WO2016103658A1 - 電池パック - Google Patents

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山本　貴史
孝之 三野
賢一 森名
なつみ 後藤
柳田　勝功
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三洋電機株式会社
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a technology of a battery pack including a battery that performs charging and discharging.
  • the input / output of the secondary battery may decrease in a low temperature environment (for example, 0 ° C. or lower). Therefore, there is a technique for warming the secondary battery in order to suppress a decrease in input / output of the secondary battery.
  • Patent Document 1 discloses a battery pack that includes a high-power first battery and a high-capacity second battery, and a heater that is disposed closer to the first battery than the second battery and generates heat. Has been. According to Patent Document 1, when the output of the high-power first battery decreases in a low-temperature environment, the output of the battery pack can be suppressed by simply heating the high-power first battery with the heater. Has been suggested.
  • an object of the present invention is to provide a battery pack that can supply a stable output and can be stably charged in a low-temperature environment (for example, 0 ° C. or lower).
  • the battery pack according to the present invention is disposed on the outer peripheral side of the battery group including the first battery and the second battery disposed around the first battery, and the battery group formed by the second battery, And a heater that generates heat when energized from the first battery, and the first battery can be charged and discharged with a larger current than the second battery in a temperature range below a predetermined temperature.
  • the battery pack according to the present invention can supply a stable output and can be stably charged in a low temperature environment (for example, 0 ° C. or lower).
  • (A) is a model perspective view of the battery pack which shows the arrangement state of the 1st battery and 2nd battery of this embodiment
  • (B) is the arrangement state of the 1st battery and 2nd battery of this embodiment.
  • It is a model top view of the battery pack shown.
  • It is a schematic diagram which shows the circuit structure which drives the heater used by this embodiment.
  • It is a model perspective view of the battery pack which is another example of this embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a battery pack which is an example of the present embodiment.
  • the battery pack 1 includes a battery group 11 including a plurality of unit cells 10 and a heater 14.
  • the X axis, the Y axis, and the Z axis in FIG. 1 are axes orthogonal to each other.
  • the heater 14 is not particularly limited as long as it generates heat when energized from the battery, and is disposed along the outer periphery of the battery group 11 including a plurality of unit cells 10.
  • the plurality of single cells 10 shown in FIG. 1 are arranged side by side in the YZ plane. Specifically, a row of five unit cells 10 arranged in the Y direction and a row of four unit cells 10 arranged in the Y direction are alternately arranged along the Z direction and arranged in a so-called staggered pattern. . Note that the arrangement, number, and the like of the unit cells 10 are not limited to the above, and may be appropriately selected in consideration of the input / output characteristics of the battery pack 1 and the like.
  • the cell 10 shown in FIG. 1 is a cylindrical battery. That is, the unit cell 10 extends in the X direction, and the cross-sectional shape of the unit cell 10 in the YZ plane is circular.
  • a secondary battery such as a nonaqueous electrolyte secondary battery is used.
  • a cylindrical battery is described as an example, but the present invention is not limited to this, and for example, a square battery may be used.
  • the cell 10 has a battery case and a power generation element housed in the battery case.
  • the power generation element is an element that performs charge and discharge, and includes a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator disposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate.
  • the separator contains an electrolytic solution.
  • a positive electrode terminal 12 and a negative electrode terminal 13 are provided at both ends of the unit cell 10 in the X direction.
  • the positive electrode plate of the power generation element is electrically connected to the positive electrode terminal 12.
  • the positive terminal 12 has a convex surface.
  • the negative electrode plate of the power generation element is electrically connected to the negative electrode terminal 13.
  • the negative electrode terminal 13 is configured by a flat surface or a surface on which a safety valve (engraved) having a function of releasing the increased pressure inside the battery when the battery is abnormal is released to the outside of the battery.
  • the plurality of unit cells 10 of the present embodiment includes a first battery and a second battery.
  • the first battery is a battery that can be charged and discharged with a larger current than the second battery in a temperature range of a predetermined temperature or lower (hereinafter sometimes referred to as a low temperature range), and is a so-called high-power battery.
  • a predetermined temperature or lower hereinafter sometimes referred to as a low temperature range
  • the fact that charging / discharging can be performed at a current larger than that of the second battery in the temperature region below the predetermined temperature means that the temperature exceeding the predetermined temperature is higher than the second battery in the temperature region below the predetermined temperature.
  • the temperature region below the predetermined temperature is preferably a low temperature region of 0 ° C. or lower, and more preferably a low temperature region of ⁇ 30 ° C. or lower.
  • the first battery is preferably a battery that can be charged and discharged with a larger current than the second battery in a low temperature region of 0 ° C. or lower (more preferably, a low temperature region of ⁇ 30 ° C. or lower).
  • the first battery is preferably a nickel cadmium battery or a non-aqueous electrolyte secondary battery including a negative electrode containing lithium titanate because stable input / output can be exhibited even in a low temperature region of 0 ° C. or lower. .
  • the second battery is not particularly limited as long as it satisfies the input / output relationship with the first battery described above. However, the second battery is larger than the first battery in terms of securing the capacity of the battery pack 1.
  • a battery having a discharge capacity that is, a so-called high capacity battery is preferable.
  • the second battery is preferably a non-aqueous electrolyte secondary battery including a negative electrode including graphite or a non-aqueous electrolyte secondary battery including a positive electrode including a lithium nickel composite oxide from the viewpoint of high capacity.
  • FIG. 2A is a schematic perspective view of the battery pack showing the arrangement state of the first battery and the second battery of this embodiment
  • FIG. 2B is the first battery and the second battery of this embodiment. It is a model top view of the battery pack which shows the arrangement
  • three first batteries 10A and fifteen second batteries 10B are used.
  • the three first batteries 10A are arranged in the central part of the battery group 11 composed of a plurality of unit cells 10, and the fifteen second batteries 10B are three first batteries arranged in the central part. It arrange
  • the heater 14 is disposed along the outer periphery of the battery group 11 formed by the second battery 10B surrounding the first battery 10A. That is, the second battery 10 ⁇ / b> B is sandwiched between the first battery 10 ⁇ / b> A and the heater 14.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a circuit configuration for driving the heater used in the present embodiment.
  • the heater 14 is connected to a first battery 10A (high power battery), and a switch 16 is disposed between the heater 14 and the first battery 10A. If the switch 16 is on, the power from the first battery 10A is supplied to the heater 14, and the heater 14 generates heat. Further, if the switch 16 is in the OFF state, the power from the first battery 10A is not supplied to the heater 14, and the heat generation of the heater 14 is stopped.
  • a first battery 10A high power battery
  • the switch 16 is switched on / off by a BMU (battery management unit) 18 shown in FIG. Specifically, it is performed by the following method.
  • the temperature sensor 20 arranged around the battery pack 1 detects the temperature of the battery pack, and the temperature data is transmitted to the BMU 18. Then, the BMU 18 determines whether or not the temperature data is below a predetermined value. When the temperature data is below the predetermined value, the switch 16 is turned on. When the temperature data is higher than the predetermined value, the switch is turned on. 16 is turned off.
  • the predetermined value is preferably set based on the temperature at which the input / output of the second battery 10B (high capacity battery) decreases.
  • the predetermined value for turning on the switch 16 is ⁇ 30 ° C. Is preferably set to 0 ° C., and more preferably set to 0 ° C.
  • the predetermined value for turning off the switch 16 is preferably set to 10 ° C., and more preferably set to 20 ° C.
  • the input / output of a battery tends to decrease as the temperature decreases. Therefore, when the temperature decreases (for example, 0 ° C. or lower), a stable output from the battery pack is not supplied to the external load. Therefore, it is conceivable to install a heater on the outer periphery of the battery pack to warm the battery pack.
  • a battery disposed in the vicinity of the heater that is, a battery disposed outside
  • the battery disposed at a position far from the heater that is, the battery disposed inside
  • the heater becomes larger and the power consumption of the heater increases accordingly.
  • the switch 16 when the temperature drops to a predetermined temperature or lower, the switch 16 is turned on by the BMU 18, and when the heater 14 is energized from the first battery 10A, the heater 14 generates heat. Further, the first battery 10 ⁇ / b> A also generates heat by energization of the heater 14 from the first battery 10 ⁇ / b> A. Therefore, the second battery 10 ⁇ / b> B disposed outside the plurality of second batteries 10 ⁇ / b> B is disposed in the vicinity of the heater 14, and is thus warmed by the heat supplied from the heater 14.
  • the second battery 10B disposed inside the plurality of second batteries 10B is located far from the heater 14, but is disposed in the vicinity of the first battery 10A that generates heat when the heater 14 is energized. Therefore, it is warmed by the heat supplied from the first battery 10A. That is, in the present embodiment, the second battery 10B is warmed from the outside by the heater 14 and also warmed from the inside by the first battery 10A, so that the entire battery pack is efficiently warmed. As a result, the battery pack of this embodiment can supply a stable output even in a low temperature environment (for example, 0 ° C. or lower).
  • the first battery 10A is a battery that can be charged and discharged with a larger current than the second battery 10B.
  • the first battery 10A it is preferable to use a battery system in which entropy decreases during discharge, that is, a battery system that reacts exothermically during discharge.
  • a nickel cadmium battery having a characteristic that the negative electrode side undergoes an oxidation reaction and generates heat during discharge is preferable, or a negative electrode containing lithium titanate as a negative electrode material, and a positive electrode containing a lithium-containing transition metal oxide as a positive electrode material.
  • a non-aqueous electrolyte secondary battery provided is preferable, and the positive electrode material more preferably includes lithium cobalt oxide that generates a large amount of heat during discharge.
  • the plurality of second batteries 10B of the present embodiment are connected in series or in parallel and used as a power source for an external load.
  • the plurality of first batteries 10A of the present embodiment are used as a power source for the heater 14, but surplus power (power other than power supplied to the heater 14) exists in the first battery 10A.
  • the surplus power may be supplied to an external load. Since the first battery 10A is a battery that can be charged and discharged with a larger current than the second battery 10B, stable power can be supplied to the heater 14 or the external load even when the temperature is lowered. .
  • the capacity of the first battery 10A is left to the extent that power can be supplied to the heater 14.
  • the second battery 10B can be warmed even in a low-temperature environment as in the output, and the battery pack can be charged.
  • the battery pack can be charged by being connected to an external power source such as a solar battery.
  • the example in which the heater 14 is arranged over the entire circumference of the outer periphery of the battery group 11 formed by the second battery 10B has been described.
  • the number of the second batteries 10B and the number of the first batteries 10A are described.
  • the present invention is not necessarily limited to this, and a part of the periphery of the first battery 10A is used.
  • positioned adjacent may be sufficient.
  • the single battery 10 represents both the first battery 10A (high power battery) and the second battery 10B (high capacity battery), and the plurality of single batteries 10 are described above.
  • the 2nd battery 10B shall be arrange
  • FIG. 4 is a schematic perspective view of a battery pack which is another example of the present embodiment.
  • the battery pack 2 includes a battery group 11 including a plurality of unit cells 10, a holder 30 that holds the plurality of unit cells 10, and a heater 14.
  • the heater 14 is disposed on the side surface of the holder 30.
  • the plurality of unit cells 10 shown in FIG. 4 are arranged side by side in the YZ plane. Specifically, a row of five unit cells 10 arranged in the Z direction and a row of four unit cells 10 arranged in the Z direction are alternately arranged along the Y direction and arranged in a so-called staggered pattern. .
  • the holder 30 has an opening formed through the holder 30, and the unit cell 10 is inserted into the opening.
  • the unit cell 10 is fixed to the holder 30 by filling the gap formed between the opening and the unit cell 10 with an adhesive.
  • an adhesive can do.
  • an epoxy resin can be used as the adhesive.
  • the holder 30 is preferably a metal holder such as aluminum.
  • the thermal conductivity to the unit cell 10 is improved, so that the heat from the heater 14, the heat from the first battery 10 ⁇ / b> A, and the like are easily transmitted to the second battery 10 ⁇ / b> B.
  • Two batteries 10B can be warmed in a shorter time.
  • the heater 14 is not disposed on the entire circumference of the side surface of the holder (that is, disposed on the entire circumference of the outer peripheral portion of the battery group 11 formed by the second battery 10 ⁇ / b> B).
  • the second battery 10 ⁇ / b> B can be warmed more efficiently simply by disposing the battery in the position.
  • FIG. 5 is an exploded schematic perspective view of a battery pack which is another example of the present embodiment.
  • a holder 32 that holds the unit cell 10 is a collection of a plurality of hollow cylindrical pipes 34.
  • the unit cell 10 is accommodated in the accommodating portion 36 of the hollow cylindrical pipe 34.
  • the heater is disposed on the outer periphery of the holder 32 (that is, disposed on the outer peripheral side of the battery group including the plurality of unit cells 10).
  • the holder 32 in which a plurality of hollow cylindrical pipes 34 are gathered, it is possible to warm the entire unit cell 10 accommodated in the holder 32.
  • FIGS. 6A to 6C are schematic top views of a battery pack which is another example of the present embodiment.
  • two first battery sets each including three first batteries 10A are provided at a predetermined interval, and a plurality of second batteries 10B are provided for each first battery. It is arranged so as to surround the set.
  • the heater 14 is arrange
  • six first batteries 10A are provided at a predetermined interval, and a plurality of second batteries 10B are arranged so as to surround each first battery 10A.
  • the heater 14 is arrange
  • the battery pack shown in FIG. 6C includes the first battery 10A and the second battery 10B as in FIG. 6A, but the battery group in which the heater 14 is formed by the second battery 10B. 11 is disposed not only on the outer peripheral side, but also between the two first battery sets. All of these battery packs are configured such that the heater 14 generates heat when electric power is supplied from the first battery 10 ⁇ / b> A to the heater 14. Also with the above configuration, the second battery 10B can be efficiently warmed, so that a stable output can be supplied from the battery pack even in a low temperature environment. In addition, the battery pack can be charged. Also in these forms, it is preferable to install a holder for holding the first battery 10A and the second battery 10B.
  • 1-3 battery pack 10 cell, 10A 1st battery, 10B 2nd battery, 11 battery group, 12 positive terminal, 13 negative terminal, 14 heater, 16 switch, 20 temperature sensor, 30, 32 holder, 34 pipe, 36 containment.

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Abstract

　低温環境下（例えば０℃以下）において、安定した出力を供給することができ、かつ、安定した充電が可能である電池パックを提供する。　第１電池（１０Ａ）及び第１電池（１０Ａ）の周囲に配置される第２電池（１０Ｂ）を有する電池群（１１）と、第２電池（１０Ｂ）により形成される電池群（１１）の外周部側に配置され、第１電池（１０Ａ）から通電されることで発熱するヒータ（１４）と、を備え、第１電池（１０Ａ）は、所定温度以下の温度領域において第２電池（１０Ｂ）より大きな電流で充放電が可能である電池パック（１）。

Description

電池パック
　本発明は、充放電を行う電池を備える電池パックの技術に関する。
　二次電池は、低温環境下（例えば０℃以下）において、入出力が低下する場合がある。そこで、二次電池の入出力低下を抑制するために、二次電池を温める技術がある。
　例えば、特許文献１には、高出力型の第１電池及び高容量型の第２電池と、第２電池より第１電池に近い位置に配置され、発熱するヒータと、を備える電池パックについて開示されている。特許文献１によれば、低温環境下において高出力型の第１電池の出力が低下するときは、ヒータにより高出力型の第１電池を温めるだけで、電池パックの出力低下が抑制されることが示唆されている。
特許第５３９２４０７号公報
　しかし、上記特許文献１に開示されている技術では、低温環境下において、高容量型の第２電池の出力は低下するため、電池パックから安定した出力を供給することは困難である。また、第２電池の入力も低下することから電池パックを充電することが困難である。
　そこで、本発明の目的は、低温環境下（例えば０℃以下）において、安定した出力を供給することができ、かつ安定した充電が可能である電池パックを提供することである。
　本発明に係る電池パックは、第１電池及び前記第１電池の周囲に配置される第２電池を有する電池群と、前記第２電池により形成される前記電池群の外周部側に配置され、前記第１電池から通電されることで発熱するヒータと、を備え、前記第１電池は、所定温度以下の温度領域において前記第２電池より大きな電流で充放電が可能である。
　本発明に係る電池パックによれば、低温環境下（例えば０℃以下）において、安定した出力を供給することができ、かつ安定した充電が可能である。
本実施形態の一例である電池パックの模式斜視図である。 （Ａ）は、本実施形態の第１電池及び第２電池の配置状態を示す電池パックの模式斜視図であり、（Ｂ）は、本実施形態の第１電池及び第２電池の配置状態を示す電池パックの模式上面図である。 本実施形態で用いたヒータを駆動させる回路構成を示す模式図である。 本実施形態の他の一例である電池パックの模式斜視図である。 本実施形態の他の一例である電池パックの分解模式斜視図である。 本実施形態の他の一例である電池パックの模式上面図である。
　本発明の実施形態について以下に説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。実施形態や実験例の説明で参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された構成要素の寸法や量などは、現物と異なる場合がある。
　図１は、本実施形態の一例である電池パックの模式斜視図である。図１に示すように、電池パック１は、複数の単電池１０から構成される電池群１１と、ヒータ１４と、を有する。なお、図１のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、互いに直交する軸である。
　ヒータ１４は、後述するように、電池からの通電により発熱するものであれば特に制限されるものではなく、複数の単電池１０から構成される電池群１１の外周に沿って配置されている。
　図１に示す複数の単電池１０は、Ｙ－Ｚ平面において並んで配置されている。具体的には、Ｙ方向に並ぶ５つの単電池１０の列と、Ｙ方向に並ぶ４つの単電池１０の列とが、Ｚ方向に沿って交互に並べられ、所謂千鳥状に配置されている。なお、単電池１０の配列や数等は、上記に制限されるものではなく、電池パック１の入出力特性等を考慮して、適宜選択されればよい。
　図１に示す単電池１０は、円筒型の電池である。すなわち、単電池１０は、Ｘ方向に延びており、Ｙ－Ｚ平面における単電池１０の断面形状は、円形に形成されている。単電池１０としては、非水電解質二次電池等の二次電池が用いられる。なお、本実施形態では、円筒型の電池を例に説明するが、これに制限されるものではなく、例えば角型の電池を用いてもよい。
　単電池１０は、電池ケースと、電池ケースに収容された発電要素とを有する。発電要素は、充放電を行う要素であり、正極板と、負極板と、正極板および負極板の間に配置されたセパレータとを有する。セパレータは、電解液を含んでいる。
　Ｘ方向における単電池１０の両端には、正極端子１２および負極端子１３がそれぞれ設けられている。発電要素の正極板は、正極端子１２と電気的に接続されている。正極端子１２は、凸面で構成されている。発電要素の負極板は、負極端子１３と電気的に接続されている。負極端子１３は、平坦な面又は電池の異常時に電池内部の上昇した圧力を電池の外へ逃がすための働きを有する安全弁（刻印）を配置させた面で構成されている。
　本実施形態の複数の単電池１０は、第１電池と、第２電池とを有する。第１電池は、所定温度以下の温度領域（以下低温領域と呼ぶ場合がある）において第２電池より大きな電流で充放電を行うことができる電池であり、所謂高出力型電池である。ここで、所定温度以下の温度領域において第２電池より大きな電流で充放電が行うことができるとは、所定温度以下の温度領域では第２電池より高い入出力を有するが、所定温度を超える温度領域では第２電池より低い入出力となる場合と、所定温度以下の温度領域及び所定温度を超える温度領域のいずれの領域でも第２電池より高い入出力を有する場合の両方を含む。所定温度以下の温度領域は、０℃以下の低温領域であることが好ましく、－３０℃以下の低温領域であることがより好ましい。すなわち、第１電池は、０℃以下の低温領域（より好ましくは－３０℃以下の低温領域）において、第２電池より大きな電流で充放電を行うことができる電池であることが好ましい。
　第１電池としては、０℃以下の低温領域でも安定した入出力を発揮することができる点から、ニッケルカドミウム電池、又はチタン酸リチウムを含む負極を備える非水電解質二次電池であることが好ましい。
　第２電池は、上記で説明した第１電池との入出力関係を満たすものであれば、特に制限されるものではないが、電池パック１の容量を確保する点で、第１電池より大きな充放電容量を有する電池、所謂高容量型電池であることが好ましい。第２電池としては、高容量の点から、グラファイトを含む負極を備える非水電解質二次電池、又はリチウムニッケル複合酸化物を含む正極を備える非水電解質二次電池であることが好ましい。
　以下に、第１電池と第２電池の配置について説明する。
　図２（Ａ）は、本実施形態の第１電池及び第２電池の配置状態を示す電池パックの模式斜視図であり、図２（Ｂ）は、本実施形態の第１電池及び第２電池の配置状態を示す電池パックの模式上面図であり、Ｘ方向から見た電池パックの図である。図２に示すように、本実施形態では、３個の第１電池１０Ａと１５個の第２電池１０Ｂが用いられている。そして、３個の第１電池１０Ａは複数の単電池１０から構成される電池群１１の中央部に配置され、１５個の第２電池１０Ｂは、中央部に配置された３個の第１電池１０Ａの周囲を囲むように配置されている。
　ヒータ１４は、第１電池１０Ａを囲む第２電池１０Ｂにより形成される電池群１１の外周部に沿って配置されている。すなわち、第２電池１０Ｂは、第１電池１０Ａとヒータ１４とで挟まれた状態となっている。
　図３は、本実施形態で用いたヒータを駆動させる回路構成を示す模式図である。図３に示すように、ヒータ１４は第１電池１０Ａ（高出力型電池）に接続されており、ヒータ１４と第１電池１０Ａとの間には、スイッチ１６が配置されている。スイッチ１６がオン状態であれば、第１電池１０Ａからの電力がヒータ１４に供給され、ヒータ１４が発熱する。また、スイッチ１６がオフ状態であれば、第１電池１０Ａからの電力がヒータ１４に供給されず、ヒータ１４の発熱が停止する。
　本実施形態では、図３に示すＢＭＵ（バッテリーマネジメントユニット）１８により、スイッチ１６のオン／オフの切り替えが行われる。具体的には、以下の方法により行われる。電池パック１の周囲等に配置された温度センサ２０により、電池パックの温度を検出し、その温度データがＢＭＵ１８に送信される。そして、ＢＭＵ１８により、上記温度データが所定値以下であるか否かが判断され、温度データが所定値以下の時には、スイッチ１６がオン状態にされ、温度データが所定値より高い場合には、スイッチ１６がオフ状態にされる。ここで、所定値は、第２電池１０Ｂ（高容量型電池）の入出力が低下する温度に基づいて設定されることが望ましく、例えば、スイッチ１６をオン状態にする所定値とは－３０℃に設定されることが好ましく、０℃に設定されることがより好ましい。一方、スイッチ１６をオフ状態にする所定値とは１０℃に設定されることが好ましく、２０℃に設定されることがより好ましい。
　一般的に、電池は温度が低下するほど、入出力が低下する傾向にある。したがって、温度が低下（例えば０℃以下）すると、電池パックから安定した出力が外部負荷に供給されない。そこで、電池パックの外周にヒータを設置して、電池パックを温めることが考えられるが、ヒータからの熱だけでは、ヒータの近傍に配置されている電池（すなわち外側に配置されている電池）は暖められるが、ヒータから遠い位置に配置されている電池（すなわち、内部に配置されている電池）はヒータからの熱が伝わらず、充分に暖められないか又は暖まるまで長い時間を要する。そのため、低温環境下では、電池パックから安定した出力を供給することが困難となる。また、ヒータの熱のみで内部の電池を暖めようとすると、ヒータが大型化し、またそれに伴うヒータの消費電力も高くなる。
　本実施形態では、温度が低下し、所定温度以下になると、ＢＭＵ１８によりスイッチ１６がＯＮ状態にされ、第１電池１０Ａからヒータ１４へ通電が行われると、ヒータ１４が発熱する。また、第１電池１０Ａからヒータ１４への通電により、第１電池１０Ａも発熱する。したがって、複数の第２電池１０Ｂのうち外側に配置され第２電池１０Ｂは、ヒータ１４の近傍に配置されているため、ヒータ１４から供給される熱により暖められる。また、複数の第２電池１０Ｂのうち内部に配置されている第２電池１０Ｂは、ヒータ１４から遠い位置にあるが、ヒータ１４に通電することで発熱した第１電池１０Ａの近傍に配置されているため、第１電池１０Ａから供給される熱により暖められる。すなわち、本実施形態では、第２電池１０Ｂが、ヒータ１４により外側から暖められると共に、第１電池１０Ａにより内部からも暖められるため、電池パック全体が効率的に暖められる。その結果、本実施形態の電池パックは、低温環境下（例えば０℃以下）においても、安定した出力を供給することが可能となる。なお、第１電池１０Ａは、第２電池１０Ｂより大きな電流で充放電が行うことができる電池であるため、温度が低下しても、ヒータ１４へ安定した電力の供給が可能である。第１電池１０Ａとしては、放電時にエントロピーが減少する電池系つまり、放電時に発熱反応する電池系を用いることが好ましい。具体的には、放電時に負極側が酸化反応を起こし、発熱する特性を有するニッケルカドミウム電池が好ましく、または、負極材料としてチタン酸リチウムを含む負極、正極材料としてリチウム含有遷移金属酸化物を含む正極を備える非水電解質二次電池が好ましく、上記の正極材料としては放電時に発熱が大きいコバルト酸リチウムを含むことがより好ましい。
　本実施形態の複数の第２電池１０Ｂは、直列又は並列に接続されて、外部負荷の電源として使用される。また、本実施形態の複数の第１電池１０Ａはヒータ１４の電源として使用されるものであるが、第１電池１０Ａに余剰電力（ヒータ１４に供給する電力以外の電力）が存在している場合には、その余剰電力を外部負荷に供給してもよい。なお、第１電池１０Ａは、第２電池１０Ｂより大きな電流で充放電が行うことができる電池であるため、温度が低下しても、ヒータ１４又は外部負荷へ安定した電力の供給が可能である。また、ヒータ１４又は外部負荷へ電力を供給した後、低温環境下で電池パックを充電することが必要になることもあるため、ヒータ１４に電力を供給できる程度に第１電池１０Ａの容量を残しておくことで、出力時と同様に低温環境下でも第２電池１０Ｂを暖めることができ、電池パックの充電が可能となる。なお、電池パックは太陽電池等の外部電源と接続することで、電池パックを充電することができる。
　本実施形態では、ヒータ１４が第２電池１０Ｂにより形成される電池群１１の外周部の全周に亘って配置されている例を説明したが、第２電池１０Ｂの数や第１電池１０Ａの数や配置等によっては、必ずしも外周部の全周に亘って配置される必要はなく、外周部の一部であってもよい。すなわち、ヒータ１４が第２電池１０Ｂにより形成される電池群１１の外周部側に配置されるとは、外周部の全周に亘って配置される場合に限られず、外周部の一部に配置される場合も含まれる。また、本実施形態では、第２電池１０Ｂが、第１電池１０Ａの全周に配置される例を説明したが、必ずしもこれに制限されるものではなく、第１電池１０Ａの周囲の一部に隣接配置される形態であってもよい。
　以下に、本実施形態の変形例を説明する。なお、以下、単電池１０と称する場合には、前述の第１電池１０Ａ（高出力型電池）及び第２電池１０Ｂ（高容量型電池）の両方を表し、複数の単電池１０は、前述したように、第１電池１０Ａの周囲を囲むように第２電池１０Ｂが配置されているものとする。
　図４は、本実施形態の他の一例である電池パックの模式斜視図である。図４に示すように、電池パック２は、複数の単電池１０から構成される電池群１１と、複数の単電池１０を保持するホルダ３０と、ヒータ１４と、を有する。ヒータ１４は、ホルダ３０の側面に配置されている。
　図４に示す複数の単電池１０は、Ｙ－Ｚ平面において並んで配置されている。具体的には、Ｚ方向に並ぶ５つの単電池１０の列と、Ｚ方向に並ぶ４つの単電池１０の列とが、Ｙ方向に沿って交互に並べられ、所謂千鳥状に配置されている。
　ホルダ３０には、ホルダ３０を貫通する開口部が形成されており、この開口部に単電池１０が挿入されている。開口部および単電池１０の間に隙間が形成される場合には、開口部および単電池１０の間に形成された隙間に接着剤を充填することにより、ホルダ３０に単電池１０を固定することができる。接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂を用いることができる。
　ホルダ３０は、例えば、アルミニウム等の金属製ホルダであることが好ましい。金属製ホルダ３０を用いることで、単電池１０への熱伝導性が向上するため、ヒータ１４からの熱や、第１電池１０Ａからの熱等が、第２電池１０Ｂに伝達されやすくなり、第２電池１０Ｂをより短時間で暖めることが可能となる。また、金属性のホルダを用いることで、ヒータ１４をホルダの側面全周に配置（すなわち第２電池１０Ｂにより形成される電池群１１の外周部の全周に配置）せず、一部の側面に配置するだけでも、第２電池１０Ｂをより効率的に暖めることが可能となる。
　図５は、本実施形態の他の一例である電池パックの分解模式斜視図である。図５に示す電池パック３では、単電池１０を保持するホルダ３２が、複数の中空円筒状のパイプ３４が集合したものとなっている。単電池１０は、中空円筒状のパイプ３４の収容部３６に収容される。ヒータは不図示であるが、ホルダ３２の外周に配置される（すなわち、複数の単電池１０から構成される電池群の外周部側に配置される）。このように、複数の中空円筒状のパイプ３４が集合したホルダ３２を用いることにより、ホルダ３２に収容される単電池１０の全体を暖めることが可能となる。
　図６（Ａ）～（Ｃ）は、本実施形態の他の一例である電池パックの模式上面図である。図６（Ａ）に示す電池パックは、３個の第１電池１０Ａを１組とする第１電池組が所定の間隔をあけて２つ設けられ、複数の第２電池１０Ｂが各第１電池組を囲むように配置されている。そして、複数の第２電池１０Ｂにより形成される電池群の外周部側にヒータ１４が配置されている。図６（Ｂ）に示す電池パックは、第１電池１０Ａが所定の間隔をあけて６つ設けられ、複数の第２電池１０Ｂが各第１電池１０Ａを囲むように配置されている。そして、複数の第２電池１０Ｂにより形成される電池群１１の外周部側にヒータ１４が配置されている。また、図６（Ｃ）に示す電池パックは、図６（Ａ）と同様に第１電池１０Ａおよび第２電池１０Ｂが配置されているが、ヒータ１４が第２電池１０Ｂにより形成される電池群１１の外周部側に配置されるだけでなく、２つの第１電池組の間にも配置されている。これらの電池パックはいずれも、第１電池１０Ａからヒータ１４に電力が供給されることで、ヒータ１４が発熱する構成となっている。上記のような構成によっても、第２電池１０Ｂを効率的に暖めることが可能となるため、低温環境下においても、電池パックから安定した出力を供給することができる。また、電池パックの充電も可能となる。なお、これらの形態においても、第１電池１０Ａ及び第２電池１０Ｂを保持するホルダを設置することが好ましい。
　１～３　電池パック、１０　単電池、１０Ａ　第１電池、１０Ｂ　第２電池、１１　電池群、１２　正極端子、１３　負極端子、１４　ヒータ、１６　スイッチ、２０　温度センサ、３０，３２　ホルダ、３４　パイプ、３６　収容部。

Claims (5)

  1. 　第１電池及び前記第１電池の周囲に配置される第２電池を有する電池群と、前記第２電池により形成される前記電池群の外周部側に配置され、前記第１電池から通電されることで発熱するヒータと、を備え、
    　前記第１電池は、所定温度以下の温度領域において前記第２電池より大きな電流で充放電が可能であることを特徴とする電池パック。
  2. 　前記第２電池は、前記第１電池と前記ヒータで挟まれていることを特徴とする請求項１記載の電池パック。
  3. 　前記第２電池は、第１電池より大きな充放電容量を有することを特徴とする請求項１又は２記載の電池パック。
  4. 　前記第１電池及び前記第２電池を保持する金属製ホルダを有することを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の電池パック。
  5. 　前記第１電池はニッケルカドミウム電池、又はチタン酸リチウムを含む負極を備える非水電解質二次電池であることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の電池パック。
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