进行。另一方面，在判定为否定(否)的情况下，需要变更电池组1a的发热量，因此向步骤S32进行。
在步骤S32中，判断是否需要减少还是增大发热量。即，对由步骤S1取得的第1电动势V1a―1b是否为正值(V1a―1b＞0)进行判定。在设置热通量传感器10a以使得与从电池组1b向电池组1a的热通量相对应的电动势值为正值时，若电动势值为正值，则电池组1a的内部热量比电池组1b的内部热量少。因此，在该步骤S32中判定为肯定(是)的情况下，需要增大电池组1a的发热量，因此在步骤S33中对所需的发热增大量进行计算。
在步骤S33中，例如，对由步骤S1取得的第1电动势V1a―1b乘以规定的系数K2而得的值作为发热增大量而进行计算。接着，在步骤S34中，与步骤S24同样，输出用于变更电池组1a的输出的控制信号，由此使电池组1a的发热量增大由步骤S33计算出的增大量。然后，向步骤S4进行。
另一方面，在步骤S32中判定为否定(否)的情况下，需要减少电池组1a的发热量，因此在步骤S35中对所需的发热减少量进行计算。在步骤S35中，例如，对由步骤S1取得的第1电动势V1a―1b乘以规定的系数K2而得的值作为发热减少量而进行计算。接着，在步骤S34中，输出用于变更电池组1a的输出的控制信号，由此使电池组1a的发热量减少由步骤S35计算出的减少量。然后，向步骤S4进行。
由此，在电池组1a的内部热量比电池组1b的内部热量少的期间，通过步骤S32、S33、S34，增大电池组1a的发热量。而且，若电池组1a的内部热量超过电池组1b的内部热量，则通过步骤S32、S35、S24，减少电池组1a的发热量。这样，直到电池组1a的内部热量与电池组1b的内部热量变得均匀为止，调整电池组1a的输出来增减电池组1a的发热量。另一方面，若电池组1a的内部热量与电池组1b的内部热量变得均匀，则以维持电池组1a的发热量的方式维持电池组1a的输出。
如图10所示，在步骤S4的电池组1c的发热量控制中，在步骤S41中，判断由步骤S1取得的第2电动势V1b―1c是否为阈值Vth以下。该阈值Vth是与步骤S31的阈值Vth相同的值。在该步骤S41中，判定为肯定(是)的情况下，无需变更电池组1c的发热量，因此图7的控制流程结束，向步骤S1返回。另一方面，在判定为否定(否)的情况下，需要变更电池组1c的发热量，因此向步骤S42进行。
在步骤S42中，判断是否需要减少还是增大发热量。即，对由步骤S1取得的第2电动势V1b―1c是否为正值(V1b―1c＞0)进行判定。在设置热通量传感器10b以使得与从电池组1b向电池组1c的热通量相对应的电动势值为正值时，若电动势值为正值，则电池组1c的内部热量比电池组1b的内部热量少。因此，在该步骤S42中，判定为肯定(是)的情况下，需要增大电池组1c的发热量，因此在步骤S43中对所需的发热增大量进行计算。
在步骤S43中，例如，对由步骤S1取得的第2电动势V1b―1c乘以规定的系数K3而得的值作为发热增大量而进行计算。接着，在步骤S44中，与步骤S24同样，输出用于变更电池组1c的输出的控制信号，由此使电池组1c的发热量增大由步骤S43计算出的增大量。由此，图7的控制流程结束，向步骤S1返回。
另一方面，在步骤S42中，判定为否定(否)的情况下，需要减少电池组1c的发热量，因此在步骤S45中对所需的发热减少量进行计算。在步骤S45中，例如，对由步骤S1取得的第2电动势V1b―1c乘以规定的系数K3而得的值作为发热减少量而进行计算。接着，在步骤S44中，输出用于变更电池组1c的输出的控制信号，由此使电池组1c的发热量减少由步骤S45计算出的减少量。
由此，在电池组1c的内部热量比电池组1b的内部热量少的期间，通过步骤S42、S43、S44来增大电池组1c的发热量。而且，若电池组1c的内部热量超过电池组1b的内部热量，则通过步骤S42、S45、S44来减少电池组1c的发热量。这样，直到电池组1b的内部热量与电池组1c的内部热量变得均匀为止，调整电池组1c的输出来增减电池组1c的发热量。另一方面，若电池组1b的内部热量与电池组1c的内部热量变得均匀，则以维持电池组1c的发热量的方式维持电池组1c的输出。
此处，对通过本实施方式的发热量控制装置而进行的内部热量(内部温度)的均匀化控制与通过图11所示的比较例的发热量控制装置进行的内部热量(内部温度)的均匀化控制进行比较。
图11所示的比较例的发热量控制装置是背景技术一栏中记载的具有以往的一般的结构的发热量控制装置，利用分别安装于各电池组1a、1b、1c的表面的各温度传感器11(第1温度传感器11a、第2温度传感器11b、第3温度传感器11c)检测各电池组1a、1b、1c的表面温度，并控制各电池组1a、1b、1c的发热量，以使得各检测温度成为目标温度。在该比较例的发热量控制装置中，为了实现各电池组1a、1b、1c的内部热量(内部温度)的均匀化，例如考虑控制各电池组1a、1b、1c的发热量而使得各温度传感器11的各检测温度变得相同。
但是，在该情况下，各温度传感器11所检测的各电池组1a、1b、1c的表面温度不仅受到各电池组1a、1b、1c的发热量的影响，还是受到外部温度的影响的结果。即，所层叠的电池组1a、1b、1c中的位于外侧的电池组1a、1c容易受到外部温度的影响，因此向外部的散热量增多，表面温度降低。另一方面，位于内侧的电池组1b因两侧邻接电池组1a、1c而成为隔热状态，因此向外部的散热量减少，表面温度增高。因此，即便以使各电池组1a、1b、1c的表面温度相同的方式来调整各电池组1a、1b、1c的发热量，各电池组1a、1b、1c的内部热量(内部温度)也未必会变得相同。
另外，在比较例的发热量控制装置中，为了实现各电池组1a、1b、1c的内部热量(内部温度)的均匀化，会考虑各电池组1a、1b、1c的散热量的不同的情况来控制各电池组1a、1b、1c的发热量，以使得各电池组1a、1b、1c的检测温度成为各个目标温度。例如，如图12所示，在散热量按上层的电池组1a、下层的电池组1c、中层的电池组1b的顺序而增多的情况下，考虑按该顺序增高目标温度。
但是，在该情况下，若外部温度变化，则受到外部温度的影响，各电池组1a、1b、1c的表面温度也发生变化，因此不得不持续控制各电池组1a、1b、1c的发热量，以便将各电池组1a、1b、1c的检测温度维持为各个目标温度。
与此相对，在本实施方式的发热量控制装置中，以使相邻的电池组之间的热通量为0的方式调整相邻的电池组的发热量。由此，以使相邻的电池组的内部热量(内部温度)不存在差异的方式控制相邻的电池组的发热量，因此能够高精度地执行各电池组1a、1b、1c的内部热量(内部温度)的均匀化控制。
另外，根据本实施方式的发热量控制装置，在各电池组1a、1b、1c的内部热量(内部温度)变得均匀之后，即便外部温度变化，相邻的电池组之间的热通量也不会变化，因此无需持续控制各电池组1a、1b、1c的发热量。
(其他实施方式)
本发明并不限定于上述的实施方式，如下所述，在权利要求书所记载的范围内能够适当地变更。
(1)在第1实施方式的发热量控制装置中，在控制部20所执行的内部热量的均匀化控制中，对由热通量传感器10产生的电动势(电压值)与阈值进行比较，并以使电动势为阈值以下的方式来调整相邻的电池组的发热量，但也可以代替电动势，将根据电动势计算出的热通量与阈值进行比较。另外，也可以将由热通量传感器10产生的电流的值与阈值进行比较。简而言之，在本发明中，只要基于由各热通量传感器产生的电动势，以使相邻的电池组的热通量为规定值以下的方式调整相邻的电池组的发热量即可。
(2)在第1实施方式的发热量控制装置中，对层叠的三个电池组的发热量进行控制，但作为本发明的发热量控制装置并不局限于此，例如，也能够以与第1实施方式同样的方式对层叠有四个以上的电池组的发热量进行控制，并能够获得同样的效果。另外，作为本发明的发热量控制装置，也能够以与第1实施方式同样的方式对层叠有两个电池组的发热量进行控制，并能够获得同样的效果。此外，在层叠了至少三个发热体的情况下，位于内侧的发热体与位于外侧的发热体向外部的散热量不同，各发热体的内部热量容易变得不均匀。因此，在这种情况下，利用本发明的发热量控制装置实施内部热量的均匀化控制是特别有效的。
(3)在第1实施方式中，在各电池组1a、1b、1c的内部热量(内部温度)的均匀化控制中，对相邻的电池组的双方的发热量进行控制，但作为本发明的发热量控制装置并不局限于此，也可以仅控制相邻的电池组的一方的发热量。
(4)在第1实施方式中，作为本发明的发热量控制装置，对控制搭载于车辆的电池的发热量的情况进行了说明，但电池并不限定于是搭载于车辆的电池，也可以是设置于家庭或工厂等的安置型电池。
(5)也可以将本发明的发热量控制装置应用于电池以外的发热体的发热量控制。例如，还能够在用于铁板烧的铁板(热板)由层叠的多个发热体构成的情况下，控制上述发热体的发热量。另外，还能够利用本发明的发热量控制装置对热压成型机的上模的发热体与下模的发热体的发热量进行控制。在该情况下，在被成型品的冲压过程中，成为上模与下模邻接的状态。因此，可以通过在冲压过程中使热通量传感器位于位于上模与下模之间的方式来配置热通量传感器。
(6)在上述各实施方式中，形成第1、第2层间连接部件130、140的金属分别为Bi－Sb－Te合金、Bi－Te合金，但也可以为其他合金。另外，在上述的各实施方式中，形成第1、第2层间连接部件130、140的金属的双方为实施了固相烧结的烧结合金，但只要是至少一方为实施了固相烧结的烧结合金即可。由此，与形成第1、第2层间连接部件130、140的金属的双方均不是实施了固相烧结的烧结合金的情况相比，能够增大电动势，能够实现热通量传感器10的高灵敏度化。
(7)在上述各实施方式中，除了特别明示为必须的情况以及考虑为在原理上明显必须的情况等之外，构成实施方式的要素并非一定是必须的。
(应用例)
在本应用例中，对将本发明的发热量控制装置的概念应用于作为发热体的电气炉等设备的异常监控装置的例子进行说明。
即，作为本应用例的异常监控装置具有以下特征。
其特征在于，具备：热通量传感器，其安装于发热体的表面，并检测上述发热体与外部空气之间的热通量；温度传感器，其检测外部空气的温度；以及判定装置，其判定上述发热体有无异常发热，上述热通量传感器具有如下构造，即：在由热塑性树脂构成的绝缘基材形成有沿厚度方向贯通的多个第1、第2通孔，并且在上述第1、第2通孔埋入有由相互不同的金属形成的第1、第2层间连接部件，将上述第1、第2层间连接部件交替串联连接，交替串联连接的上述第1、第2层间连接部件产生与上述发热体与外部空气之间的热通量相对应的电动势，上述判定装置针对外部空气温度，使用根据上述发热体的发热状态为正常的情况下能够检测出的热通量而设定的判定基准中的、与上述温度传感器检测出的外部空气温度相对应的上述判定基准，对上述热通量传感器的检测结果与上述判定基准进行比较，由此判定上述发热体有无异常发热。
该异常监控装置在检测到作为发热体的设备有异常发热时，利用报告装置来报告设备处于异常发热的状态这一情况，并进行调整设备的发热量的控制，以使得设备的发热状态变为正常。
如图13所示，该异常监控装置与第1实施方式的发热量控制装置同样，具备热通量传感器10和控制部20。热通量传感器10与控制部20形成为与第1实施方式的发热量控制装置中的热通量传感器10以及控制部20相同的结构。其中，与第1实施方式不同的是，热通量传感器10安装于设备30的表面，并将对应于设备30与外部空气之间的热通量的传感器信号(电动势)输出至控制部20。
另外，图13所示的异常监控装置具备：设置于设备30的外部并检测外部空气温度的温度传感器11；以及未图示的蜂鸣器或显示器。温度传感器11向控制部2输出与外部空气温度相对应的传感器信号。蜂鸣器或显示器是用于在设备的异常发热时向人报告其情况的报告装置。
控制部20是基于来自热通量传感器10的传感器信号，判定设备30与外部空气之间的热通量是否超过规定值的判定装置。规定值被设定成为设备30的发热状态正常时的热通量的上限值。因此，在设备30与外部空气之间的热通量为规定值以下的情况下，判定为设备30的发热状态正常。另一方面，在设备30与外部空气之间的热通量超过规定值的情况下，判定为设备30的发热状态异常。这样，控制部20对设备30的异常发热的有无进行判定。
而且，控制部20在判定为设备30的发热状态异常的情况下，使蜂鸣器或显示器等报告装置工作，报告设备30发生异常。另外，只要控制部20能够控制设备30的发热量，便能够基于来自热通量传感器10的传感器信号来调整设备30的发热量，由此使设备30与外部空气之间的热通量成为规定值以下。
具体而言，如图14的流程图所示，控制部20在步骤S101中取得热通量传感器10的电动势(电压值)V和温度传感器11检测出的外部空气温度T。
接着，在步骤S102中，对所取得的电压值V是否处于阈值Vth以下进行判定。该阈值Vth是根据在设备30的发热状态正常的情况下能够检测出的热通量而设定的判定基准，是与设备30的发热状态正常的情况下的热通量的上限值相对应的电压值。在设备30的发热状态正常的情况下能够检测出的热通量因外部空气温度而不同。因此，预先通过实验等调查设备30的发热状态正常的情况下的外部空气温度与热通量的关系，并针对外部空气温度将阈值Vth预先存储于存储部。在步骤S102中，使用根据温度传感器11检测出的外部空气温度T而选择出的阈值Vth。
在步骤S102中判定为肯定(是)的情况下，在步骤S103中决定为设备30的发热状态正常，并结束图14的控制流程。
另一方面，在步骤S102中判定为否定(否)的情况下，在步骤S104中决定为设备30的发热状态异常，在步骤S105中，对蜂鸣器或显示器输出用于报告发热状态的异常的控制信号。由此，蜂鸣器或显示器工作，报告设备30发生异常。此时，也可以通过对设备30输出用于减少发热量的控制信号，由此来减少设备30的发热量。
然而，在发热体的异常监控装置检测发热体的温度并基于检测出的温度对发热体的发热状态有无异常进行判定的情况下，发热体的温度因发热体从外部受到的影响而变动，因此存在无法准确地判定发热体的发热状态有无异常的问题。例如，在外部温度(外部空气温度)较低的情况下，即便发热体异常发热，也由于发热体被冷却，而存在检测出的发热体的温度成为正常时的温度的可能性。另外，在发热体与外部之间为隔热状态的情况下，即便发热体的发热状态正常，也存在检测出的发热体的温度成为异常时的温度的可能性。此外，隔热状态意味着抑制热传导的状态。
与此相对，在本应用例的异常监控装置中，基于设备30与外部空气之间的热通量的检测结果，对设备30的发热状态有无异常进行判定。此时，使用与外部空气温度相对应的判定基准。由此，若设备30的发热状态正常，则满足判定基准，若设备30的发热状态异常，则不满足判定基准。因此，能够高精度地检测设备的发热状态有无异常。
附图标记说明
10…热通量传感器；20…控制部；100…绝缘基材；101、102…第1、第2通孔；130、140…第1、第2层间连接部件。

Claims (5)

1.一种发热量控制装置，其特征在于，具备：
热通量传感器(10)，其配置于邻接的第1、第2发热体之间；以及
控制部(20)，其对所述第1、第2发热体的至少一方的发热量进行控制，
所述热通量传感器具有如下构造，即：在由热塑性树脂构成的绝缘基材(100)形成有沿厚度方向贯通的多个第1、第2通孔(101、102)，并且在所述第1、第2通孔埋入有由相互不同的金属形成的第1、第2层间连接部件(130、140)，所述第1、第2层间连接部件交替串联连接，
交替串联连接的所述第1、第2层间连接部件产生与所述第1、第2发热体之间的热通量相对应的电动势，
所述控制部基于由所述热通量传感器产生的电动势，以使所述第1、第2发热体之间的热通量成为规定值以下的方式控制所述发热量。
2.一种发热量控制装置，其特征在于，具备：
第1热通量传感器(10a)，其配置于层叠的第1、第2、第3发热体中的邻接的第1、第2发热体之间；
第2热通量传感器(10b)，其配置于邻接的所述第2、第3发热体之间；以及
控制部(20)，其对所述第1、第2、第3发热体的发热量进行控制，
所述第1、第2热通量传感器这两者均具有如下构造，即：在由热塑性树脂构成的绝缘基材(100)形成有沿厚度方向贯通的多个第1、第2通孔(101、102)，并且在所述第1、第2通孔埋入有由相互不同的金属形成的第1、第2层间连接部件(130、140)，所述第1、第2层间连接部件交替串联连接，
所述第1热通量传感器的交替串联连接的所述第1、第2层间连接部件产生与所述第1、第2发热体之间的第1热通量相对应的电动势，并且所述第2热通量传感器的交替串联连接的所述第1、第2层间连接部件产生与所述第2、第3发热体之间的第2热通量相对应的电动势，
所述控制部基于由所述第1热通量传感器产生的电动势，以使所述第1热通量成为规定值以下的方式对所述第1、第2发热体的至少一方的所述发热量进行控制，并且基于由所述第2热通量传感器产生的电动势，以使所述第2热通量成为规定值以下的方式对所述第2、第3发热体的至少一方的所述发热量进行控制。
3.根据权利要求1或2所述的发热量控制装置，其特征在于，
形成所述第1、第2层间连接部件的所述金属的至少一方是在多个金属原子维持该金属原子的结晶构造的状态下进行了烧结的烧结合金。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的发热量控制装置，其特征在于，
所述热通量传感器在所述绝缘基材的表面(100a)配置有表面保护部件(110)，该表面保护部件(110)形成有表面图案(111)，并且在与所述表面相反一侧的背面(100b)配置有背面保护部件(120)，该背面保护部件(120)形成有背面图案(121)，所述背面保护部件、所述绝缘基材、以及所述表面保护部件形成为一体化。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的发热量控制装置，其特征在于，
所述发热体是伴随着电力的输出而发热并能够独立进行对输出电能的调整的电池组，
所述控制部通过调整各个所述电池组所输出的电能来控制所述电池组的发热量。
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