WO2011001691A1

WO2011001691A1 - 加熱装置及び加熱装置を備えるバッテリユニット

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Publication number: WO2011001691A1
Application number: PCT/JP2010/004351
Authority: WO
Inventors: 阿部幸夫; 吉本弘次
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2009-07-03
Filing date: 2010-07-02
Publication date: 2011-01-06
Also published as: EP2451004A1; US20120107665A1; JP2011014436A; CN102473977A

Abstract

　複数の電池モジュールを積層して成るバッテリを加熱する加熱装置であって、発熱体と、該発熱体に沿って配設される熱伝導体と、を備え、該熱伝導体は、前記複数の電池モジュールそれぞれに接触するように配設されることを特徴とする加熱装置。

Description

加熱装置及び加熱装置を備えるバッテリユニット

　本発明は、加熱装置及び加熱装置を備えるバッテリユニットに関する。

　近年、バッテリの用途は、様々な分野に広がっている。バッテリは、例えば、自動車といった車両に搭載される。－３０℃以下の環境下で用いられる自動車に搭載されたバッテリは、しばしば、バッテリ液の凍結或いはバッテリの機能低下を防止するために、補助熱源によって加熱される。この結果、バッテリ液の凍結或いはバッテリの電気容量の著しい低下に起因するエンジンの始動不良が抑制される。

　図１２及び図１３は、バッテリ及びバッテリを加熱するための加熱装置を示す（特許文献１参照）。図１２は、バッテリ及び加熱装置の断面図である。図１３は、加熱装置の放熱板の平面図である。

　図１２に示されるように、加熱装置９１０は、バッテリ９００の周囲を覆うように配設される保温材９２０と、バッテリ９００の外周面に接触するように配設された放熱板９３０とを備える。保温材９２０は、断熱性を有する。この結果、放熱板９３０から生じた熱はバッテリ９００に適切に伝達されるとともにバッテリ９００内で保持される。

　加熱装置９１０は、放熱板９３０に取り付けられたセラミック製のＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）発熱体９４１，９４２を備える。ＰＴＣ発熱体９４１，９４２には、バッテリ９００から電力が供給される。この結果、ＰＴＣ発熱体９４１，９４２が熱を発生し、放熱板９３０を介して、バッテリ９００が加熱される。

　特許文献２は、樹脂製のＰＴＣ発熱体が塗着された可撓性基板を用いて、バッテリを加熱する技術を開示する。樹脂製のＰＴＣ発熱体は、導電性の粉末と樹脂との混合物から形成される。シート状に形成されたＰＴＣ発熱体は、櫛形の電極部を有する。櫛形の電極部は、発熱しない。したがって、バッテリに対する不適切な電極部の配置は、加熱斑を生じさせる。

　近年、省エネルギ化やＣＯ_２削減の取り組みの一環として、エンジンとモータとを組み合わせた動力源を用いるハイブリッド車やモータのみを動力源とする電気自動車の普及が進んでいる。ハイブリッド車や電気自動車に搭載されるバッテリは、モータを駆動するために大きな電気容量を有するように形成される。典型的には、ハイブリッド車や電気自動車用のバッテリは、ケース内に収容された複数の電池ユニットを備える。電池ユニットは、直列に接続された複数の電池セルを備える。複数の電池ユニットはケース内で直列に接続される（必要に応じて、更に並列に接続される）。かくして、モータを駆動するのに十分に大きな電気容量が達成される。

　このような大きな電気容量を有するバッテリも、上述の如く、低温環境下における電気容量低下の課題を有する。このため、特許文献１及び特許文献２に開示される加熱技術によって、大電気容量のバッテリを加熱することが考えられる。

　しかしながら、図１２及び図１３に示されるような放熱板９３０に発熱体としてＰＴＣ発熱体９４１，９４２を取り付けた構造は、ＰＴＣ発熱体９４１，９４２の近傍領域と他の領域との間で温度差を生じさせる。この結果、例えば、図１２及び図１３に示されるような構造を用いて、ハイブリッド車や電気自動車に用いられる多層ユニット構造の電池ユニットを備えるバッテリが加熱されると、電池ユニット間で温度差が生ずる。このことは、バッテリ全体としての電気容量の不十分な回復に帰結する。また、上述の特許文献２に開示される櫛形の電極部を有するＰＴＣ発熱体の加熱斑も、同様の課題を招来する。

特開平９－１９０８４１号公報特開平９－２１３４５９号公報

　本発明は、電池ユニット間の温度差を抑制することができる加熱装置及び加熱装置を備えるバッテリユニットを提供することを目的とする。

　本発明の一局面に係る複数の電池モジュールを積層して成るバッテリを加熱する加熱装置は、発熱体と、該発熱体に沿って配設される熱伝導体と、を備え、該熱伝導体は、前記複数の電池モジュールそれぞれに接触するように配設されることを特徴とする。

　本発明の他の局面に係るバッテリユニットは、複数の電池モジュールを積層して成るバッテリと、前記複数の電池モジュールそれぞれを加熱する加熱装置と、を備え、該加熱装置は、発熱体と、該発熱体に沿って配設される熱伝導体と、を備え、該熱伝導体は、前記複数の電池モジュールそれぞれに接触するように配設されることを特徴とする。

第１実施形態に係るバッテリユニットの概略的な斜視図である。図１に示されるバッテリユニットに用いられる電池セルの概略的な接続図である。図１に示されるバッテリユニットの概略的な部分断面図である。第２実施形態に係るバッテリユニットの概略的な部分断面図である。第３実施形態に係るバッテリユニットの概略的な部分断面図である。第４実施形態に係るバッテリユニットの概略的な部分断面図である。図６に示されるバッテリユニットの発熱体として例示されるＰＴＣヒータの概略的な分解斜視図である。図７に示されるＰＴＣヒータの飽和温度特性と、バッテリの耐熱温度との関係を概略的に示すグラフである。図７に示されるＰＴＣヒータの特性を概略的に示すグラフである。第５実施形態に係るバッテリユニットの概略的な部分断面図である。図１０に示されるバッテリユニットの概略的な拡大断面図である。従来のバッテリ及び加熱装置を示す断面図である。図１２に示される加熱装置の平面図である。

　以下、本発明の一実施形態に係る加熱装置及びバッテリが図面を参照して説明される。尚、以下に説明される実施形態において、同様の構成要素に対して同様の符号が付されている。また、説明の明瞭化のため、必要に応じて、重複する説明は省略される。図面に示される構成、配置或いは形状並びに図面に関連する記載は、単に、以下の実施形態の原理を容易に理解させることを目的とするものであり、以下の様々な実施形態を通じて説明される原理は、これらに何ら限定されるものではない。

　＜第１実施形態＞
　（バッテリユニットの構成）
　図１は、バッテリユニットの斜視図である。図２は、バッテリユニットのバッテリを加熱する加熱装置が備える電池セルの接続図である。図３は、バッテリユニットの概略的な断面図である。図１乃至図３を用いて、バッテリユニットが説明される。

　図１に示される如く、バッテリユニット１００は、略直方体形状のバッテリ２００と、バッテリ２００を加熱する略平板状の加熱装置３００とを備える。加熱装置３００は、バッテリ２００の上面に載置される。本実施形態において、バッテリ２００の上面は、加熱装置３００から熱を受ける加熱面として例示される。

　バッテリ２００は、６つの電池モジュール２１０を備える。代替的に、バッテリ２００は、５以下の電池モジュール２１０を備えてもよいし、或いは、７以上の電池モジュール２１０を備えてもよい。６つの電池モジュール２１０は、水平方向に積層されている。

　加熱装置３００が載置された上面を含むバッテリ２００の周面には、電池モジュール２１０間の境界の縁部ＢＥが現れる。加熱装置３００は、バッテリ２００の上面に現れた５つの縁部ＢＥを跨ぐように配設される。かくして、加熱装置３００は、６つの電池モジュール２１０それぞれに接触する。

　図２に示される如く、電池モジュール２１０は、４つの電池セル２２０を備える。代替的に、電池モジュール２１０は、３以下の電池セル２２０を備えてもよいし、或いは、５以上の電池セル２２０を備えてもよい。電池モジュール２１０に内蔵された４つの電池セル２２０は、直列接続される。

　図３に示される如く、電池モジュール２１０は、電池セル２２０を収容するための空間を形成する外装部材２３０を備える。

　電池モジュール２１０の外面を形成する外装部材２３０は、好ましくは、比較的高い熱伝導率を有する金属から形成される。かくして、加熱装置３００からの熱が適切にバッテリ２００全体に伝達される。

　図１及び図３に示される如く、加熱装置３００は、シート状に形成された発熱体３１０と、発熱体３１０とバッテリ２００の上面との間に配設されたシート状の熱伝導体３２０とを備える。熱伝導体３２０は、バッテリ２００の複数の電池モジュール２１０それぞれに接触する。

　熱伝導体３２０は、６つの外装部材２３０の積層方向に沿って配設される。６つの外装部材２３０によって形成されたバッテリ２００の上面を覆うように配設される熱伝導体３２０は、外装部材２３０と同一の金属を用いて薄板状に形成される。熱伝導体３２０及び外装部材２３０として用いられる金属材料として、アルミニウム板や銅板が例示されるが、高い熱伝導性を有する他の金属材料が用いられてもよい。熱伝導体３２０は、熱効率の観点から比較的薄く形成されることが好ましく、例えば、３ｍｍの厚さの金属板が好適に使用される。しかしながら、例えば、バッテリ２００の表面形状に応じて（例えば、後述されるような締結部２３５（図１１参照）、３ｍｍ以上の厚さ部分を有してもよい。６つの外装部材２３０それぞれに接触する熱伝導体３２０は、発熱体３１０からの熱をバッテリ２００へ伝達する。外装部材２３０と同一の金属材料が熱伝導体３２０に用いられることによって、外装部材２３０と熱伝導体３２０との間の電食が好適に抑制される。かくして、外装部材２３０と熱伝導体３２０との間の熱伝達率の経時的な低下や外装部材２３０の腐食に起因するバッテリ２００の寿命低下が好適に抑制される。

　バッテリ２００を加熱するための熱を発生する発熱体３１０は、熱伝導体３２０の上面に沿って配設される。発熱体３１０の下面は、熱伝導体３２０の上面に適切に接触される。かくして、発熱体３１０からの熱は、熱伝導体３２０へ適切に伝達される。

　図１に示される如く、バッテリユニット１００は、温度センサ４１０と、温度センサ４１０に電気的に接続された制御回路４２０とを備える。制御回路４２０は、発熱体３１０へ供給される電力量を、温度センサ４１０からの出力信号に基づいて制御する。かくして、発熱体３１０からの熱は、制御回路４２０の制御下で増減される。本実施形態において、温度センサ４１０は、最も右側に配設された電池モジュール２１０に取り付けられている。代替的に、温度センサ４１０は他の電池モジュール２１０に取り付けられてもよい。更に、複数の温度センサ４１０が異なる電池モジュール２１０に取り付けられてもよい。本実施形態において、接触式の温度センサが温度検出要素として用いられている。代替的に、電池モジュール２１０の温度を検出することができる適切な素子、要素或いは構造が温度検出要素として用いられてもよい。本実施形態において、発熱体３１０への電力量を制御するための制御要素として、温度センサ４１０と別体に設けられた制御回路４２０が用いられている。代替的に、温度センサ４１０と一体化された制御回路や電池モジュール２１０の温度に応じて発熱体３１０への電力量を制御することができる他の回路、素子或いは構造が制御要素として用いられてもよい。

　（バッテリユニットの動作）
　図１を用いて、バッテリユニット１００の動作が説明される。

　温度センサ４１０は、電池モジュール２１０の温度を検出する。制御回路４２０は、温度センサ４１０から出力された検知信号に基づき、電池モジュール２１０の温度が予め設定された下限閾値温度を下回ったか否かを判定する。

　電池モジュール２１０の温度が、下限閾値温度を下回ると、制御回路４２０は、発熱体３１０への電力供給を開始する。その後、電池モジュール２１０の温度が、予め定められた上限閾値温度を上回ったことを表す信号を温度センサ４１０が出力すると、制御回路４２０は、発熱体３１０への電力供給を停止する。

　発熱体３１０は、電力供給の開始から停止までの間、発熱する。発熱体３１０からの熱は、熱伝導体３２０を介して、各電池モジュール２１０へ伝達される。この結果、バッテリ２００が昇温される。高い熱伝導率を有する金属製の熱伝導体３２０は、発熱体３１０からの熱量分布を均一化させる。したがって、本実施形態において、不均一な発熱量の分布特性を有する発熱体３１０がバッテリユニット１００に組み込まれても、熱伝導体３２０の下面における熱量分布は略均一化されるので、各電池モジュール２１０は、略均一な熱を受ける。かくして、電池モジュール２１０間の温度差はほとんど生じない。

　（第２実施形態）
　図４は、第２実施形態に係るバッテリユニットの概略的な断面図である。第１実施形態と同様の要素に対して、同様の符号が割り当てられている。図４を用いて、第１実施形態との相違点が説明される。尚、以下において説明されない要素に対し、第１実施形態に係る説明が好適に援用される。

　バッテリユニット１００Ａは、第１実施形態に関連して説明されたバッテリ２００と、バッテリ２００を加熱する加熱装置３００Ａとを備える。加熱装置３００Ａは、第１実施形態に関連して説明された熱伝導体３２０及び発熱体３１０に加えて、熱的に絶縁性を有する絶縁層３３０を備える。

　発熱体３１０は、熱伝導体３２０の上面に対向する第１面３１１と、第１面３１１と反対側の第２面３１２とを含む。絶縁層３３０は、第２面３１２に沿って配設される。第２面３１２を全体的に被覆する絶縁層３３０は、発熱体３１０から上方へ向かう熱輻射を抑制する。この結果、発熱体３１０の下方に存するバッテリ２００への熱伝達効率が向上する。かくして、本実施形態は、熱効率が高められたバッテリユニット１００Ａを提供することができる。絶縁層３３０として、例えば、耐熱繊維シート、ガラス繊維シート、セラミックシートや、これらを含む断熱材と鋼板とを積層してなる複合シート、発砲系クッション材（例えば、発泡プラスチック系断熱材（硬質ウレタンフォーム、ポリエチレンフォーム、発泡ガラスなど））や熱的に絶縁性を発揮することができる他のヒートインシュレータが例示される。

　（第３実施形態）
　図５は、第３実施形態に係るバッテリユニットの概略的な断面図である。第１実施形態と同様の要素に対して、同様の符号が割り当てられている。図５を用いて、第１実施形態との相違点が説明される。尚、以下において説明されない要素に対し、第１実施形態に係る説明が好適に援用される。

　バッテリユニット１００Ｂは、第１実施形態に関連して説明されたバッテリ２００と、バッテリ２００を加熱する加熱装置３００Ｂとを備える。加熱装置３００Ｂは、第１実施形態に関連して説明された熱伝導体３２０及び発熱体３１０に加えて、熱伝導体３２０と発熱体３１０とを接着するための薄膜状の接着層３４０を備える。本実施形態において、接着層３４０は、接着剤を用いて形成される。代替的に、接着層３４０として、比較的高い熱伝導率を有する金属性の基材を備える両面テープや、熱伝導体３２０と発熱体３１０とを接着するために適切な他の接着要素が用いられてもよい。

　非常に薄く形成された接着層３４０は、熱伝導体３２０と発熱体３１０との間の熱伝達率の低下を適切に抑制する。また、接着層３４０は、バッテリユニット１００Ｂが使用される環境の温度変化やバッテリユニット１００Ｂの経年劣化に起因する発熱体３１０と熱伝導体３２０との間の隙間の発生を好適に抑制する。したがって、加熱装置３００Ｂの加熱性能の変化が抑制される。かくして、本実施形態に係るバッテリユニット１００Ｂは、高い信頼性を有することとなる。

　使用者は、接着層３４０によって予め接着された熱伝導体３２０及び発熱体３１０を一体的に取り扱うことができる。したがって、使用者は、加熱装置３００Ｂを容易にバッテリ２００に取り付けることができる。かくして、バッテリ２００への加熱装置３００Ｂの取付作業の高い効率が達成される。

　（第４実施形態）
　図６は、第４実施形態に係るバッテリユニットの概略的な断面図である。図７は、第４実施形態に係るバッテリユニットに用いられる発熱体の概略的な分解斜視図である。第１実施形態と同様の要素に対して、同様の符号が割り当てられている。図６及び図７を用いて、第１実施形態との相違点が説明される。尚、以下において説明されない要素に対し、第１実施形態に係る説明が好適に援用される。

　図６に示される如く、バッテリユニット１００Ｃは、第１実施形態に関連して説明されたバッテリ２００と、バッテリ２００を加熱する加熱装置３００Ｃとを備える。加熱装置３００Ｃは、第１実施形態に関連して説明された熱伝導体３２０に加えて、シート状の発熱体として用いられるＰＴＣヒータ３１０Ｃを備える。

　ＰＴＣヒータ３１０Ｃは、熱伝導体３２０の上面に接触する絶縁性カバー３１３と、絶縁性カバー３１３上に取り付けられる絶縁性基材３１４と、絶縁性カバー３１３と絶縁性基材３１４との間に配設されるＰＴＣ抵抗体３１５とを備える。絶縁性カバー３１３及び絶縁性基材３１４は、電気的な絶縁性を有する。絶縁性カバー３１３には、ＰＴＣ抵抗体３１５を収容するための凹部を取り囲むフランジ３１６を含む。絶縁性カバー３１３に形成された凹部に収容されたＰＴＣ抵抗体３１５は、絶縁性カバー３１３と、フランジ３１６の上面に接続される絶縁性基材３１４とによって取り囲まれる。かくして、絶縁性カバー３１３及び絶縁性基材３１４は、ＰＴＣ抵抗体３１５を覆う外殻体として用いられる。絶縁性カバー３１３及び絶縁性基材３１４は、ＰＴＣ抵抗帯３１４へ供給された電気エネルギの漏出を適切に抑制する。

　図７に示される如く、ＰＴＣヒータ３１０Ｃは、ＰＴＣ抵抗体３１５へ電力を伝達するための第１電極３５０及び第２電極３６０を備える。第１電極３５０は、絶縁性基材３１４に塗着された櫛形の第１塗着部３５１と、絶縁性カバー３１３と絶縁性基材３１４とによって形成される外殻体から突出する第１電極ロッド３５２とを含む。第１電極ロッド３５２は、ＰＴＣヒータ３１０Ｃへ電力を供給する電源に電気的に接続される。第２電極３６０は、絶縁性基材３１４に塗着された櫛形の第２塗着部３６１と、絶縁性カバー３１３と絶縁性基材３１４とによって形成される外殻体から突出する第２電極ロッド３６２とを含む。第２電極ロッド３６２は、第１実施形態に関連して説明された制御回路４２０を介して、ＰＴＣヒータ３１０Ｃへ電力を供給する電源に電気的に接続される。

　第１塗着部３５１は、第２塗着部３６１へ向けて延びる３本の第１延出部３５３を含む。また、第２塗着部３６１は、第１塗着部３５１へ向けて延びる３本の第２延出部３６３を含む。略矩形シート状のＰＴＣ抵抗体３１５は、交互に整列された第１延出部３５３及び第２延出部３６３上に横たわる。かくして、第１延出部３５３及び第２延出部３６３に電気的に接続されたＰＴＣ抵抗体３１５は、電源からの電力供給に応じて、略一様に発熱する。ＰＴＣ抵抗体３１５からの熱は、絶縁性カバー３１３を介して、熱伝導体３２０に伝達される。熱伝導体３２０は、伝達された熱分布を均一化し、更に、バッテリ２００へ熱を伝達する。

　図８は、ＰＴＣヒータ３１０Ｃの飽和温度とバッテリ２００の耐熱温度との関係を示す。図６乃至図８を用いて、バッテリユニット１００Ｃが更に説明される。

　図８に示される如く、ＰＴＣヒータ３１０Ｃは、バッテリ２００の使用環境下におけるＰＴＣヒータ３１０Ｃの飽和温度が、バッテリ２００の耐熱温度を下回るように形成される。したがって、ＰＴＣヒータ３１０Ｃによる過度の加熱が抑制される。

　図９は、ＰＴＣヒータ３１０Ｃの特性を示すグラフである。図６乃至図９を用いて、バッテリユニット１００Ｃの動作が説明される。

　図９に示される如く、ＰＴＣ抵抗体３１５は、正抵抗特性を有する。バッテリユニット１００Ｃが低温環境下に置かれたとき、ＰＴＣ抵抗体３１５は、低い抵抗値を有する。この結果、電源からの電力供給が開始されたとき、ＰＴＣヒータ３１０Ｃからの発熱量は大きくなる。ＰＴＣヒータ３１０Ｃの温度が上昇すると、第１電極３５０と第２電極３６０との間の抵抗値が大きくなる。この結果、ＰＴＣヒータ３１０Ｃからの発熱量は小さくなる。このように温度が上昇すると発熱量の上昇が抑制される結果、ＰＴＣヒータ３１０Ｃは、ＰＴＣヒータの温度がある一定の温度（飽和温度）に到達すると、発熱量が一定となる飽和特性を有する。

　温度センサ４１０及び／又は制御回路４２０に不具合を生じていないとき、第１実施形態に関連して説明された如く、制御回路４２０は、温度センサ４１０からの検知信号に基づいて、バッテリ２００の温度が予め定められた下限閾値温度を下回っているか否かを判定する。バッテリ２００の温度が下限閾値温度を下回っているとき、制御回路４２０は、電源からＰＴＣヒータ３１０Ｃへの給電を開始させる。この結果、ＰＴＣヒータ３１０Ｃの温度は上昇し、第１電極３５０と第２電極３６０との間の抵抗値が大きくなる。かくして、ＰＴＣヒータ３１０Ｃの温度の増加率が徐々に低減する。バッテリ２００の温度が、予め定められた上限閾値温度を超えたとき、制御回路４２０は、電源からＰＴＣヒータ３１０Ｃへの給電を停止させる。

　温度センサ４１０及び／又は制御回路４２０に不具合を生じたとき、ＰＴＣヒータ３１０Ｃの温度は、飽和温度を超えないので、制御回路４２０による給電停止制御に依存することなく、バッテリ２００の耐熱温度以下に保たれる。したがって、バッテリユニット１００Ｃの故障（最悪の場合、バッテリ２００の破壊や爆発）が適切に抑制される。かくして、第４実施形態は、高い安全性を有するバッテリユニット１００Ｃを提供することができる。

　（第５実施形態）
　図１０は、第５実施形態に係るバッテリユニットの概略的な正面図である。図１１は、第５実施形態に係るバッテリユニットに用いられるバッテリと加熱装置との間の接続構造を概略的に示す拡大断面図である。第１実施形態と同様の要素に対して、同様の符号が割り当てられている。図１０及び図１１を用いて、第１実施形態との相違点が説明される。尚、以下において説明されない要素に対し、第１実施形態に係る説明が好適に援用される。

　バッテリユニット１００Ｄは、バッテリ２００Ｄと、バッテリ２００Ｄを加熱する加熱装置３００Ｄとを備える。バッテリ２００Ｄは、６つの電池モジュール２１０Ｄを備える。代替的に、バッテリ２００Ｄは、５以下の電池モジュール２１０Ｄを備えてもよいし、或いは、７以上の電池モジュール２１０Ｄを備えてもよい。６つの電池モジュール２１０Ｄは、水平方向に積層されている。

　電池モジュール２１０Ｄは、第１実施形態に関連して説明された外装部材２３０と同様に電池セル２２０（図２参照）を収容する外装部材２３０Ｄを備える。外装部材２３０Ｄは、バスタブ形状のケース２３１と、ケース２３１の開口部を閉塞するように形成された蓋部２３２とを含む。

　図１１に示される如く、ケース２３１は、隣接する電池モジュール２１０Ｄの蓋部２３２に当接される底壁２３３と、加熱装置３００Ｄに当接される周壁２３４とを含む。蓋部２３２は、底壁２３３と反対側でケース２３１の開口部を形成する周壁２３４の縁部を巻き締めする締結部２３５を含む。

　周壁２３４を巻き締めする締結部２３５の一部は、周壁２３４に対して外側に現れる。したがって、蓋部２３２に用いられる金属板の肉厚分だけ、締結部２３５は、周壁２３４に対して突出する。したがって、締結部２３５は、加熱装置３００Ｄが設置されるバッテリ２００Ｄの上面において、突出部として現れる。結果的に、バッテリ２００Ｄの上面の突出部として現れた締結部２３５の間には、凹部が形成される。かくして、加熱装置３００Ｄが設置されるバッテリ２００Ｄの上面には凹凸が形成されることとなる。

　加熱装置３００Ｄは、シート状に形成された発熱体３１０と、発熱体３１０とバッテリ２００Ｄの上面との間に配設されたシート状の熱伝導体３２０Ｄとを備える。熱伝導体３２０Ｄは、複数の電池モジュール２１０Ｄそれぞれに接触する。

　熱伝導体３２０Ｄは、バッテリ２００Ｄの上面に形成された凹部に対して相補的な突条３２１と、バッテリ２００Ｄの上面に沿う基台部３２２とを含む。基台部３２２の上面に発熱体３１０が設置される。本実施形態において、突条３２１は、加熱面に形成された凹部に相補的な突部として例示される。突条３２１は基台部３２２に対して下方に突出し、外装部材２３０Ｄの周壁２３４の外面に当接する。バッテリ２００Ｄの上面に沿って断続的に配設された６つの突条３２１の間には、バッテリ２００Ｄの上面の突出部として現れる締結部２３５を収容するための溝部が形成される。

　突条３２１の間に形成された溝部は、締結部２３５と熱伝導体３２０Ｄとの不適切な干渉を防ぐ。この結果、ケース２３１の周壁２３４に適切に接触した突条３２１は、高い加熱効率で発熱体３１０からの熱をバッテリ２００Ｄへ伝達することができる。必要に応じて、締結部２３５は、溝部を形成する熱伝導体３２０Ｄの面に接触してもよい。この結果、熱伝導体３２０Ｄとバッテリ２００Ｄとの間の接触面積が増大し、更に高い熱効率が達成される。

　本実施形態において、ケース２３１の周壁２３４と突条３２１との境界は、略同一平面上に形成される。代替的に、電池モジュール２１０Ｄに対する熱伝達量のばらつきが許容される限り、突条３２１は、異なる高さ位置で周壁２３４に接触してもよい。

　上述の如く、第１実施形態乃至第５実施形態に関連して説明されたバッテリユニットは、積層された複数の電池モジュールを含むバッテリを備える。バッテリユニットの加熱装置は、複数の電池モジュール間の温度斑の発生を好適に抑制する。また、加熱装置は、バッテリを効率よく加熱することができる。したがって、第１実施形態乃至第５実施形態に関連して説明されたバッテリユニットは、寒冷地において使用されるハイブリッド車や電気自動車に好適に利用される。更に、第１実施形態乃至第５実施形態に関連して説明されたバッテリユニットの原理は、積層された複数の電池モジュールを含むバッテリからの電力を用いる他の設備に好適に適用される。

　上述された実施形態は、以下の構成を主に備える。

　上述の実施形態の一局面に係る複数の電池モジュールを積層して成るバッテリを加熱する加熱装置は、発熱体と、該発熱体に沿って配設される熱伝導体と、を備え、該熱伝導体は、前記複数の電池モジュールそれぞれに接触するように配設されることを特徴とする。

　上記構成によれば、加熱装置は、複数の電池モジュールを積層して成るバッテリを加熱するように形成される。加熱装置の発熱体は、バッテリに沿って配設される。発熱体に沿って配設される熱伝導体によって、バッテリへ伝達される熱が均一化される。熱伝導体は、複数の電池モジュールそれぞれに接触するように配設されるので、複数の電池モジュールそれぞれの均一な加熱が促される。かくして、複数の電池モジュール間の温度差が適切に緩和される。

　上記構成において、前記熱伝導体は、前記複数の電池モジュールの積層方向に沿って配設されることが好ましい。

　上記構成によれば、熱伝導体は、複数の電池モジュールの積層方向に沿って配設される。したがって、熱伝導体は、複数の電池モジュールそれぞれに適切に接触する。かくして、複数の電池モジュール間の温度差が適切に緩和される。

　上記構成において、前記バッテリは、前記複数の電池モジュール間の境界の縁部が現れる加熱面を含み、前記熱伝導体は、前記縁部を跨ぐように、前記加熱面に沿って配設されることが好ましい。

　上記構成によれば、バッテリは、複数の電池モジュール間の境界の縁部が現れる加熱面を含む。熱伝導体は、縁部を跨ぐように、加熱面に沿って配設される。したがって、熱伝導体は、複数の電池モジュールそれぞれに適切に接触する。かくして、複数の電池モジュール間の温度差が適切に緩和される。

　上記構成において、前記複数の電池モジュールそれぞれは、該複数の電池モジュールそれぞれの外面を形成する外装部材を含み、前記熱伝導体は、前記複数の電池モジュールそれぞれの前記外装部材に用いられた金属材料から形成されることが好ましい。

　上記構成によれば、熱伝導体は、複数の電池モジュールそれぞれの外面を形成する外装部材に用いられた金属材料から形成される。したがって、熱伝導体と外装部材との間の電食は適切に抑制される。かくして、電食に起因するバッテリの寿命低下及び経時的な熱伝達率の低下が適切に抑制される。

　上記構成において、熱的に絶縁性を有する絶縁層を更に備え、前記発熱体は、前記熱伝導体に対向する第１面と、該第１面と反対側の第２面とを含み、前記絶縁層は、前記第２面に沿って配設されることが好ましい。

　上記構成によれば、発熱体の第１面は、熱伝導体に対向する。したがって、発熱体の第１面を通じて、熱が熱伝導体へ伝達される。第１面と反対側の第２面に沿って、熱的に絶縁性を有する絶縁層が配設される。したがって、第２面を介した熱伝達が抑制され、より多くの熱が第１面を通じて、熱伝導体へ伝達される。かくして、加熱装置は、高い熱効率で、熱をバッテリへ伝達することができる。

　上記構成において、前記熱伝導体と前記発熱体とを接着するための接着層を更に備えることが好ましい。

　上記構成によれば、接着層が、熱伝導体と発熱体とを接着するので、熱伝導体及び発熱体が一体化される。したがって、使用者は、加熱装置をバッテリへ容易に取り付けることができる。

　上記構成において、前記発熱体は、前記バッテリの耐熱温度より低い飽和温度を有するＰＴＣヒータを含むことが好ましい。

　上記構成によれば、ＰＴＣヒータは、バッテリの耐熱温度より低い飽和温度を有するので、バッテリの耐熱温度を超えた加熱が抑制される。かくして、比較的安全性の高い加熱装置が提供される。

　上記構成において、前記加熱面には、凹部が形成され、前記熱伝導体は、前記凹部に相補的な突部を含み、前記凹部に挿入された前記突部は、前記加熱面に接触することが好ましい。

　上記構成によれば、加熱面に形成された凹部に、熱伝導体の突部が挿入される。この結果、熱伝導体の突部が加熱面に接触される。したがって、加熱面に凹部が形成されても、熱がバッテリへ高い効率で伝達される。

　上述の実施形態の他の局面に係るバッテリユニットは、複数の電池モジュールを積層して成るバッテリと、前記複数の電池モジュールそれぞれを加熱する加熱装置と、を備え、該加熱装置は、発熱体と、該発熱体に沿って配設される熱伝導体と、を備え、該熱伝導体は、前記複数の電池モジュールそれぞれに接触するように配設されることを特徴とする。

　上記構成によれば、加熱装置の発熱体は、バッテリに沿って配設される。発熱体に沿って配設される熱伝導体によって、バッテリへ伝達される熱が均一化される。熱伝導体は、複数の電池モジュールそれぞれに接触するように配設されるので、複数の電池モジュールそれぞれの均一な加熱が促される。かくして、複数の電池モジュール間の温度差が適切に緩和される。

Claims

　複数の電池モジュールを積層して成るバッテリを加熱する加熱装置であって、
　発熱体と、
　該発熱体に沿って配設される熱伝導体と、を備え、
　該熱伝導体は、前記複数の電池モジュールそれぞれに接触するように配設されることを特徴とする加熱装置。
　前記熱伝導体は、前記複数の電池モジュールの積層方向に沿って配設されることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
　前記バッテリは、前記複数の電池モジュール間の境界の縁部が現れる加熱面を含み、
　前記熱伝導体は、前記縁部を跨ぐように、前記加熱面に沿って配設されることを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱装置。
　前記複数の電池モジュールそれぞれは、該複数の電池モジュールそれぞれの外面を形成する外装部材を含み、
　前記熱伝導体は、前記複数の電池モジュールそれぞれの前記外装部材に用いられた金属材料から形成されることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の加熱装置。
　熱的に絶縁性を有する絶縁層を更に備え、
　前記発熱体は、前記熱伝導体に対向する第１面と、該第１面と反対側の第２面とを含み、
　前記絶縁層は、前記第２面に沿って配設されることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載の加熱装置。
　前記熱伝導体と前記発熱体とを接着するための接着層を更に備えることを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項に記載の加熱装置。
　前記発熱体は、前記バッテリの耐熱温度より低い飽和温度を有するＰＴＣヒータを含むことを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項に記載の加熱装置。
　前記加熱面には、凹部が形成され、
　前記熱伝導体は、前記凹部に相補的な突部を含み、
　前記凹部に挿入された前記突部は、前記加熱面に接触することを特徴とする請求項３に記載の加熱装置。
　複数の電池モジュールを積層して成るバッテリと、
　前記複数の電池モジュールそれぞれを加熱する加熱装置と、を備え、
　該加熱装置は、
　発熱体と、
　該発熱体に沿って配設される熱伝導体と、を備え、
　該熱伝導体は、前記複数の電池モジュールそれぞれに接触するように配設されることを特徴とするバッテリユニット。
　前記複数の電池モジュールそれぞれは、該複数の電池モジュールそれぞれの外面を形成する外装部材を含み、
　前記熱伝導体は、前記複数の電池モジュールそれぞれの前記外装部材に用いられた金属材料から形成されることを特徴とする請求項９に記載のバッテリユニット。