JP2021022447A

JP2021022447A - 電池ヒータ装置

Info

Publication number: JP2021022447A
Application number: JP2019136795A
Authority: JP
Inventors: 鎌田　誠二; Seiji Kamata; 誠二鎌田; 真吾槌矢; Shingo Tsuchiya
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Keihin Corp
Priority date: 2019-07-25
Filing date: 2019-07-25
Publication date: 2021-02-18

Abstract

【課題】電池ヒータ装置において、ノイズの発生を抑制する。【解決手段】電池を温める電池ヒータ装置であって、前記電池内の基板に設けられた導電体と、前記導電体に接続されたスナバ回路と、を備えることを特徴とする電池ヒータ装置である。【選択図】図１

Description

本発明は、電池ヒータ装置に関する。

下記特許文献１には、溶融塩電池によって構成された直方体状のセルの外面のうち、最も広い側面に接して設けられ、前記セルを加熱保温する面状の電池ヒータ装置が開示されている。
上記電池ヒータ装置は、基板に設けられた発熱源となるパターンを抵抗加熱することで上記セルを過熱保温する。

特開２０１５−１３８６４８号公報

上記導線に流れる電流がオンオフされることで発生するスパイク電圧により、ノイズ（放射ノイズや伝導ノイズ）が発生してしまう場合があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、電池ヒータ装置において、ノイズの発生を抑制することである。

本発明の一態様は、電池を温める電池ヒータ装置であって、前記電池内の基板に設けられた導電体と、前記導電体に接続されたスナバ回路と、を備えることを特徴とする電池ヒータ装置である。

以上説明したように、本発明によれば、電池ヒータ装置において、ノイズの発生を抑制することができる。

本実施形態に係る電池モジュール１の概略構成の一例を示す図である。本実施形態に係る電池モジュール１の概略構成図である。本実施形態に係る本実施形態に係る電池ヒータ装置３の概略構成図である。本実施形態に係るスナバ回路１３の回路構成を示す図である。

以下、本実施形態に係る電池ヒータ装置を、図面を用いて説明する。

図１は、本実施形態に係る電池ヒータ装置を備えた電池モジュール１の概略構成の一例を示す図である。図２は、本実施形態に係る電池モジュール１の概略構成図である。
図１に示すように、本実施形態に係る電池モジュール１は、例えば、ハイブリッド車両又はＥＶ等の電動車両に複数搭載される。

以下に、本実施形態に係る電池モジュール１の構成について、図２を用いて説明する。
図２に示すように、電池モジュール１は、全固体電池２、電池ヒータ装置３及び温度検出部４及びセパレータ２０を備える。

全固体電池２は、有機電解液を含有しない固体電解質を使用した電池である。全固体電池２は、リチウムイオン電池と比較して耐熱温度（動作温度を定格上限）が高い。さらに、全固体電池２は、高温において電池容量が増大し、高温での寿命特性もリチウムイオン電池と比較して大幅に向上している。したがって、全固体電池２を使用する場合には、全固体電池２を加熱保温することが重要である。
以下に、全固体電池２の構成について、説明する。

全固体電池２は、固体電解質層５、正極層６、負極層７、金属電極８及び金属基板９を備える。

固体電解質層５を正極層６及び負極層７との間に設けられている。すなわち、全固体電池２は、正極層６、固体電解質層５及び負極層７の順に積層された構造を有する。
固体電解質層５は、固体電解質の層であって、その固体電解質の種類には、特に限定されない。例えば、固体電解質は、酸化物系固体電解質、硫化物系固体電解質などである。

正極層６は、固体電解質層５と同様の固体電解質に正極活物質が混合されて構成される。本実施形態では、正極活物質の種類には特に限定されないが、例えば、正極活物質は、リチウム、ナトリウム、カルシウム、銀などのカチオンを吸蔵放出可能な無機材料、塩素イオン、フッ素イオンなどのアニオンを吸蔵放出可能な無機材料などである。

負極層７は、固体電解質層５と同様の固体電解質に負極活物質が混合されて構成される。負極活物質の種類には特に限定されないが、例えば、負極活物質は、正極材料に示したイオン種を吸蔵放出可能な無機材料、もしくは正極材料に示したイオン種からなる金属もしくは当該金属の合金などである。

金属電極８は、全固体電池２における積層方向の正極層６に電気的に接続された板状の導体である。この金属電極８は、いわゆる正極集電体としての機能を有する。金属電極８には、配線に用いる正極端子８ａが設けられている。

金属基板９は、全固体電池２における積層方向の負極層７に電気的に接続された導体の基板である。この金属基板９は、いわゆる負極集電体としての機能を有する。金属基板９には、配線に用いる負極端子９ａが設けられている。
金属基板９は、本発明の「基板」の一例である。

電池ヒータ装置３は、金属基板９に設けられており、抵抗加熱によって全固体電池２を過熱保温する。

温度検出部４は、電池ヒータ装置３により温められている全固体電池２の温度を検出する。具体的には、温度検出部４は、金属基板９に設けられ、金属基板９の温度を検出する。例えば、温度検出部４は、サーミスタ４ａと、サーミスタ４ａの第１端部に電気的に接続されている第１端子４ｂと、サーミスタの第２端部に電気的に接続されている第２端子４ｃと、を有する。第１端子４ｂ及び第２端子４ｃは、それぞれ配線に用いられる。

セパレータ２０は、電池ヒータ装置３及び温度検出部４を金属基板９と挟むように配置されている。これにより、複数の電池モジュール１では、それぞれセパレータ２０を介して交互に積層される。

次に、本実施形態に係る電池ヒータ装置３の構成について、図３を用いて説明する。
図３に示すように、電池ヒータ装置３は、導電体１０、第１端子１１、第２端子１２及びスナバ回路１３を備える。

導電体１０は、金属基板９に設けられ、抵抗値を有する導電体である。したがって、導電体１０は、電流が流れることにより発熱する。導電体１０は、金属基板９上に形成された銅箔等のパターンである。ただし、これに限定されず、導電体１０は、ワイヤ等の導線部材であってもよい。

第１端子１１は、導電体１０の第１端部に接続されている。
第２端子１２は、導電体１０の第２端部に接続されている。

第１端子１１及び第２端子１２は、それぞれ配線に用いられる。第１端子１１及び第２端子１２の間に電圧Ｖが印加されることで、導電体１０に電流が流れ、導電体１０が発熱する。これにより、全固体電池２が過熱保温される。

スナバ回路１３は、導電体１０に接続されている。スナバ回路１３は、導電体１０に一つ以上接続されていればよい。本実施形態では、導電体１０に４つのスナバ回路１３が接続されている。
スナバ回路１３は、導電体１０に接続されることで、導電体１０に流れる電流がオン／オフされることで発生するスパイク電圧を吸収し、そのスパイク電圧の吸収によって発熱する。例えば、スナバ回路１３の構成として、図４（ａ）に示す第１の構成や図４（ｂ）に示す第２の構成がある。

図４（ａ）に示す第１の構成では、スナバ回路１３は、抵抗器Ｒ１、ダイオードＤ１及びコンデンサＣ１を備える。
抵抗器Ｒ１は、第１端部が導電体１０に電気的に接続され、第２端部がダイオードＤ１のカソードに電気的に接続されている。
ダイオードＤ１は、アノードが抵抗器Ｒ１の第１端部に電気的に接続され、カソードが抵抗器Ｒ１の第２端部に電気的に接続されている。
コンデンサＣ１は、第１電極が抵抗器Ｒ１の第２端部及びダイオードＤ１のカソードに電位的に接続され、第２電極が導電体１０に電気的に接続されている。

図４（ｂ）に示す第２の構成では、スナバ回路１３は、抵抗器Ｒ２、ダイオードＤ２及びコンデンサＣ２を備える。
ダイオードＤ１は、アノードが導電体１０に電気的に接続され、カソードが抵抗器Ｒ１の第１端部に電気的に接続されている。
抵抗器Ｒ２は、第１端部がダイオードＤ１のカソードに電気的に接続され、第２端部がコンデンサＣ１の第２電極に電気的に接続されている。
コンデンサＣ１は、第１電極が抵抗器Ｒ１の第１端部及びダイオードＤ２のカソードに電気的に接続され、第２電極が導電体１０に電気的に接続されている。

なお、スナバ回路１３は、図４に示した構成には特に限定されず、公知のスナバ回路の構成を用いてもよい。

次に、本実施形態に係る電池ヒータ装置３の動作について説明する。
電池ヒータ装置３では、温度検出部４で検出された温度が一定値よりも低ければ、導電体１０に通電される。これにより、導電体１０に電流が流れ、導電体１０が発熱する。導電体１０が発熱すると、その熱が金属基板９に伝わり、全固体電池２が加熱保温される。
ここで、導電体１０に対する通電がオン／オフされると、導電体１０のインダクタンスによって導電体１０にスパイク電圧が発生する。

スパイク電圧が発生すると、スナバ回路１３がスパイク電圧を吸収する。これにより、スナバ回路１３は、スパイク電圧によって発生する放射ノイズや伝導ノイズを抑制することができる。また、スナバ回路１３は、スパイク電圧を吸収することによって発熱する。そのため、スナバ回路１３で発熱した熱が金属基板９に伝わり、全固体電池２に伝熱される。これにより、導電体１０で発熱した熱だけではなく、スナバ回路１３で発熱した熱を全固体電池２に伝熱することができ、より全固体電池２を加熱保温することができる。
よい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は、上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

以上、説明したように、本実施形態に係る電池ヒータ装置３は、全固体電池２を温めるものであって、全固体電池２内の金属基板９に設けられた導電体１０と、導電体１０に接続されたスナバ回路１３と、を備える。

このような構成によれば、導電体１０に対する通電がオン／オフされることによって発生するスパイク電圧をスナバ回路１３で吸収することができ、ノイズ（放射ノイズや伝導ノイズ）を抑制することができる。
さらに、スナバ回路１３は、金属基板９に設けられているため、スパイク電圧を吸収することによって発熱した熱が全固体電池２に伝熱される。これにより、導電体１０で発熱した熱だけではなく、スナバ回路１３で発熱した熱を全固体電池２に伝熱することができ、より全固体電池２を加熱保温することができる。

２全固体電池
３電池ヒータ装置
５固体電解質層
６正極層
７負極層
８金属電極
９金属基板
１０導電体
１３スナバ回路

Claims

電池を温める電池ヒータ装置であって、
前記電池内の基板に設けられた導電体と、
前記導電体に接続されたスナバ回路と、
を備えることを特徴とする電池ヒータ装置。