JP2020004532A - 電池温調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電池セルの温度調整に伴う電池モジュールにおける電力の入出力の制限を抑えつつ、電池セルの温度調整の効率向上を図ることを目的とする。【解決手段】電池温調装置１は、充放電可能な複数の電池セル２１がバスバー２２を介して電気的に接続された少なくとも１つの電池モジュール２に適用される。電池温調装置１は、電池モジュール２の温度を調整する温調部材１０を備える。温調部材１０は、電池モジュール２の電力を利用することなく電池セル２１の温度を調整可能に構成される温調体１２を含んでいる。温調体１２は、電池セル２１の正極端子２１２、負極端子２１３、バスバー２２といった外部電流経路を構成する経路構成部の少なくとも一部を温調対象物としている。そして、温調体１２、温調対象物を含む電池セル２１に対して電気的に絶縁された状態で温調対象物に対して熱的に接触するように配置されている。【選択図】図５

Description

本開示は、充放電可能な複数の電池セルが電導部材を介して電気的に接続された少なくとも１つの電池モジュールに適用される電池温調装置に関する。

従来、二次電池である電池セルを加熱する加熱装置において、負の温度抵抗特性を有する抵抗体を電池セルに対して熱的に接触させることで、電池セルの過加熱を抑制するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１１８７２９号公報

ところで、特許文献１記載の加熱装置は、複数の電池セルそれぞれが電気的に接続された電池モジュールにおける大電流が流れる電流経路に抵抗体が設けられている。具体的には、抵抗体は、各電池セルそれぞれに対して電気的に直列に接続されている。このため、例えば、抵抗体の電気抵抗が大きくなる条件下では、電池モジュールにおける電力の入出力が大幅に制限される。

本開示は、電池セルの温度調整に伴う電池モジュールにおける電力の入出力の制限を抑えつつ、電池セルの温度調整の効率向上を図ることを目的とする。

本開示は、充放電可能な複数の電池セル（２１）が電導部材（２２）を介して電気的に接続された少なくとも１つの電池モジュール（２）に適用される電池温調装置を対象としている。

請求項１に記載の発明は、電池温調装置であって、電池モジュールの温度を調整する温調部材（１０）を備える。複数の電池セルそれぞれは、外殻を形成するケース部（２１１）およびケース部の外側に突き出るとともにケース部の内側に収容される収容部材（２１４、２１５、２１６）に連なる一対の電極端子（２１２、２１３）を有している。複数の電池セルのうち隣接する電池セルは、一方の電池セルに含まれる一対の電極端子の一方が電導部材を介して他方の電池セルに含まれる一対の電極端子のいずれかに電気的に接続されている。温調部材は、電池モジュールの電力を利用することなく電池セルの温度を調整可能に構成される温調体（１２）を含んでいる。そして、温調体は、一対の電極端子および電導部材といった外部電流経路を構成する経路構成部の少なくとも一部を温調対象物とし、温調対象物を含む電池セルに対して電気的に絶縁された状態で温調対象物に対して熱的に接触するように配置されている。

これによると、温調体による電池セルの温度調整に電池モジュールの電力を利用しないので、温調体による電池セルの温度調整に伴う電池モジュールの入出力の制限を抑えることができる。すなわち、電池モジュールの充放電状態によらず、温調体による電池セルの温度を適切に調整することができる。

ここで、一対の電極端子は、ケース部の内側に収容される収容部材に連なっている。また、電導部材は、一対の電極端子の一方を介して収容部材に連なっている。このため、一対の電極端子および電導部材といった外部電流経路を構成する経路構成部を温調体の温調対象物とすれば、温調体の熱がケース部の内側に収容される収容部材に伝わり易くなるので、内側から電池セルの温度を調整することが可能となる。このように、内側から電池セルの温度を調整可能とすれば、外部への放熱が抑制されるので、電池セルの温度調整を効率よく実施することができる。

また、請求項３に記載の発明は、電池モジュールの温度を調整する温調部材（１０）を備える。電池モジュールは、電力供給対象となる対象機器（ＭＧ）に対して必要な電力を供給可能なように電力変換装置（３、１００）に対して接続されている。複数の電池セルそれぞれは、外殻を形成するケース部（２１１）およびケース部の外側に突き出るとともにケース部の内側に収容される収容部材（２１４、２１５、２１６）に連なる一対の電極端子（２１２、２１３）を有している。複数の電池セルのうち隣接する電池セルは、一方の電池セルに含まれる一対の電極端子の一方が電導部材を介して他方の電池セルに含まれる一対の電極端子のいずれかに電気的に接続されている。温調部材は、電池セルの温度を調整可能に構成される温調体（１２）を含んでいる。温調体は、対象機器に供給される電力から独立して電池モジュールの電力が供給されるように電力変換装置に接続されている。さらに、温調体は、一対の電極端子および電導部材といった外部電流経路を構成する経路構成部の少なくとも一部を温調対象物とし、温調対象物を含む電池セルに対して電気的に絶縁された状態で温調対象物に対して熱的に接触するように配置されている。

これによると、温調体が他の対象機器に供給される電力から独立して電池モジュールの電力が供給可能な構成になっているので、温調体による電池セルの温度調整に伴う電池モジュールから他の対象機器への出力の制限が抑えられる。すなわち、電池モジュールにおける他の対象機器への放電状態によらず、温調体によって電池セルの温度を適切に調整することができる。

また、一対の電極端子および電導部材といった外部電流経路を構成する経路構成部を温調体の温調対象物としているので、内側から電池セルの温度を調整することが可能となる。このように、内側から電池セルの温度を調整可能とすれば、外部への放熱が抑制されるので、電池セルの温度調整を効率よく実施することができる。

このように、本開示の電池温調装置によれば、電池セルの温度調整に伴う電池モジュールにおける電力の入出力の制限を抑えつつ、電池セルの温度調整の効率向上を図ることができる。

ここで、「熱的に接触する」とは、部材同士とが直に接触している状態だけでなく、部材同士との間に空気層等の他の要素が介在する場合でも当該他の要素を介して部材間で間接的に熱が移動する状態も含まれる。

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態に係る電池温調装置を含むシステムの概略構成図である。 第１実施形態に係る電池セルの模式図である。 第１実施形態に係る電池温調装置のヒータの電気回路を示す模式図である。 第１実施形態に係る電池モジュールの一部の上面を示す模式図である。 図４のＶ−Ｖ断面図である。 第１実施形態に係る電池温調装置における電池セルの昇温性能を説明するための説明図である。 第２実施形態に係る電池温調装置を含むシステムの概略構成図である。 第２実施形態に係る電池温調装置のヒータの電気回路を示す模式図である。 第３実施形態に係る電池温調装置を含むシステムの概略構成図である。 第３実施形態に係る電池モジュールの一部の上面を示す模式図である。 図１０のＸＩ−ＸＩ断面図である。 第４実施形態に係る電池セルの模式的な断面図である。 第４実施形態に係る絶縁ヒータの模式的な斜視図である。 第５実施形態に係る絶縁ヒータの模式的な断面図である。 第６実施形態に係る電池モジュールの一部の上面を示す模式図である。 図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ断面図である。 第７実施形態に係る電池温調装置を含むシステムの概略構成図である。 第７実施形態の変形例となる電池温調装置を含むシステムの概略構成図である。 第８実施形態に係る電池温調装置を含むシステムの概略構成図である。

以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態において、先行する実施形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。また、実施形態において、構成要素の一部だけを説明している場合、構成要素の他の部分に関しては、先行する実施形態において説明した構成要素を適用することができる。以下の実施形態は、特に組み合わせに支障が生じない範囲であれば、特に明示していない場合であっても、各実施形態同士を部分的に組み合わせることができる。

（第１実施形態）
本実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。本実施形態では、本開示の電池温調装置１を車両に搭載された電池モジュール２の温度を調整する装置に適用した例について説明する。

電池温調装置１が搭載される車両としては、例えば、少なくとも１つの電池モジュール２を電源とするモータジェネレータＭＧによって走行可能な電気自動車、ハイブリッド自動車等が挙げられる。

図１に示すように、電池モジュール２は、略直方体形状の電池セル２１を積層配置した積層体で構成されている。複数の電池セル２１それぞれは、充放電可能な二次電池（例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池）で構成されている。

電池モジュール２を構成する複数の電池セル２１は、互いに電気的に接続されている。具体的には、複数の電池セル２１のうち隣接する電池セル２１は、一方の電池セル２１に含まれる一対の電極端子の一方が電導部材であるバスバー２２を介して他方の電池セル２１に含まれる一対の電極端子のいずれかに電気的に接続されている。本実施形態の複数の電池セル２１は、バスバー２２を介して電気的に直列に接続されている。なお、電池モジュール２は、複数の電池セル２１の一部が電気的に並列に接続された構成になっていてもよい。また、図１では、１２個の電池セル２１で構成されている電池モジュール２を図示しているが、これに限定されない。電池モジュール２は、１１個以下の電池セル２１や、１３個以上の電池セル２１で構成されていてもよい。

ここで、電池セル２１の詳細について図２を参照して説明する。なお、図２では、電池セル２１の内部構成を説明するために、電池セル２１の内部構成について点線で示している。

図２に示すように、電池セル２１は、外殻を形成するケース部２１１、正極端子２１２、負極端子２１３を含んで構成されている。本実施形態では、正極端子２１２および負極端子２１３がケース部２１１の外側に突き出る一対の電極端子を構成している。

ケース部２１１は、少なくとも外側に露出する部位が絶縁性を有する材料で構成された外装体である。ケース部２１１の内部には、電解液が注入されるとともに、発電要素として積層電極体２１４、正極集電体２１５、および負極集電体２１６が収容されている。本実施形態では、電解液、積層電極体２１４、正極集電体２１５、および負極集電体２１６が、ケース部２１１の内部に収容される収容部材を構成している。

積層電極体２１４は、複数のセパレータ２１４ａ、複数の正極板２１４ｂ、および複数の負極板２１４ｃを有する。積層電極体２１４は、セパレータ２１４ａによって絶縁した状態で正極板２１４ｂと負極板２１４ｃとを交互に積層した積層体として構成されている。

複数の正極板２１４ｂは、それぞれの側端部が正極集電体２１５に対して電気的に接続されている。この正極集電体２１５は、正極端子２１２におけるケース部２１１の内側に位置する部位に対して電気的に接続されている。

複数の負極板２１４ｃは、それぞれの側端部が負極集電体２１６に対して電気的に接続されている。この負極集電体２１６は、負極端子２１３におけるケース部２１１の内側に位置する部位に対して電気的に接続されている。

正極端子２１２および負極端子２１３は、電導部材であるバスバー２２とともに外部電流経路を構成する経路構成部である。具体的には、正極端子２１２および負極端子２１３は、棒状に形成された導電材料で構成されており、その一部がケース部２１１の内部に位置付けられ、残部が外側に突き出ている。正極端子２１２および負極端子２１３は、所定の間隔をあけた状態でケース部２１１における同じ端面から外側に向けて突き出ている。

具体的には正極端子２１２は、ケース部２１１の内側に位置付けられる第１内側接続部２１２ａ、第１内側接続部２１２ａに連なるとともにケース部２１１の外側に位置付けられる第１外側接続部２１２ｂを有している。第１内側接続部２１２ａおよび第１外側接続部２１２ｂは、導電性を有する材料によって一体に形成されている。第１内側接続部２１２ａは、ケース部２１１の内側に位置する端部が正極集電体２１５に対して電気的に接続されている。第１外側接続部２１２ｂは、ケース部２１１の外側に位置する端部がバスバー２２に接続されている。これにより、正極端子２１２は、ケース部２１１の内部に収容された正極集電体２１５に連なっている。

負極端子２１３は、ケース部２１１の内側に位置付けられる第２内側接続部２１３ａ、第２内側接続部２１３ａに連なるとともにケース部２１１の外側に位置付けられる第２外側接続部２１３ｂを有している。第２内側接続部２１３ａおよび第２外側接続部２１３ｂは、導電性を有する材料によって一体に形成されている。第２内側接続部２１３ａは、ケース部２１１の内側に位置する端部が負極集電体２１６に対して電気的に接続されている。第２外側接続部２１３ｂは、ケース部２１１の外側に位置する端部がバスバー２２に接続されている。これにより、負極端子２１３は、ケース部２１１の内部に収容された負極集電体２１６に連なっている。

図１に戻り、電池モジュール２は、電圧変換機器３を介してモータジェネレータＭＧに接続されている。モータジェネレータＭＧは、図示しない駆動輪と動力伝達可能に構成されている。モータジェネレータＭＧは、車両の走行動力源となり、また、回生駆動制御による発電機能を有している。本実施形態では、モータジェネレータＭＧが電池モジュール２の電力供給対象となる対象機器を構成する。

電圧変換機器３は、電池モジュール２の出力電圧を所定の電圧を上限として昇圧させる昇圧コンバータ３１および直流−交流で電力変換を実施するインバータ３２等を含んで構成されている。本実施形態では、電圧変換機器３が電力供給対象となる対象機器に対して必要な電力を供給する電力変換装置を構成する。

インバータ３２は、周知のとおり複数の半導体スイッチング素子を備え、当該半導体スイッチング素子のスイッチング制御により直流−交流で電力変換を実施するものである。インバータ３２は、モータジェネレータＭＧによる発電時に発電により生じた交流電力を直流電力に変換する。そして、インバータ３２により変換された直流電力は電池モジュール２に充電される。また、インバータ３２は、モータジェネレータＭＧによる車両走行時に電池モジュール２からの直流電力を交流電力に変換する。そして、インバータ３２により変換された交流電力はモータジェネレータＭＧに供給される。

車両には、電池モジュール２の充電および電池温調装置１の駆動を商用電源４によって行うための充電器６が搭載されている。この充電器６は、図示しない充電ケーブルによって商用電源４に接続可能に構成されている。これにより、電池モジュール２は、充電器６を介して商用電源４から供給される電力によって充電可能になっている。また、電池温調装置１は、充電器６を介して商用電源４から供給される電力によって駆動可能になっている。

電池温調装置１は、車両に搭載された電池モジュール２の温度を調整する装置である。電池温調装置１は、電池モジュール２の温度を調整する温調部材１０および温調部材１０の温度を制御する制御回路１００を備えている。

温調部材１０は、電池セル２１の温度を調整可能に構成される複数の温調体１２を含んでいる。温調部材１０は、電池セル２１同士を接続するバスバー２２と同数の温調体１２を有している。複数の温調体１２は、図３に示すように、電池モジュール２における外部電流経路から独立した温調用配線Ｌｃを介して電気的に直列に接続されている。そして、温調部材１０は、電池モジュール２における外部電流経路ではなく制御回路１００から給電されるように、温調用配線Ｌｃの両端が制御回路１００に接続されている。

ここで、二次電池で構成される電池セル２１は、温度が低下すると内部抵抗が増大する傾向があり、低温環境下における放電容量が大幅に低下し易い。このため、低温環境下では、電池セル２１を含む電池モジュール２を暖機する必要がある。

このような背景から電池セル２１の暖機について本発明者らが鋭意検討した。この結果、電池セル２１の内側から昇温させると、外部への放熱が抑制されることで、電池セル２１の温度調整を効率よく実施できることが判った。

これらを鑑みて、温調体１２は、電池セル２１の暖機が可能なように、通電により発熱する発熱体で構成されている。加えて、温調体１２は、正極端子２１２、負極端子２１３、およびバスバー２２といった外部電流経路を構成する経路構成部の少なくとも一部を温調対象物とし、当該温調対象物を含む電池セル２１に対して熱的に接触するように配置されている。本実施形態の温調体１２は、正極端子２１２、負極端子２１３、およびバスバー２２といった経路構成部に対して絶縁性を有する接着剤等によって貼り付けられている。なお、温調体１２は、接着剤以外の手法により正極端子２１２、負極端子２１３、およびバスバー２２といった経路構成部に対して固定されていてもよい。

具体的には、図４または図５に示すように、温調体１２は、通電により発熱する発熱抵抗体１４１および電気的な絶縁性を有する絶縁体１４２を備えるヒータ１４で構成されている。発熱抵抗体１４１は、通電によりジュール熱を発生させるシート状の導体で構成される。

絶縁体１４２は、発熱抵抗体１４１と電池セル２１とを電気的に絶縁するためのものであり、電気絶縁性に優れたシート状の絶縁材料（例えば、シリコンゴム）で構成されている。なお、発熱抵抗体１４１は、通電時に発熱するものであればよく、例えば、半導体で構成されていてもよい。

このように構成される温調体１２は、電池セル２１と発熱抵抗体１４１とが電気的に絶縁されるように、発熱抵抗体１４１と電池セル２１との間に絶縁体１４２が配置されている。具体的には、絶縁体１４２は、正極端子２１２、負極端子２１３、およびバスバー２２といった経路構成部と発熱抵抗体１４１との間に配置されている。これにより、温調体１２は、電池セル２１に対して電気的に絶縁された状態で正極端子２１２、負極端子２１３、およびバスバー２２といった経路構成部に対して熱的に接触するように配置されている。

図１に戻り、制御回路１００は、温調部材１０への通電量を制御して温調部材１０の温度を制御するものである。制御回路１００は、電池モジュール２以外の電力供給源を利用して温調部材１０の温度を制御する構成になっている。具体的には、制御回路１００は、車載された補助バッテリ７から温調部材１０に通電可能なように補助バッテリ７に対して接続されている。加えて、制御回路１００は、商用電源４の電力を利用して温調部材１０に通電可能なように充電器６に対して接続されている。これにより、本実施形態の温調部材１０の温調体１２は、電池モジュール２の電力を利用することなく電池セル２１の温度を調整可能に構成されている。

また、制御回路１００には、電池モジュール２の温度を検出する温度検出部８が接続されている。温度検出部８は、例えば、電池モジュール２における代表的な部位の温度を検出する単一の温度センサや、電池セル２１それぞれの温度を検出する複数の温度センサで構成される。

制御回路１００は、温度検出部８の検出値に基づいて温調部材１０への通電量を制御する。制御回路１００は、例えば、電池モジュール２の温度が所定の下限温度よりも低い場合に、補助バッテリ７または商用電源４の電力を利用して温調部材１０に通電するように構成されている。また、制御回路１００は、電池モジュール２の温度が適切温度範囲に到達すると、温調部材１０に対する補助バッテリ７または商用電源４からの電力供給を停止するように構成されている。

次に、本実施形態の電池温調装置１の作動について説明する。電池モジュール２の温度が所定の下限温度よりも低い場合、制御回路１００が温調部材１０に対して通電する。この際、商用電源４の電力を利用することが可能な状況であれば、制御回路１００は、充電器６を介して商用電源４の電力を温調部材１０に供給する。また、商用電源４の電力を利用できない状況であれば、制御回路１００は、補助バッテリ７の電力を温調部材１０に供給する。これにより、ヒータ１４の発熱抵抗体１４１が発熱することで、電池モジュール２が暖機される。

電池モジュール２の暖機によって電池モジュール２の温度が適切温度範囲に到達すると、制御回路１００は、温調部材１０に対する補助バッテリ７または商用電源４からの電力供給を停止する。これにより、電池モジュール２の過加熱が防止される。

以上説明した電池温調装置１は、温調部材１０が、電池モジュール２の電力を利用することなく電池セル２１の温度を調整可能に構成される温調体１２を含んで構成されている。そして、温調体１２は、正極端子２１２、負極端子２１３、およびバスバー２２といった経路構成部の少なくとも一部を温調対象物とし、当該温調対象物を含む電池セル２１に対して熱的に接触するように配置されている。

これによると、温調体１２による電池セル２１の温度調整に電池モジュール２の電力を利用しないので、温調体１２による電池セル２１の温度調整に伴う電池モジュール２の入出力の制限を抑えることができる。

加えて、正極端子２１２、負極端子２１３、およびバスバー２２を温調体１２の温調対象物としている。これによると、温調体１２の熱がケース部２１１の内側に収容される収容部材や電解液に伝わり易くなるので、内側から電池セル２１の温度を調整することが可能となる。このように、内側から電池セル２１の温度を調整可能とすれば、外部への放熱が抑制されるので、電池セル２１の温度調整を効率よく実施することができる。

ここで、図６は、本実施形態の電池温調装置１による電池セル２１の昇温性能を説明するための説明図である。図６では、左側に本実施形態の電池温調装置１を用いた際の昇温性能を示し、右側に本実施形態の比較例となる電池温調装置を用いた際の昇温性能を示している。すなわち、図６の左側に示す性能は、温調体１２を正極端子２１２、負極端子２１３、およびバスバー２２といった経路構成部に配置した際の電池セル２１の昇温性能である。一方、図６の右側に示す性能は、温調体１２をケース部２１１の底面部に配置した際の電池セル２１の昇温性能である。なお、図６の縦軸は、同じ条件下の元で電池セル２１の温度を１℃昇温させるために必要な熱量を示している。

図６に示すように、温調体１２を正極端子２１２、負極端子２１３、およびバスバー２２といった経路構成部に配置する場合、ケース部２１１の底面部に配置する場合に比べて、電池セル２１が効率よく昇温することが判る。

このように、本開示の電池温調装置１によれば、電池セル２１の温度調整に伴う電池モジュール２における電力の入出力の制限を抑えつつ、電池セル２１の温度調整の効率向上を図ることができる。

また、本実施形態の温調体１２は、通電により発熱する発熱抵抗体１４１および電気的な絶縁性を有する絶縁体１４２を備えるヒータ１４で構成されている。そして、ヒータ１４は、電池セル２１と発熱抵抗体１４１とが電気的に絶縁されるように、発熱抵抗体１４１と温調対象物との間に絶縁体１４２が配置されている。これによると、絶縁体１４２によって発熱抵抗体１４１と電池セル２１における温調対象物との絶縁性が確保される。このため、発熱抵抗体１４１と電池セル２１との絶縁性を確保しつつ、発熱抵抗体１４１への通電によって電池セル２１の温度を適切に調整することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、図７、図８を参照して説明する。本実施形態では、複数の温調体１２と制御回路１００との接続態様が第１実施形態と異なっている。本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について主に説明し、第１実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。

図７および図８に示すように、本実施形態の温調部材１０は、電池モジュール２における外部電流経路から独立した温調用配線Ｌｃを介して複数の温調体１２が制御回路１００に接続されている。複数の温調体１２は、温調用配線Ｌｃを介して制御回路１００に対して個別に接続されている。

制御回路１００は、複数の温調体１２の温度を個別に調整可能なように、複数の温調体１２に対する通電量を個別に調整可能に構成されている。制御回路１００には、電池モジュール２を構成する電池セル２１それぞれの温度を検出可能な温度検出部８Ａが接続されている。

具体的には、制御回路１００は、例えば、複数の電池セル２１それぞれの温度が所定の下限温度よりも低い場合に複数の温調体１２それぞれに通電するように構成されている。また、制御回路１００は、複数の電池セル２１のうち一部の電池セル２１の温度が所定の下限温度よりも低い場合、当該一部の電池セル２１に対応する温調体１２に通電し、残りの電池セル２１に対応する温調体１２への通電を停止するように構成されている。

その他の構成は、第１実施形態と同様である。本実施形態の電池温調装置１は、第１実施形態と共通の構成から奏される作用効果を第１実施形態と同様に得ることができる。このことは、以降の実施形態においても同様である。

本実施形態の電池温調装置１は、複数の温調体１２の温度を個別に調整可能なように、複数の温調体１２に対する通電量を個別に調整可能になっている。これによると、電池モジュール２を構成する電池セル２１に温度のばらつきが生じた場合であっても、電池セル２１の温度を適切な温度に調整することができる。また、電池温調装置１は、温度調整を行う必要がない電池セル２１に対して通電しないので、電池セル２１の温度調整の効率向上を図ることができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について、図９〜図１１を参照して説明する。本実施形態では、温調部材１０が補助温調体１６を含んで構成されている点が第１実施形態と相違している。本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について主に説明し、第１実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。

図９に示すように、温調部材１０は、温調体１２とは別に、電池セル２１の温度を調整可能に構成される補助温調体１６を含んでいる。補助温調体１６は、電池セル２１との絶縁性が確保可能なヒータで構成されている。補助温調体１６は、電池モジュール２の電力を利用することなく電池セル２１の温度を調整可能なように、制御回路１００に対して接続されている。なお、本実施形態の制御回路１００は、温度検出部８の検出値に基づいて温調体１２および補助温調体１６への通電量を制御する。

補助温調体１６は、電池セル２１に対して電気的に絶縁された状態で電池セル２１のうち温調体１２が配置された部位とは異なる部位に熱的に接触するように配置されている。補助温調体１６は、電池セル２１が温調体１２と補助温調体１６とで挟まれるように、電池セル２１のうち正極端子２１２、負極端子２１３、およびバスバー２２が設けられた部位の反対側に位置する部位に配置されている。

具体的には、補助温調体１６は、図１０および図１１に示すように、電池セル２１のうち、正極端子２１２、負極端子２１３、およびバスバー２２が設けられていないケース部２１１の底面部に配置されている。

また、補助温調体１６とケース部２１１の底面部との間には、補助温調体１６の熱が電池セル２１の全体に伝わり易くなるように均熱板１７が配置されている。均熱板１７は、熱伝導性に優れた材料で構成されている。均熱板１７は、複数の電池セル２１の底面部の全体を覆うことが可能な大きさを有している。

その他の構成は、第１実施形態と同様である。本実施形態の電池温調装置１は、温調部材１０が温調体１２だけでなく補助温調体１６を備える構成になっている。これによると、電池セル２１への投入熱量を増大させることができるので、電池セル２１を適切な温度に調整するまでの時間を短縮することができる。この結果、電池セル２１の温度低下等に起因する電池モジュール２における入出力の制限を抑えつつ、即効性に優れた電池セル２１の温度調整を実施することが可能になる。

加えて、本実施形態の電池温調装置１は、補助温調体１６とケース部２１１の底面部との間に均熱板１７が配置されている。これによると、補助温調体１６の熱が電池セル２１の全体に伝わり易くなるので、補助温調体１６による電池セル２１の温度調整時に電池セル２１に温度分布が生じてしまうことを抑制することができる。

（第３実施形態の変形例）
上述の第３実施形態では、補助温調体１６がケース部２１１の底面部に配置されるものを例示したが、これに限定されない。補助温調体１６は、電池セル２１のうち温調体１２が配置された部位とは異なる部位において熱的に接触するように配置されていればよい。例えば、補助温調体１６は、ケース部２１１の側面部に配置されていてもよい。

また、上述の第３実施形態の如く、補助温調体１６とケース部２１１の底面部との間に均熱板１７が配置されていることが望ましいが、これに限定されない。電池温調装置１は、均熱板１７を備えていない構成になっていてもよい。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態について、図１２、図１３を参照して説明する。本実施形態では、温調体１２が絶縁ヒータ１８で構成されている点が第１実施形態と相違している。本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について主に説明し、第１実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。

図１２に示すように、温調体１２は、電気的な絶縁性を有する絶縁ヒータ１８で構成されている。温調体１２を構成する絶縁ヒータ１８は、正極端子２１２、負極端子２１３、およびバスバー２２に当接するように配置されている。

図１２および図１３に示すように、絶縁ヒータ１８は、通電により発熱する発熱抵抗体１８１ａがシリコンゴム１８１ｂで覆われるシリコンラバーヒータ１８１で構成されている。なお、発熱抵抗体１８１ａは、通電によりジュール熱を発生させるシート状の導体で構成される。

その他の構成は、第１実施形態と同様である。本実施形態の電池温調装置１は、温調体１２が、電気的な絶縁性を有する絶縁ヒータ１８で構成されている。このため、絶縁ヒータ１８と電池セル２１との絶縁性を確保しつつ、絶縁ヒータ１８によって電池セル２１の温度を適切に調整することができる。

具体的には、絶縁ヒータ１８は、シリコンラバーヒータ１８１で構成されている。これによれば、発熱抵抗体１８１ａを覆うシリコンゴム１８１ｂが絶縁部材として機能する。このため、発熱抵抗体１８１ａと電池セル２１との絶縁性を確保しつつ、発熱抵抗体１８１ａへの通電によって電池セル２１の温度を適切に調整することができる。

（第５実施形態）
次に、第５実施形態について、図１４を参照して説明する。本実施形態では、絶縁ヒータ１８がセラミックヒータ１８２で構成されている点が第４実施形態と異なっている。本実施形態では、第４実施形態と異なる部分について主に説明し、第４実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。

図１４に示すように、絶縁ヒータ１８は、通電により発熱する発熱抵抗体１８２ａがセラミックス１８２ｂで覆われるセラミックヒータ１８２で構成されている。なお、発熱抵抗体１８２ａは、通電によりジュール熱を発生させるシート状の導体で構成される。

その他の構成は、第４実施形態と同様である。本実施形態の電池温調装置１は、温調体１２を構成する絶縁ヒータ１８がセラミックヒータ１８２で構成されている。これによると、発熱抵抗体１８２ａを覆うセラミックス１８２ｂが絶縁部材として機能する。このため、発熱抵抗体１８２ａと電池セル２１との絶縁性を確保しつつ、発熱抵抗体１８２ａへの通電によって電池セル２１の温度を適切に調整することができる。

（第６実施形態）
次に、第６実施形態について、図１５、図１６を参照して説明する。本実施形態では、温調体１２の少なくとも一部が正極端子２１２および負極端子２１３に形成された凹部２１２ｃ、２１３ｃに埋設されている点が第１実施形態と相違している。本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について主に説明し、第１実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。

図１５および図１６に示すように、正極端子２１２には、ケース部２１１の内側に向かって窪んだ第１凹部２１２ｃが形成されている。この第１凹部２１２ｃは、第１外側接続部２１２ｂの端面から第１内側接続部２１２ａ側に向かって延びる有底筒状の穴で構成されている。なお、第１凹部２１２ｃの底部は、第１内側接続部２１２ａに形成される。

一方、負極端子２１３には、ケース部２１１の内側に向かって窪んだ第２凹部２１３ｃが形成されている。この第２凹部２１３ｃは、第２外側接続部２１３ｂの端面から第２内側接続部２１３ａ側に向かって延びる有底筒状の穴で構成されている。なお、第２凹部２１３ｃの底部は、第２内側接続部２１３ａに形成される。

また、温調体１２は、第５実施形態で説明した絶縁ヒータ１８で構成されている。すなわち、温調体１２は、セラミックヒータ１８２で構成されている。そして、温調体１２は、その全体が正極端子２１２の第１凹部２１２ｃおよび負極端子２１３の第２凹部２１３ｃの内側に埋設されている。

その他の構成は、第１実施形態と同様である。本実施形態の電池温調装置１は、温調体１２が正極端子２１２および負極端子２１３に形成された凹部２１２ｃ、２１３ｃに埋設されている。これによると、温調体１２がケース部２１１の内側に収容される収容部材や電解液に近づくので、温調体１２の熱が収容部材や電解液に充分に伝わり易くなるとともに、外部への放熱が抑制される。このため、電池セル２１の温度調整を効率よく実施することができる。

（第６実施形態の変形例）
上述の第６実施形態では、温調体１２が絶縁ヒータ１８であるセラミックヒータ１８２で構成されている例について説明したが、これに限定されない。温調体１２は、電池セル２１との絶縁性を確保可能なものであれば、例えば、第４実施形態で説明したがシリコンラバーヒータ１８１や、第１実施形態で説明したヒータ１４で構成されていてもよい。

上述の第６実施形態では、温調体１２の全体が正極端子２１２の第１凹部２１２ｃおよび負極端子２１３の第２凹部２１３ｃの内側に埋設されているものを例示したが、これに限定されない。温調体１２は、少なくとも一部が、正極端子２１２の第１凹部２１２ｃおよび負極端子２１３の第２凹部２１３ｃの内側に埋設されていてもよい。

また、電池温調装置１は、電池セル２１における正極端子２１２および負極端子２１３の一方の電極端子に凹部が形成され、当該電極端子の凹部に温調体１２が埋設された構成になっていてもよい。

（第７実施形態）
次に、第７実施形態について、図１７を参照して説明する。本実施形態では、複数の温調体１２が電池モジュール２からの電力を利用して作動する構成になっている点が第１実施形態と異なっている。本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について主に説明し、第１実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。

本実施形態の制御回路１００は、温調部材１０の温度を制御可能な構成になっている。図１７に示すように、制御回路１００は、電池モジュール２から温調部材１０に通電可能なように電池モジュール２に対して接続されている。具体的には、制御回路１００は、電圧変換器３と電池モジュール２とを接続する接続配線Ｌ１から分岐する分岐配線Ｌ２を介して電池モジュール２に接続されている。制御回路１００は、モータジェネレータＭＧに供給される電力から独立して電池モジュール２の電力を供給可能なように、モータジェネレータＭＧへの電力を制御する電圧変換器３に対して電気的に並列に接続されている。

複数の温調体１２は、温調用配線Ｌｃを介して制御回路１００に接続されている。複数の温調体１２は、制御回路１００を介して電池モジュール２の電力が供給される。前述の如く、本実施形態の制御回路１００は、モータジェネレータＭＧに供給される電力から独立して電池モジュール２の電力を温調部材１０に対して供給可能に構成されている。このため、本実施形態では、複数の温調体１２が、モータジェネレータＭＧに供給される電力から独立して電池モジュール２の電力を供給されるように制御回路１００に接続されていることになる。

ここで、本実施形態では、モータジェネレータＭＧおよび複数の温調体１２が電池モジュール２の電力供給対象となる対象機器を構成する。また、本実施形態では、電圧変換器３および制御回路１００が、電力供給対象となる対象機器に対して必要な電力を供給する電力変換装置を構成する。

その他の構成は、第１実施形態と同様である。本実施形態の電池温調装置１は、複数の温調体１２がモータジェネレータＭＧに供給される電力から独立して電池モジュール２の電力が供給可能な構成になっている。これによると、複数の温調体１２による電池セル２１の温度調整に伴う電池モジュール２からモータジェネレータＭＧへの出力の制限が抑えられる。すなわち、電池モジュール２おける他の対象機器への放電状態によらず、温調体１２によって電池セル２１の温度を適切に調整することができる。

加えて、正極端子２１２、負極端子２１３、およびバスバー２２を温調体１２の温調対象物としている。これによると、温調体１２の熱がケース部２１１の内側に収容される収容部材や電解液に伝わり易くなるので、内側から電池セル２１の温度を調整することが可能となる。このように、内側から電池セル２１の温度を調整可能とすれば、外部への放熱が抑制されるので、電池セル２１の温度調整を効率よく実施することができる。

（第７実施形態の変形例）
上述の第７実施形態では、電圧変換器３および制御回路１００が、別体で構成される例について説明したが、これに限定されない。電池温調装置１は、複数の温調体１２がモータジェネレータＭＧに供給される電力から独立して電池モジュール２の電力が供給可能な構成となっていれば、例えば、図１８に示すように、制御回路１００が電圧変換器３に内蔵されていてもよい。

（第８実施形態）
次に、第８実施形態について、図１９を参照して説明する。本実施形態では、温調部材１０が補助温調体１６を含んで構成されている点が第７実施形態と相違している。本実施形態では、第７実施形態と異なる部分について主に説明し、第７実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。

図１９に示すように、温調部材１０は、温調体１２とは別に、電池セル２１の温度を調整可能に構成される補助温調体１６を含んでいる。補助温調体１６は、電池セル２１との絶縁性が確保可能なヒータで構成されている。

補助温調体１６は、モータジェネレータＭＧに供給される電力から独立して電池モジュール２の電力を供給されるように制御回路１００に接続されている。本実施形態の制御回路１００は、温度検出部８の検出値に基づいて温調体１２および補助温調体１６への通電量を制御する。なお、補助温調体１６は、第３実施形態で説明したものと同様に構成される。本実施形態では、補助温調体１６の詳細についての説明を省略する。

その他の構成は、第７実施形態と同様である。本実施形態の電池温調装置１は、温調部材１０が温調体１２だけでなく補助温調体１６を備える構成になっている。これによると、電池セル２１への投入熱量を増大させることができるので、電池セル２１を適切な温度に調整するまでの時間を短縮することができる。

加えて、温調体１２および補助温調体１６は、モータジェネレータＭＧに供給される電力から独立して電池モジュール２の電力を供給される構成になっている。温調体１２および補助温調体１６による電池セル２１の温度調整に伴う電池モジュール２からモータジェネレータＭＧへの出力の制限が抑えられる。すなわち、電池モジュール２おける他の対象機器への放電状態によらず、温調体１２および補助温調体１６によって電池セル２１の温度を適切に調整することができる。

（他の実施形態）
以上、本開示の代表的な実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されることなく、例えば、以下のように種々変形可能である。

上述の実施形態では、温調部材１０が電池セル２１同士を接続するバスバー２２と同数の温調体１２を有するものを例示したが、これに限定されない。温調部材１０は、例えば、バスバー２２よりも少ない数の温調体１２を有する構成になっていてもよい。

上述の第１〜第６実施形態では、温調体１２が通電により発熱する発熱体で構成される例について説明したが、これに限定されない。温調体１２は、例えば、高温の熱媒体が流通する高温配管等の熱媒体流通部によって構成されていてもよい。

ここで、電池セル２１は、高温になり過ぎると劣化が促進されることがある。このため、温調体１２は、例えば、ペルチェモジュールのように、通電により一面側が低温となる吸熱体で構成されていてもよい。なお、温調体１２は、例えば、低温の冷媒が流通する低温配管等の冷媒流通部によって構成されていてもよい。

上述の実施形態では、本開示の電池温調装置１を車両に搭載された電池モジュール２の温度を調整する装置に適用した例について説明したが、これに限定されない。電池温調装置１は、例えば、家屋や工場等に設置される電池モジュール２の温度を調整する装置にも適用可能である。

上述の実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

上述の実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。

上述の実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。

（まとめ）
上述の実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、電池温調装置は、電池モジュールの温度を調整する温調部材を備える。温調部材は、電池モジュールの電力を利用することなく電池セルの温度を調整可能に構成される温調体を含んでいる。温調体は、一対の電極端子および電導部材といった外部電流経路を構成する経路構成部の少なくとも一部を温調対象物とし、温調対象物を含む電池セルに対して電気的に絶縁された状態で温調対象物に対して熱的に接触するように配置されている。

第２の観点によれば、電池温調装置の温調部材は、温調体とは別に、電池モジュールの電力を利用することなく電池セルの温度を調整可能に構成される補助温調体を含んでいる。そして、補助温調体は、温調対象物を含む電池セルに対して電気的に絶縁された状態で電池セルのうち温調体が配置された部位とは異なる部位に熱的に接触するように配置されている。

このように、温調体だけでなく、補助温調体によって、電池セルのうち一対の電極端子および電導部材以外の部位の温度を調整する構成とすれば、電池セルを適切な温度に調整するまでの時間を短縮することができる。これにより、電池セルの温度低下等に起因する電池モジュールにおける入出力の制限を抑えつつ、即効性に優れた電池セルの温度調整を実施することが可能になる。

第３の観点によれば、電池温調装置は、電池モジュールの温度を調整する温調部材を備える。温調部材は、電池セルの温度を調整可能に構成される温調体を含んでいる。温調体は、対象機器に含まれるとともに、他の対象機器に供給される電力から独立して電池モジュールの電力が供給されるように電力変換装置に接続されている。さらに、温調体は、一対の電極端子および電導部材といった外部電流経路を構成する経路構成部の少なくとも一部を温調対象物とし、温調対象物を含む電池セルに対して電気的に絶縁された状態で温調対象物に対して熱的に接触するように配置されている。

第４の観点によれば、電池温調装置の温調部材は、温調体とは別に、電池セルの温度を調整可能に構成される補助温調体を含んでいる。補助温調体は、対象機器に含まれるとともに、他の対象機器に供給される電力から独立して電池モジュールの電力が供給されるように電力変換装置に接続されている。さらに、補助温調体は、温調対象物を含む電池セルに対して電気的に絶縁された状態で電池セルのうち温調体が配置された部位とは異なる部位に熱的に接触するように配置されている。

第５の観点によれば、電池温調装置の温調体は、通電により発熱する発熱抵抗体および電気的な絶縁性を有する絶縁体を備えるヒータで構成されている。そして、ヒータは、電池セルと発熱抵抗体とが電気的に絶縁されるように、発熱抵抗体と温調対象物との間に絶縁体が配置されている。これによると、絶縁体によって発熱抵抗体と電池セルとの絶縁性が確保されるので、発熱抵抗体と電池セルとの絶縁性を確保しつつ、発熱抵抗体への通電によって電池セルの温度を適切に調整することができる。

第６の観点によれば、電池温調装置の温調体は、電気的な絶縁性を有する絶縁ヒータで構成されている。そして、絶縁ヒータは、温調対象物に当接するように配置されている。これによると、絶縁ヒータと電池セルとの絶縁性を確保しつつ、絶縁ヒータによって電池セルの温度を適切に調整することができる。

第７の観点によれば、電池温調装置の絶縁ヒータは、通電により発熱する発熱抵抗体がシリコンゴムで覆われるシリコンラバーヒータで構成されている。絶縁ヒータとしてシリコンラバーヒータを採用すれば、発熱抵抗体を覆うシリコンゴムが絶縁部材として機能する。このため、発熱抵抗体と電池セルとの絶縁性を確保しつつ、発熱抵抗体への通電によって電池セルの温度を適切に調整することができる。

第８の観点によれば、電池温調装置の絶縁ヒータは、通電により発熱する発熱抵抗体がセラミックスで覆われるセラミックヒータで構成されている。絶縁ヒータとしてセラミックヒータを採用すれば、発熱抵抗体を覆うセラミックスが絶縁部材として機能する。このため、発熱抵抗体と電池セルとの絶縁性を確保しつつ、発熱抵抗体への通電によって電池セルの温度を適切に調整することができる。

第９の観点によれば、電池温調装置は、一対の端子部の少なくとも一方に、ケース部の内側に向かって窪んだ凹部が形成されている。そして、温調体は、少なくとも一部が凹部に埋設されている。

これによると、温調体がケース部の内側に収容される収容部材に近づくので、温調体の熱が収容部材に充分に伝わり易くなるとともに、外部への放熱が抑制される。このため、電池セルの温度調整を効率よく実施することができる。

１ 電池温調装置
１０ 温調部材１０
１２ 温調体
２ 電池モジュール
２１ 電池セル
２１１ ケース部
２１２ 正極端子
２１３ 負極端子
２２ バスバー

Claims (9)

1. 充放電可能な複数の電池セル（２１）が電導部材（２２）を介して電気的に接続された少なくとも１つの電池モジュール（２）に適用される電池温調装置であって、
   前記電池モジュールの温度を調整する温調部材（１０）を備え、
   前記複数の電池セルそれぞれは、外殻を形成するケース部（２１１）および前記ケース部の外側に突き出るとともに前記ケース部の内側に収容される収容部材（２１４、２１５、２１６）に連なる一対の電極端子（２１２、２１３）を有し、
   前記複数の電池セルのうち隣接する電池セルは、一方の電池セルに含まれる前記一対の電極端子の一方が前記電導部材を介して他方の電池セルに含まれる前記一対の電極端子のいずれかに電気的に接続されており、
   前記温調部材は、前記電池モジュールの電力を利用することなく前記電池セルの温度を調整可能に構成される温調体（１２）を含んでおり、
   前記温調体は、前記一対の電極端子および前記電導部材といった外部電流経路を構成する経路構成部の少なくとも一部を温調対象物とし、前記温調対象物を含む前記電池セルに対して電気的に絶縁された状態で前記温調対象物に対して熱的に接触するように配置されている電池温調装置。
2. 前記温調部材は、前記温調体とは別に、前記電池モジュールの電力を利用することなく前記電池セルの温度を調整可能に構成される補助温調体（１６）を含んでおり、
   前記補助温調体は、前記温調対象物を含む前記電池セルに対して電気的に絶縁された状態で前記電池セルのうち前記温調体が配置された部位とは異なる部位に熱的に接触するように配置されている請求項１に記載の電池温調装置。
3. 充放電可能な複数の電池セル（２１）が電導部材（２２）を介して電気的に接続された少なくとも１つの電池モジュール（２）に適用される電池温調装置であって、
   前記電池モジュールの温度を調整する温調部材（１０）を備え、
   前記電池モジュールは、電力供給対象となる複数の対象機器（ＭＧ、１２）に対して必要な電力を供給可能なように電力変換装置（３、１００）に対して接続されており、
   前記複数の電池セルそれぞれは、外殻を形成するケース部（２１１）および前記ケース部の外側に突き出るとともに前記ケース部の内側に収容される収容部材（２１４、２１５、２１６）に連なる一対の電極端子（２１２、２１３）を有し、
   前記複数の電池セルのうち隣接する電池セルは、一方の電池セルに含まれる前記一対の電極端子の一方が前記電導部材を介して他方の電池セルに含まれる前記一対の電極端子のいずれかに電気的に接続されており、
   前記温調部材は、前記電池セルの温度を調整可能に構成される温調体（１２）を含んでおり、
   前記温調体は、
   前記対象機器に含まれるとともに、他の前記対象機器に供給される電力から独立して前記電池モジュールの電力が供給されるように前記電力変換装置に接続され、
   さらに、前記一対の電極端子および前記電導部材といった外部電流経路を構成する経路構成部の少なくとも一部を温調対象物とし、前記温調対象物を含む前記電池セルに対して電気的に絶縁された状態で前記温調対象物に対して熱的に接触するように配置されている電池温調装置。
4. 前記温調部材は、前記温調体とは別に前記電池セルの温度を調整可能に構成される補助温調体（１６）を含んでおり、
   前記補助温調体は、
   前記対象機器に含まれるとともに、前記温調体を除く他の前記対象機器に供給される電力から独立して前記電池モジュールの電力が供給されるように前記電力変換装置に接続され、
   さらに、前記温調対象物を含む前記電池セルに対して電気的に絶縁された状態で前記電池セルのうち前記温調体が配置された部位とは異なる部位に熱的に接触するように配置されている請求項３に記載の電池温調装置。
5. 前記温調体は、通電により発熱する発熱抵抗体（１４１）および電気的な絶縁性を有する絶縁体（１４２）を備えるヒータ（１４）で構成されており、
   前記ヒータは、前記電池セルと前記発熱抵抗体とが電気的に絶縁されるように、前記発熱抵抗体と前記温調対象物との間に前記絶縁体が配置されている請求項１ないし４のいずれか１つに記載の電池温調装置。
6. 前記温調体は、電気的な絶縁性を有する絶縁ヒータ（１８）で構成されており、
   前記絶縁ヒータは、前記温調対象物に当接するように配置されている請求項１ないし４のいずれか１つ記載の電池温調装置。
7. 前記絶縁ヒータは、通電により発熱する発熱抵抗体（１８１ａ）がシリコンゴム（１８１ｂ）で覆われるシリコンラバーヒータ（１８１）で構成されている請求項６に記載の電池温調装置。
8. 前記絶縁ヒータは、通電により発熱する発熱抵抗体（１８２ａ）がセラミックス（１８２ｂ）で覆われるセラミックヒータ（１８２）で構成されている請求項６に記載の電池温調装置。
9. 前記一対の端子部の少なくとも一方には、前記ケース部の内側に向かって窪んだ凹部（２１２ｃ、２１３ｃ）が形成されており、
   前記温調体は、少なくとも一部が前記凹部に埋設されている請求項１ないし８のいずれか１つに記載の電池温調装置。

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