WO2025254016A1 - 二次電池の冷却システムおよび二次電池システム - Google Patents

二次電池の冷却システムおよび二次電池システム

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WO2025254016A1
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flow path
unit
secondary battery
temperature
cooling
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知寿 若杉
忠伸 植田
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Toyota Central R&D Labs Inc
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Toyota Central R&D Labs Inc
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Definitions

  • the present invention relates to a cooling system for a secondary battery and a secondary battery system.
  • each of the multiple battery modules (secondary batteries) is connected to a heat sink via a heat pipe.
  • a cooling water passage is formed within the heat sink, through which coolant cooled by a radiator flows.
  • the secondary battery which heats up during charging and discharging, is cooled by the heat sink through which coolant flows.
  • the vaporized low-boiling-point medium is cooled and liquefied in a cooling unit, and then cools the battery again.
  • a cooling unit When cooling by vapor heat transport, there is a risk that the low-boiling-point medium liquid will run out and dry out when the battery is under high heat load. In this case, the mismatch between the heat generation amount of the battery and the amount of low-boiling-point medium liquid supplied will cause the battery temperature to rise.
  • the battery temperature drops when the battery is under low load, making smooth warm-up desirable.
  • the present invention has been made to solve at least some of the above-mentioned problems, and aims to provide a cooling method that has good robustness against environmental disturbances and input fluctuations for secondary batteries.
  • the present invention has been made to solve at least some of the above-mentioned problems, and can be realized in the following forms.
  • a cooling system for a secondary battery includes: a liquid flow path for moving a liquid refrigerant vertically downward, the liquid flow path being formed by a plate-like member having a pair of surfaces and allowing the liquid refrigerant to move on or inside the liquid flow path, with the secondary battery in contact with one of the pair of surfaces; a gas flow path for moving a gas refrigerant vertically upward, the gas flow path being adjacent to the other of the pair of surfaces of the liquid flow path and allowing refrigerant to move between the gas flow path and the liquid flow path via the other surface; a cooling unit located vertically above the liquid flow path and the gas flow path and cooling the gas refrigerant to liquid; and a heating unit located vertically below the liquid flow path and the gas flow path and heating the liquid refrigerant to gas.
  • the liquid refrigerant moving on the surface or inside of the liquid flow path in contact with the secondary battery vaporizes and flows into the gas flow path due to heat exchange with the secondary battery, which generates heat through charging and discharging.
  • the gas refrigerant that flows into the gas flow path moves vertically upward within the gas flow path and is cooled by the cooling unit.
  • the cooled gas refrigerant condenses and moves vertically downward again through the liquid flow path, cooling the secondary battery.
  • the liquid refrigerant that does not vaporize due to heat exchange with the secondary battery moves vertically downward and is heated by the heating unit.
  • the heated liquid refrigerant vaporizes and moves vertically upward through the liquid flow path.
  • the liquid refrigerant that moves vertically downward is vaporized by the heating unit, so the flow rate of the liquid refrigerant moving on the surface or inside of the liquid flow path increases by the amount of refrigerant vaporized by the heating unit.
  • the vapor mass ratio (ratio of vapor flow rate to total weight) of the refrigerant that flows vertically downward without vaporizing due to heat exchange with the secondary battery is low, which prevents dryout from occurring in the liquid flow path even if the secondary battery generates excessive heat.
  • the secondary battery is cooled with good robustness even if the secondary battery generates excessive heat due to environmental disturbances or input fluctuations.
  • the boiling point of the refrigerant may be equal to or higher than 20 degrees Celsius and equal to or lower than 40 degrees Celsius. According to this configuration, when the recommended operating temperature of the secondary battery is approximately 5 degrees Celsius (°C) to 45°C, the boiling point of the refrigerant is operated within the recommended operating temperature, thereby efficiently cooling the secondary battery to within the appropriate battery temperature range.
  • the liquid flow path may be formed from any one of a porous body, urethane foam, and a metal plate having a groove formed on the other surface. This configuration allows the liquid flow path to slow down the speed of the liquid refrigerant moving vertically downward, allowing more of the latent heat of evaporation of the refrigerant condensed by the cooling unit to be used to cool the secondary batteries, thereby improving the efficiency of the entire cooling system.
  • the cooling system of the above aspect may further include a battery temperature acquisition unit that acquires the temperature of the secondary battery, a heating temperature acquisition unit that acquires the temperature of the heating unit, a heat generation amount acquisition unit that acquires the heat generation amount of the secondary battery, and a temperature setting unit that sets the cooling temperature of the cooling unit using the acquired temperature of the secondary battery, the temperature of the heating unit, and the heat generation amount.
  • the vapor quality which is the proportion of vapor in the liquid flow path and the gas flow path, is calculated from the change in the difference between the saturated vapor pressure and the vapor pressure. The change in this difference is determined by the temperature of the secondary battery, the temperature of the heating unit, the amount of heat generated by the secondary battery, and the cooling temperature.
  • the cooling temperature of the cooling unit is set to provide a vapor quality that does not cause dryout. This prevents excessive heat generation in the secondary battery due to depletion of liquid refrigerant vertically below the liquid flow path, where dryout is more likely to occur, and maintains a more uniform temperature throughout the secondary battery.
  • the cooling system of the above aspect may further include a heat exchange medium circulating between the cooling unit and the heating unit, a compression unit that compresses the heat exchange medium discharged from the cooling unit before being supplied to the heating unit, a heat dissipation unit that dissipates heat from the heat exchange medium discharged from the heating unit, and an expansion unit that expands the heat exchange medium discharged from the heat dissipation unit before being supplied to the cooling unit.
  • This configuration forms a refrigeration cycle in which the pressure level of the heat exchange medium supplied to the cooling section is adjusted by the expansion section, and the pressure level of the heat exchange medium supplied to the heating section is adjusted by the compression section.
  • the pressure difference between the heat exchange medium supplied to the cooling section and the heat exchange medium supplied to the heating section is increased or decreased by adjusting the expansion section. Furthermore, the overall pressure of the heat exchange medium is increased or decreased by adjusting the compression section. Furthermore, compared to conventional cooling systems using a circulating water pump, this configuration reduces sensible heat loss from auxiliary equipment, etc., and allows for quick temperature setting of the heating and cooling sections. Furthermore, the high heat transfer coefficient of the two-phase flow between the evaporation of the refrigerant in the heating section and the condensation of the refrigerant in the cooling section enables large-volume heat exchange with a small temperature difference due to the high overall heat transfer coefficient. As a result, the power consumption of the cooling system is reduced without excessively increasing the pressure difference in the refrigeration cycle.
  • the cooling system of the above aspect may further include a heat exchange unit arranged in parallel with the cooling unit and performing heat exchange between the heat exchange medium and the atmosphere; a battery temperature acquisition unit that acquires the temperature of the secondary battery; and a supply destination determination unit that sets the heat exchange unit as the supply destination of the heat exchange medium discharged from the expansion unit when the acquired temperature of the secondary battery is below a temperature threshold, and sets the cooling unit as the supply destination of the heat exchange medium discharged from the expansion unit when the temperature of the secondary battery is equal to or higher than the temperature threshold.
  • This configuration switches the heat exchange medium supply destination based on a constant temperature threshold.
  • the cooling system of the above aspect may further include a current acquisition unit that acquires a current of the secondary battery, a vapor pressure acquisition unit that acquires a vapor pressure of the gas flow path, and a bypass flow path that is arranged in parallel with the heating unit and through which the heat exchange medium can flow, and the supply destination determination unit may set the supply destination of the heat exchange medium discharged from the compression unit to the heating unit when the temperature of the secondary battery is equal to or higher than the temperature threshold and the vapor pressure is equal to or higher than a pressure threshold determined according to the current, and may set the supply destination of the heat exchange medium discharged from the compression unit to the bypass flow path when the vapor pressure is less than the pressure threshold.
  • the saturation temperature of the refrigerant is calculated using the acquired current of the secondary battery and the thermal resistance known from the components of the liquid flow path.
  • the vapor pressure at the saturation temperature is used as the pressure threshold. If the acquired vapor pressure is high, the liquid refrigerant is insufficient, causing the vapor pressure temperature to rise. On the other hand, if the acquired vapor pressure is equal to or less than the pressure threshold, this indicates that the flow rate of the liquid refrigerant is sufficient. If the flow rate of the liquid refrigerant is sufficient, the heat exchange medium is not used to heat the refrigerant in the heating unit, but is instead routed through the bypass flow path, thereby reducing the power required for heating. This reduces the power consumed to cool the secondary battery.
  • the present invention can be realized in various forms, such as a cooling system for a secondary battery, a secondary battery system, an electric vehicle, a cooling method for a secondary battery, a system including these devices, a computer program for executing these devices, a server device for distributing this computer program, and a non-transitory storage medium storing the computer program.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of a temperature change in a secondary battery when dryout occurs.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of the maximum and minimum temperature difference of the secondary battery according to the C rate during discharge.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of temperature changes during discharge at a C rate of 2C.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of temperature changes during discharge at a C rate of 2C.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of temperature changes in a secondary battery during discharge at a C rate of 2C.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of temperature changes in a secondary battery during discharge at a C rate of 2C.
  • FIG. 2 is a Mollier diagram of the refrigeration cycle according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic block diagram of a thermal circuit in the secondary battery system.
  • FIG. 10 is a schematic block diagram of a secondary battery system during warm-up according to a second embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic block diagram of a secondary battery system according to a second embodiment during cooling.
  • FIG. 10 is a schematic block diagram of a secondary battery system according to a second embodiment during cooling.
  • FIG. 10 is a Mollier diagram of a refrigeration cycle during warm-up in the second embodiment.
  • FIG. 10 is a Mollier diagram of a refrigeration cycle during cooling in the second embodiment.
  • 10 is a flowchart of a control method for a cooling system according to a second embodiment. 10 is a sub-flowchart of the heating setting process.
  • First Embodiment Fig. 1 is a block diagram of a secondary battery system 100 according to one embodiment of the present invention.
  • the secondary battery system 100 of this embodiment is used as a power source for a battery-powered vehicle or the like.
  • the secondary battery system 100 includes a plurality of stacked secondary batteries BT and a cooling system 101 that cools the plurality of secondary batteries BT.
  • Fig. 1 shows one secondary battery BT among the plurality of secondary batteries BT and components near the secondary battery BT.
  • the secondary battery system 100 comprises a secondary battery BT, a storage section 30 that stores the secondary battery BT and a refrigerant 50 that cools the secondary battery BT, a liquid flow path (liquid flow path) 40 that extends vertically within the storage section 30, a cooling section 10 that is positioned vertically above the liquid flow path 40 and in contact with the liquid flow path 40, a heating section 20 that is positioned vertically below the liquid flow path 40 and in contact with the liquid flow path 40, and a heat transfer section circulating between the cooling section 10 and the heating section 20.
  • a liquid flow path (liquid flow path) 40 that extends vertically within the storage section 30
  • a cooling section 10 that is positioned vertically above the liquid flow path 40 and in contact with the liquid flow path 40
  • a heating section 20 that is positioned vertically below the liquid flow path 40 and in contact with the liquid flow path 40
  • a heat transfer section circulating between the cooling section 10 and the heating section 20 circulating between the cooling section 10 and the heating section 20.
  • the heat exchange device includes a heat exchange medium 80, a compression unit 70 that compresses the heat exchange medium 80, a heat dissipation unit 60 that dissipates heat from the heat exchange medium 80, an expansion unit 65 that expands the heat exchange medium 80, a first temperature sensor (battery temperature acquisition unit) SS1 that detects the battery temperature of the secondary battery BT, a second temperature sensor (heating temperature acquisition unit) SS2 that detects the heating temperature by the heating unit 20, and a control unit (temperature setting unit) 90 that controls the compression of the heat exchange medium 80 by the compression unit 70.
  • the secondary battery BT is cooled and warmed up by vapor heat transport using the latent heat of evaporation of the refrigerant 50.
  • the refrigerant 50 is heated by the heating unit 20, thereby increasing the flow rate of the refrigerant 50 circulating within the housing unit 30 and improving the cooling performance of the secondary battery BT.
  • the secondary battery BT is, for example, a lithium ion battery.
  • the storage unit 30 forms a sealed space that contains multiple secondary batteries BT and a refrigerant 50.
  • the storage unit 30 contains multiple secondary batteries BT spaced apart along the X-axis shown in FIG. 1, which is the stacking direction.
  • the Cartesian coordinate system CS shown in FIG. 1 is composed of an X-axis parallel to the stacking direction, a Z-axis parallel to the vertical direction, and a Y-axis parallel to the depth direction and perpendicular to the X-axis and Z-axis.
  • the Cartesian coordinate system CS shown in FIG. 1 corresponds to the Cartesian coordinate system CS shown in FIG. 2 and subsequent figures.
  • the Cartesian coordinate system CS applies to the relative positions of the storage unit 30, heating unit 20, and cooling unit 10, and is unrelated to the relative positions of the compression unit 70, expansion unit 65, control unit 90, etc.
  • Each of the spaced-apart secondary batteries BT is a battery cell having a rectangular surface parallel to the YZ plane and a thickness parallel to the X axis.
  • a liquid flow path 40 having a surface parallel to the YZ plane is formed on the positive and negative X-axis sides of each secondary battery BT.
  • FIG. 1 only shows the liquid flow path 40 located on the positive X-axis side of one secondary battery BT.
  • the liquid flow path 40 is formed from a porous material. Therefore, liquid refrigerant 50 is widely distributed within the liquid flow path 40 due to capillary action. In other words, the liquid flow path 40 forms a flow path within itself for liquid refrigerant 50 to move vertically downward. As shown in FIG.
  • the liquid flow path 40 is formed from a plate-shaped member having a pair of surfaces parallel to the YZ plane perpendicular to the X axis.
  • the negative X-axis surface of the pair of surfaces is in contact with the positive X-axis surface of the secondary battery BT.
  • the storage section 30 has a gas flow path 31 adjacent to the surface of the pair of surfaces of the liquid flow path 40 on the positive X-axis side.
  • the gas flow path 31 contacts the cooling section 10 at its upper vertical position and the heating section 20 at its lower vertical position.
  • the gas refrigerant 50 can move vertically upward.
  • the refrigerant 50 can also move between the gas flow path 31 and the liquid flow path 40.
  • the cooling unit 10 is disposed vertically above the storage unit 30.
  • a low-temperature heat exchange medium 80 expanded by the expansion unit 65 flows within the cooling unit 10.
  • the refrigerant 50 is cooled by heat exchange between the low-temperature heat exchange medium 80 in the cooling unit 10 and the refrigerant 50 in the storage unit 30.
  • the heating unit 20 is disposed vertically below the storage unit 30.
  • a high-temperature heat exchange medium 80 compressed by the compression unit 70 flows within the heating unit 20.
  • the refrigerant 50 is heated by heat exchange between the high-temperature heat exchange medium 80 in the heating unit 20 and the refrigerant 50 in the storage unit 30.
  • the secondary battery BT is disposed within the storage unit 30, separated from the heating unit 20 and the cooling unit 10. Therefore, direct heat exchange does not occur between the secondary battery BT and the heating unit 20, or between the secondary battery BT and the cooling unit 10.
  • the refrigerant 50 is a fluorocarbon-based low-boiling-point medium.
  • the boiling point of the refrigerant 50 is set to 20 degrees Celsius (°C). Therefore, when the secondary battery BT generates heat and its temperature exceeds 20°C, the liquid refrigerant 50 in the liquid flow path 40 vaporizes due to the heat of the secondary battery BT. The refrigerant 50 then flows from the liquid flow path 40 to the gas flow path 31 along the direction of the arrow shown in FIG. 1, rises within the gas flow path 31, and is cooled by the cooling unit 10. The cooled and condensed liquid refrigerant 50 again flows vertically downward within the liquid flow path 40.
  • the secondary battery BT is cooled by the vapor heat transport of the refrigerant 50.
  • a portion of the liquid refrigerant 50 does not vaporize, but comes into contact with the heating unit 20 located vertically below, and is vaporized by heating by the heating unit 20.
  • Figure 2 is an explanatory diagram of the changes in the liquid refrigerant 50 contained within the liquid flow path 40.
  • Figures 2(a) to 2(c) show, with diagonal hatching, an image of the refrigerant 50 within the liquid flow path 40 when a vehicle equipped with the secondary battery system 100 is operated, stopped, and then started again.
  • Figure 2(a) shows the refrigerant 50 within the liquid flow path 40 during operation.
  • Figure 2(b) shows the refrigerant 50 within the liquid flow path 40 when the vehicle is stopped after operation.
  • Figure 2(c) shows the refrigerant 50 within the liquid flow path 40 when the vehicle is started again after being stopped.
  • the cooling unit 10 cools the refrigerant 50 in the storage unit 30 through the circulation of the heat exchange medium 80, thereby cooling the secondary battery BT, which generates heat during operation. Due to vapor heat transport, a sufficient amount of liquid refrigerant 50 is contained in the liquid flow path 40.
  • the circulation of the heat exchange medium 80 stops. While some of the heat exchange medium 80 is retained in the liquid flow path 40 when the vehicle is stopped, the heat exchange medium 80 that is not retained does not contribute to vapor heat transport. This repeated operation and stoppage reduces the amount of refrigerant 50 contained in the liquid flow path 40, as shown in FIG. 2(b).
  • the secondary battery BT is then operated with a reduced amount of refrigerant 50 in the liquid flow path 40, there is a risk of dryout or dry patches occurring below the liquid flow path 40, where the liquid refrigerant 50 is not readily distributed, as shown in FIG. 2(c).
  • the liquid refrigerant 50 that falls without vaporizing is heated by the heating unit 20 and vaporizes. This increases the flow rate of the refrigerant 50 circulating through the liquid flow path 40 and the gas flow path 31, thereby suppressing the occurrence of dry outs and dry patches.
  • FIG 3 is an explanatory diagram of the temperature change of the secondary battery BT when dryout occurs.
  • Figure 3 shows the temperature changes T1 and T2 of the secondary battery BT when the secondary battery BT is under a high thermal load.
  • the temperature change T1 shown by the solid line, represents the temperature change at the top of the secondary battery BT where dryout has not occurred.
  • the temperature change T2 at the location where dryout has occurred rises sharply after about 15 minutes have passed. As such, when dryout occurs, the temperature of the secondary battery BT rises sharply, which may result in deterioration of the secondary battery BT.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of the maximum and minimum temperature difference of the secondary battery BT according to the C-rate during discharge.
  • the maximum and minimum temperature difference shown in FIG. 4 is the difference between the maximum and minimum temperatures measured at 10 locations (50 locations in total) equally spaced along the vertical direction of each secondary battery BT in a secondary battery system 100 in which five secondary batteries BT are stacked in a housing section 30.
  • the temperature differences ⁇ T1_1C, ⁇ T2_1C, and ⁇ T3_1C are the temperature differences of the secondary battery system 100 of this embodiment when the C-rate is 1C, 2C, and 3C, respectively.
  • the temperature difference ⁇ T2_2C is the temperature difference when the heating section 20 of the secondary battery system 100 is not heating when the C-rate is 2C.
  • the temperature differences ⁇ T3_1C and ⁇ T3_2C are the temperature differences during cooling of the secondary battery system of the comparative example when the C-rate is 1C and 2C.
  • a liquid-cooling system using coolant is used.
  • 5 mm resin plates are placed between the five secondary batteries BT, and cooling water flows vertically below the secondary batteries BT within the housing section 30 of this embodiment.
  • the temperature difference ⁇ T1_2C of the secondary battery system 100 during discharge at a C-rate of 2C was 6.4°C, lower than the temperature difference ⁇ T2_2C of 8.9°C when the secondary battery system 100 was not heated by the heating unit 20, and the temperature difference ⁇ T3_2C of 17.4°C in the comparative example.
  • the cooling performance of the secondary battery system 100 of this embodiment was the highest during discharge at a C-rate of 2C.
  • the temperature difference ⁇ T1_1C of the secondary battery system 100 during discharge at a C-rate of 1C was 3.1°C, lower than the temperature difference ⁇ T3_1C of 9.2°C in the comparative example.
  • the temperature difference ⁇ T1_3C of the secondary battery system 100 during discharge at a C-rate of 3C was 12.7°C. Note that in the comparative example during discharge at a C-rate of 3C, the maximum battery temperature exceeded the set upper limit of 45°C, so the maximum and minimum temperature difference was not measured.
  • Figure 5 is an explanatory diagram of the temperature changes in the maximum temperature T1max_C2 (dashed line) and minimum temperature T1min_C2 (solid line) of the secondary battery system 100 during discharge at a C-rate of 2C.
  • Figure 6 is an explanatory diagram of the temperature changes in the maximum temperature T3max_C2 (dashed line) and minimum temperature T3min_C2 (solid line) of the comparative example during discharge at a C-rate of 2C.
  • Each of Figures 5 and 6 shows the time progression of the maximum and minimum temperatures of the temperatures measured at 50 locations.
  • the temperature difference between the maximum and minimum temperatures shown in Figures 5 and 6 is the temperature difference when the SOC (State of Charge) decreases from 96% to 13% during discharge.
  • the maximum temperature T3max_C2 and minimum temperature T3min_C2 increase after decreasing between 10 and 20 minutes of elapsed time.
  • the reason for the temporary decrease in temperature is that the cooling capacity of the cooling system 101 exceeds the heat generation amount of the secondary battery BT.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of the temperature change of the secondary battery BT during discharge at a C rate of 2C.
  • FIG. 7 shows the time progression of the voltage V1_2C (solid line) of the secondary battery BT in the secondary battery system 100 of this embodiment and the voltage V3_2C (dashed line) of the secondary battery BT of the comparative example.
  • the resistance value of the secondary battery BT decreases as the temperature of the secondary battery BT increases. Therefore, the voltage V3_2C of the comparative example, which has a higher temperature than this embodiment, changes higher than the voltage V1_2C of this embodiment at the same current.
  • the fact that the voltage V1_2C of this embodiment changes lower than the voltage V3_2C of the comparative example at the same current indicates that the cooling system 101 of this embodiment suppresses the temperature rise of the secondary battery BT.
  • the compression section 70 shown in FIG. 1 is a compressor that compresses the heat exchange medium 80 discharged from the cooling section 10 before it is supplied to the heating section 20.
  • the heat dissipation section 60 is a radiator that dissipates heat from the heat exchange medium 80 discharged from the heating section 20. In the radiator, a fan blows outside air through tubes through which the heat exchange medium 80 flows.
  • the expansion section 65 is an expansion valve that expands the heat exchange medium 80, the temperature of which has been reduced by the heat dissipation section 60, before it is supplied to the cooling section 10.
  • the expansion section 65 expands the heat exchange medium 80 to a low temperature and low pressure. Therefore, in the cooling system 101 of this embodiment, the cooling section 10 and the heating section 20 respectively function as an evaporator and a condenser in a refrigeration cycle.
  • the control unit 90 sets the pressure level of the heat exchange medium 80, which is compressed to a high temperature and high pressure, by controlling the rotation speed of the compressor motor, which is the compression unit 70.
  • the control unit 90 also sets the pressure level of the heat exchange medium 80, which expands to a low temperature and low pressure, by adjusting the opening degree of the expansion valve, which is the expansion unit 65. Controlling the pressure level by the control unit 90 of this embodiment results in less sensible heat loss and more responsive temperature setting than when the cooling temperature of the cooling unit 10 and the heating temperature of the heating unit 20 are controlled using a conventional circulating water pump.
  • FIG. 8 is a Mollier diagram (p-h (pressure-enT h alpy) diagram) of the refrigeration cycle in this embodiment. If the COP (Coefficient of Performance) of the refrigeration cycle in this embodiment is ⁇ , then cold ( ⁇ ⁇ Wc) and hot ((1 + ⁇ ) ⁇ Wc) are generated relative to the compressor work Wc. The COP of the refrigeration cycle is high, and the power consumption for producing cold to cool the secondary battery BT is small.
  • the control unit 90 shown in FIG. 1 acquires the battery temperature Tb of the secondary battery BT detected by the first temperature sensor SS1, the heating temperature Th of the heating unit 20 detected by the second temperature sensor SS2, and the heat generation amount Qb of the secondary battery BT.
  • the control unit 90 calculates the heat generation amount Qb of the secondary battery BT by acquiring the C rate of the secondary battery BT during charging and discharging, the previously acquired capacity Ah of the secondary battery BT, and the battery resistance Rb of the secondary battery BT.
  • the control unit 90 sets the cooling temperature Tc of the cooling unit 10 by controlling the expansion unit 65 using the battery temperature Tb , the heating temperature Th , and the heat generation amount Qb .
  • the control unit 90 of this embodiment also functions as a heat generation amount acquisition unit that acquires the heat generation amount Qb .
  • FIG. 9 is a schematic block diagram of a thermal circuit in a secondary battery system 100.
  • the cooling unit 10, heating unit 20, and secondary battery BT which are heat sources, and the thermal resistances between each component are shown as a modeled thermal circuit.
  • the cooling unit thermal resistance Kc between the vapor temperature Ts and the cooling temperature Tc of the gas flow path 31 is expressed as in the following formula (1).
  • the secondary battery thermal resistance Kb between the battery temperature Tb and the vapor temperature Ts is expressed as in the following formula (2).
  • the heating unit thermal resistance Kh between the heating temperature Th and the vapor temperature Ts is expressed as in the following formula (3).
  • a c , A b , and A h shown in formulas (1) to (3) are heat transfer areas (m 2 ), and ⁇ c , ⁇ b , and ⁇ h are heat transfer coefficients (W/(m 2 ⁇ K)).
  • Equation (6) V is the spatial volume ( m3 ) within the accommodating unit 30 excluding the secondary battery BT and the liquid flow path 40.
  • R is the gas constant (J/(mol ⁇ K)).
  • ⁇ P is the differential pressure obtained by subtracting the saturated vapor pressure from the vapor pressure Ps within the accommodating unit 30.
  • the heat generation amount Qb of the secondary battery BT in the following formula (7) is calculated from the C rate, the capacity Cap, and the battery resistance Rb , as described above.
  • a vapor quality x out is given that prevents dryout of the refrigerant 50 in the liquid flow path 40.
  • the heat ratio (Q b /Q c ) between the gas flow path 31 and the heating unit 20 is x out : (1 - x out ), and the temperature difference ⁇ T b is expressed as in the following formula (9) from the following formula (8).
  • the cooling temperature Tc is expressed by equation (10) below.
  • the temperature difference ⁇ Tc is expressed by equation (11) below.
  • the cooling temperature Tc that satisfies the following relational expression (12) is set.
  • the set cooling temperature Tc is the temperature of the cooling section 10 that prevents dryout from occurring in the liquid flow path 40.
  • the cooling unit 10 is arranged vertically above the liquid flow path 40 and the gas flow path 31, and the heating unit 20 is arranged vertically below the liquid flow path 40 and the gas flow path 31.
  • the liquid flow path 40 of the plate-shaped member contacts the secondary battery BT on the surface on the negative X-axis side and contacts the gas flow path 31 on the surface on the positive X-axis side.
  • the liquid refrigerant 50 moving inside the liquid flow path 40 in contact with the secondary battery BT vaporizes and flows into the gas flow path 31 through heat exchange with the secondary battery BT, which generates heat through charging and discharging.
  • the gas refrigerant 50 flowing into the gas flow path 31 moves vertically upward through the gas flow path 31 and is cooled by the cooling unit 10.
  • the cooled gas refrigerant 50 condenses and moves vertically downward again through the liquid flow path 40 to cool the secondary battery BT.
  • Liquid refrigerant 50 that does not vaporize due to heat exchange with the secondary battery BT moves vertically downward and is heated by the heating unit 20.
  • the heated liquid refrigerant 50 vaporizes and moves vertically upward through the liquid flow path 40.
  • the liquid refrigerant 50 that moves vertically downward is vaporized by the heating unit 20, so the flow rate of the liquid refrigerant 50 moving inside the liquid flow path 40 increases by the amount of refrigerant 50 vaporized by the heating unit 20.
  • the secondary battery BT By increasing the amount of refrigerant 50 flowing inside the accommodating unit 30, air bubbles that form dry patches due to a temperature rise in the secondary battery BT are removed. Furthermore, because the vapor mass ratio (the ratio of liquid flow rate to total weight) of the refrigerant 50 that flows vertically downward without vaporizing due to heat exchange with the secondary battery BT is reduced, dryout in the liquid flow path 40 is suppressed even if the heat generated by the secondary battery BT becomes excessively large. As a result, even if the secondary battery BT generates excessive heat due to environmental disturbances or input fluctuations, the secondary battery BT is cooled with good robustness.
  • the boiling point of the refrigerant 50 in this embodiment is set to 20°C.
  • the recommended operating temperature of the secondary battery BT in this embodiment is approximately 5°C to 45°C.
  • the liquid flow path 40 is formed from a porous material. Therefore, the porous liquid flow path 40 can slow the speed at which the liquid refrigerant 50 moves vertically downward within itself. As a result, the latent heat of evaporation of the refrigerant 50 condensed by the cooling unit 10 can be used to a greater extent to cool the secondary battery BT, improving the efficiency of the entire cooling system 101.
  • control unit 90 of this embodiment controls the expansion unit 65 to set the cooling temperature Tc of the cooling unit 10 using the battery temperature Tb of the secondary battery BT, the heating temperature Th of the heating unit 20, and the heat generation amount Qb of the secondary battery BT .
  • the vapor quality xout which is the proportion of vapor of the refrigerant 50 in the liquid flow path 40 and the gas flow path 31, is calculated from a change in the differential pressure ⁇ P, which is the difference between the saturated vapor pressure and the vapor pressure.
  • the change in the differential pressure ⁇ P is determined by the battery temperature Tb of the secondary battery BT, the heating temperature Th , the heat generation amount Qb of the secondary battery BT, and the cooling temperature Tc .
  • the cooling temperature Tc of the cooling unit 10 is set to a value that results in a vapor quality xout that does not cause dryout. This suppresses excessive heat generation in the secondary battery BT due to depletion of the liquid refrigerant 50 in the vertically lower portion of the liquid flow path 40, where dryout is likely to occur, and maintains a more uniform temperature throughout the secondary battery BT.
  • the compression section 70 compresses the heat exchange medium 80 discharged from the cooling section 10 before it is supplied to the heating section 20.
  • the heat dissipation section 60 dissipates heat from the heat exchange medium 80 discharged from the heating section 20.
  • the expansion section 65 lowers the temperature of the heat exchange medium 80 by the heat dissipation section 60 and expands the heat exchange medium 80 before it is supplied to the cooling section 10.
  • a refrigeration cycle is formed in which the pressure level of the heat exchange medium 80 supplied to the cooling section 10 is adjusted by the expansion section 65, and the pressure level of the heat exchange medium 80 supplied to the heating section 20 is adjusted by the compression section 70.
  • adjustment of the expansion section 65 increases or decreases the pressure difference between the heat exchange medium 80 supplied to the cooling section 10 and the heat exchange medium 80 supplied to the heating section 20. Further, adjustment of the compression section 70 increases or decreases the pressure of the entire heat exchange medium 80. Furthermore, in this embodiment, compared to conventional cooling using a circulating water pump, there is less sensible heat loss from auxiliary equipment, etc., and the temperatures of the heating unit 20 and cooling unit 10 are set with high response. Furthermore, because the heat transfer coefficient of the two-phase flow during the evaporation of the refrigerant 50 by the heating unit 20 and the condensation of the refrigerant 50 by the cooling unit 10 is high, the high overall heat transfer coefficient enables large-volume heat exchange with a small temperature difference. As a result, the power consumption of the cooling system 101 is reduced without excessively increasing the pressure difference in the refrigeration cycle of this embodiment.
  • Second Embodiment 10 to 12 are schematic block diagrams of a secondary battery system 100a of the second embodiment.
  • the secondary battery system 100a of the second embodiment differs from the secondary battery system 100 of the first embodiment in that it includes a heat exchanger 66 arranged in parallel with the cooling unit 10 and a bypass flow path FP arranged in parallel with the heating unit 20 with respect to the flow path through which the heat exchange medium 80 flows, and in that the supply destination of the heat exchange medium 80 discharged from the expansion unit 65 and the supply destination of the heat exchange medium 80 discharged from the compression unit 70 are switched between warming up and cooling down the secondary battery BT. Therefore, in the second embodiment, only the configuration and control that are different from those of the first embodiment will be described, and a description of the configuration and control that are the same as those of the first embodiment will be omitted.
  • the secondary battery system 100a further includes a heat exchanger 66 arranged in parallel with the cooling unit 10 to exchange heat between the heat exchange medium 80 and the atmosphere, a bypass flow path FP arranged in parallel with the heating unit 20, a pressure sensor (vapor pressure acquisition unit) SS3 that detects the vapor pressure Ps within the storage unit 30, an ammeter (current acquisition unit) SS4 that detects the current Ib flowing through the secondary battery BT, and four three-way valves V1 to V4.
  • FIG. 10 shows a schematic block diagram of the secondary battery system 100a in a connected state during warm-up of the secondary battery BT.
  • FIGS. 10 shows a schematic block diagram of the secondary battery system 100a in a connected state during warm-up of the secondary battery BT.
  • 11 and 12 show schematic block diagrams of the secondary battery system 100a in a connected state during cooling of the secondary battery BT.
  • the first three-way valve V1 opens and closes the connection between the heat exchanger 66 or the cooling unit 10 and the compression unit 70.
  • the second three-way valve V2 opens and closes the connection between the expansion section 65 and the heat exchange section 66 or the cooling section 10.
  • the third three-way valve V3 opens and closes the connection between the compression section 70 and the heating section 20 or the bypass flow path FP.
  • the fourth three-way valve V4 opens and closes the connection between the heating section 20 or the bypass flow path FP and the heat dissipation section 60.
  • the recommended operating temperature for the secondary battery BT in this embodiment is 5°C to 40°C. If charging or discharging is performed when the temperature of the secondary battery BT is too low, the secondary battery BT will deteriorate. For example, when charging or discharging begins in cold regions, or when intermittent discharging occurs due to traffic congestion or the like while the secondary battery BT is not warmed up, the battery temperature Tb of the secondary battery BT may fall below the recommended temperature range. In such cases, the secondary battery system 100a of the second embodiment does not cool the secondary battery BT using the cooling unit 10, but instead warms up the secondary battery BT by heating the heat exchange medium 80 using the heating unit 20 and the heat exchange unit 66 arranged in parallel with the cooling unit 10.
  • the control unit (supply destination setting unit) 90a acquires the battery temperature Tb of the secondary battery BT detected by the first temperature sensor SS1. When the battery temperature Tb is less than a preset temperature threshold Ttar (e.g., 5°C), the control unit 90a sets the supply destination of the heat exchange medium 80 discharged from the expansion unit 65 to the heat exchange unit 66 to warm up the secondary battery BT. As shown in FIG. 10 , the control unit 90a controls the opening and closing of the first three-way valve V1 to connect the heat exchange unit 66 and the compression unit 70, and controls the opening and closing of the second three-way valve V2 to connect the expansion unit 65 and the heat exchange unit 66.
  • Ttar e.g., 5°C
  • the control unit 90a also controls the opening and closing of the third three-way valve V3 to connect the compression unit 70 and the heating unit 20, and controls the opening and closing of the fourth three-way valve V4 to connect the heating unit 20 and the heat dissipation unit 60. During warm-up, the control unit 90a stops the first fan FN1 of the heat dissipation unit 60 and activates the second fan FN2 of the heat exchange unit 66.
  • Figure 13 is a Mollier diagram of the refrigeration cycle during warm-up in the second embodiment.
  • Figure 13 shows the case where the outside air temperature is 0°C.
  • the control unit 90a controls the expansion unit 65 to set the temperature of the heat exchange medium 80 supplied from the expansion unit 65 to the heat exchange unit 66 to -15°C and set the pressure of the heat exchange medium 80 to 0.16 MPa during warm-up.
  • the heat exchange unit 66 heats the heat exchange medium 80 by exchanging heat with outside air that is hotter than the temperature of the heat exchange medium 80 (for example, 0°C).
  • the control unit 90a controls the compression unit 70 to compress the heat exchange medium 80 supplied from the heat exchange unit 66 to the compression unit 70 to a high temperature and high pressure.
  • the compression unit 70 compresses the heat exchange medium 80 supplied to the heating unit 20 so that the temperature of the heat exchange medium 80 is 40°C and the pressure of the heat exchange medium 80 is 1 MPa.
  • the secondary battery BT in the storage unit 30 is warmed by the vapor heat transport of the refrigerant 50 using the 40°C heat exchange medium 80 supplied to the heating unit 20.
  • the control unit 90a sets the supply destination of the heat exchange medium 80 discharged from the expansion unit 65 to the cooling unit 10, thereby cooling the secondary battery BT.
  • the control unit 90a controls the opening and closing of the first three-way valve V1 to connect the cooling unit 10 and the compression unit 70, and controls the opening and closing of the second three-way valve V2 to connect the expansion unit 65 and the cooling unit 10.
  • the control unit 90a stops the second fan FN2.
  • the control unit 90a acquires the vapor pressure Ps of the gas flow path 31 detected by the pressure sensor SS3 and the current Ib flowing through the secondary battery BT detected by the ammeter SS4.
  • the saturation temperature Ts,cal of the refrigerant 50 in the gas flow path 31 is expressed as in the following equation (13) using the relational expression for the secondary battery thermal resistance Kb expressed by the above equation (2) and the battery temperature Tb .
  • the control unit 90a sets the vapor pressure at the saturation temperature Ts,cal as the pressure threshold Ps,tar.
  • the pressure threshold Ps,tar is determined according to the current Ib flowing through the secondary battery BT.
  • the control unit 90a sets the supply destination of the heat exchange medium 80 discharged from the compression unit 70 to the heating unit 20.
  • the control unit 90a controls the opening and closing of the third three-way valve V3 to connect the compression unit 70 and the heating unit 20, and controls the opening and closing of the fourth three-way valve V4 to connect the heating unit 20 and the heat dissipation unit 60.
  • control unit 90a also sets the rotation speed of the first fan FN1 to high rotation N_high, as shown in FIG. 11 .
  • the amount of heat Qc cooled by the cooling unit 10 is the sum of the amount of heat Qb generated by the secondary battery BT and the amount of heat Qh generated by the heating unit 20 .
  • FIG. 14 is a Mollier diagram of the refrigeration cycle during cooling in the second embodiment.
  • FIG. 14 shows a Mollier diagram in a state where the vapor pressure Ps is equal to or greater than the pressure threshold Ps,tar and heating is being performed by the heating unit 20.
  • the control unit 90a controls the expansion unit 65 to set the temperature of the heat exchange medium 80 supplied from the expansion unit 65 to the cooling unit 10 to 15°C and the pressure of the heat exchange medium 80 to 0.48 MPa.
  • the heat exchange medium 80 at 15°C is supplied to the cooling unit 10.
  • the control unit 90a compresses the heat exchange medium 80 supplied from the cooling unit 10 to the compression unit 70 to a high temperature and high pressure.
  • the compression unit 70 compresses the heat exchange medium 80 supplied to the heating unit 20 so that the temperature of the heat exchange medium 80 is 45°C and the pressure of the heat exchange medium 80 is 1.16 MPa.
  • the heat exchange medium 80 at 45° C. supplied to the heating unit 20 heats the inside of the accommodation unit 30.
  • the secondary battery BT is cooled by the vapor heat transport of the refrigerant 50 circulating through the liquid flow path 40 and the gas flow path 31, as in the first embodiment.
  • the control unit 90a sets the supply destination of the heat exchange medium 80 discharged from the compression unit 70 to the bypass flow path FP.
  • the control unit 90a controls the opening and closing of the third three-way valve V3 to connect the compression unit 70 to the bypass flow path FP, and controls the opening and closing of the fourth three-way valve V4 to connect the bypass flow path FP to the heat dissipation unit 60.
  • a state in which the vapor pressure Ps is low indicates a state in which a large amount of liquid refrigerant 50 is present in the storage unit 30, i.e., a state in which the cooling capacity of the cooling system 101a exceeds the heat generation amount Qb of the secondary battery BT.
  • the control unit 90a does not heat the storage unit 30 using the heating unit 20.
  • the control unit 90a sets the rotation speed of the first fan FN1 to low rotation N_low, as shown in FIG. 12 .
  • the amount of heat Qc cooled by the cooling unit 10 is equal to the amount of heat Qb generated by the secondary battery BT.
  • FIG. 15 is a flowchart of a control method for the cooling system 101a according to the second embodiment.
  • the control unit 90a first acquires the battery temperature Tb detected by the first temperature sensor SS1 (step S1).
  • the control unit 90a determines whether the battery temperature Tb is lower than the temperature threshold Ttar (step S2). If it is determined that the battery temperature Tb is lower than the temperature threshold Ttar (step S2: YES), the control unit 90a connects the heat exchange unit 66 and the heating unit 20 so that the heat exchange medium 80 flows between them, thereby warming up the secondary battery BT (step S3).
  • the control unit 90a controls the opening and closing of the four three-way valves V1 to V4 to achieve the connection state shown in FIG. 11.
  • the control unit 90a sets the compression of the heat exchange medium 80 by the compression unit 70 and the expansion of the heat exchange medium 80 by the expansion unit 65 to the pressure levels during warm-up (step S4).
  • the compression unit 70 during warm-up compresses the heat exchange medium 80 so that its temperature is 40°C and its pressure is 1 MPa, as shown in the Mollier diagram of FIG. 13.
  • the expansion unit 65 during warm-up expands the heat exchange medium 80 so that its temperature is -15°C and its pressure is 0.16 MPa.
  • the control unit 90a stops the first fan FN1 of the heat dissipation unit 60 and activates the second fan FN2 of the heat exchange unit 66 (step S5). Thereafter, the control unit 90a determines whether or not to terminate the control flow (step S10). The termination determination is made based on the presence or absence of an input such as the stopping of the vehicle in which the secondary battery system 100a is mounted. If it is determined not to terminate the control flow (step S10: NO), the control unit 90a again determines whether the battery temperature Tb is lower than the temperature threshold value Ttar (step S2).
  • step S2 If it is determined that the battery temperature Tb is equal to or higher than the temperature threshold value Ttar (step S2: NO), the control unit 90a controls the first three-way valve V1 and the second three-way valve V2 so that the expansion unit 65 and the compression unit 70 are connected to the cooling unit 10 (step S6). If the second fan FN2 of the heat exchange unit 66 is operating at this time, the control unit 90a stops the second fan FN2.
  • the control unit 90a sets the compression of the heat exchange medium 80 by the compression unit 70 and the expansion of the heat exchange medium 80 by the expansion unit 65 to the pressure level during cooling (step S7).
  • the compression unit 70 during cooling compresses the heat exchange medium 80 so that its temperature is 45°C and its pressure is 1.16 MPa, as shown in the Mollier diagram of FIG. 14.
  • the expansion unit 65 during cooling expands the heat exchange medium 80 so that its temperature is 15°C and its pressure is 0.48 MPa.
  • the control unit 90a then performs the heating setting process (step S8).
  • the control unit 90a acquires the vapor pressure Ps in the storage unit 30 detected by the pressure sensor SS3 (step S81).
  • the control unit 90a determines whether the acquired vapor pressure Ps is less than the pressure threshold Ps,tar (step S82).
  • the pressure threshold Ps,tar is determined according to the current Ib flowing through the secondary battery BT, as shown in the above formula (13).
  • step S82 If it is determined that the vapor pressure Ps is less than the pressure threshold Ps,tar (step S82: YES), the control unit 90a connects the bypass flow path FP so that the heat exchange medium 80 compressed by the compression unit 70 is supplied to the bypass flow path FP (step S83).
  • the control unit 90a controls the third three-way valve V3 to connect the compression unit 70 to the bypass flow path FP, and controls the fourth three-way valve V4 to connect the bypass flow path FP to the heat dissipation unit 60.
  • the control unit 90a sets the rotation speed of the first fan FN1 to high rotation speed N_high and operates the first fan FN1 (step S84). Thereafter, the process of step S9 in FIG. 15, which will be described later, is performed.
  • step S82 If it is determined in the process of step S82 that the vapor pressure Ps is equal to or greater than the pressure threshold Ps,tar (step S82: NO), the control unit 90a connects the heat exchange medium 80 compressed by the compression unit 70 to the heating unit 20 (step S85).
  • the control unit 90a controls the third three-way valve V3 to connect the compression unit 70 and the heating unit 20, and controls the fourth three-way valve V4 to connect the heating unit 20 and the heat dissipation unit 60.
  • the control unit 90a sets the rotation speed of the first fan FN1 to low rotation speed N_low and operates the first fan FN1 (step S86).
  • step S6 the control unit 90a starts charging or discharging the secondary battery BT. If the secondary battery BT is already being charged or discharged, this charging or discharging continues. If it is determined in the processing of step S10 that the control flow should be ended (step S10: YES), the control flow ends.
  • the cooling system 101a for the secondary battery BT of the second embodiment includes a heat exchanger 66 arranged in parallel with the cooling unit 10.
  • a predetermined temperature threshold Ttar e.g., 5°C
  • the control unit 90a assigns the heat exchange medium 80 discharged from the expansion unit 65 to the heat exchanger 66 to warm up the secondary battery BT.
  • the control unit 90a assigns the heat exchange medium 80 discharged from the expansion unit 65 to the cooling unit 10 to cool the secondary battery BT.
  • the supply destination of the heat exchange medium 80 is switched based on the temperature threshold Ttar, which is a constant temperature.
  • a four-way valve is used to switch between high and low temperatures of the heat exchange medium 80. This can easily cause the four-way valve to deteriorate or fail due to thermal shock during switching. Furthermore, in conventional systems, the flow direction of the heat exchange medium 80 is reversed during switching. In contrast, in this embodiment, the temperature of the heat exchange medium 80 when the supply destination is switched is near the temperature threshold Ttar, so thermal shock is small and failures are reduced. Furthermore, in this embodiment, the flow direction of the heat exchange medium 80 does not change before and after switching the heat exchange medium 80, so the response time required for control is shortened.
  • the secondary battery BT By achieving high-response switching, for example, when the secondary battery BT is used as a power source for an automobile, it can be used for intermittent warm-up even during short wait times at traffic lights. Furthermore, even when charging or discharging is initiated during warm-up, the time required to switch the supply destination of the heat exchange medium 80 is short. Therefore, the increase in temperature due to resistance heat generation of the secondary battery BT during switching is suppressed, and cooling of the secondary battery BT begins quickly.
  • the control unit 90a sets the supply destination of the heat exchange medium 80 discharged from the compression unit 70 to the heating unit 20.
  • the control unit 90a sets the supply destination of the heat exchange medium 80 discharged from the compression unit 70 to the bypass flow path FP.
  • the saturation temperature Ts,cal of the refrigerant 50 is calculated using the acquired current Ib of the secondary battery BT and the secondary battery thermal resistance Kb , which is known from the components of the liquid flow path 40.
  • the vapor pressure at the saturation temperature Ts,cal is set to the pressure threshold Ps,tar. If the acquired vapor pressure Ps is high, the liquid refrigerant 50 is insufficient and the vapor pressure temperature is rising. On the other hand, if the acquired vapor pressure Ps is equal to or less than the pressure threshold Ps,tar, this indicates that the flow rate of the liquid refrigerant 50 is sufficient. When the flow rate of the liquid refrigerant 50 is sufficient, the heat exchange medium 80 is passed through the bypass flow path FP without being heated by the heating unit 20 using the heat exchange medium 80, thereby reducing the power required for heating the refrigerant 50. This reduces the power consumed for cooling the secondary battery BT.
  • the secondary battery system 100, 100a and the cooling system 101, 101a for the secondary battery BT have been described.
  • the secondary battery system and the cooling system can be modified as long as a cooling unit is disposed vertically above the liquid flow path 40 and the gas flow path 31, a heating unit is disposed vertically below the liquid flow path 40, and the secondary battery BT is cooled by vapor heat transport using the refrigerant 50.
  • the number of secondary batteries BT disposed in the housing 30 and the shapes and sizes of the liquid flow path 40 and the gas flow path 31 can be modified.
  • a fluorocarbon-based medium with a boiling point of 20°C is used as the refrigerant 50
  • a boiling point higher or lower than 20°C may be used, and a heat medium other than a fluorocarbon-based medium may also be used.
  • the boiling point of the refrigerant 50 is preferably 20°C or higher and 40°C or lower.
  • the liquid flow path 40 can be deformed within the range of a plate-like member on or within which the liquid refrigerant 50 can move.
  • the liquid flow path 40 may be formed from urethane foam, or from a metal plate with grooves formed on the surface that contacts the gas flow path 31.
  • the liquid flow path 40 may also be urethane foam or sandblasted onto the surface of the secondary battery BT.
  • the cooling system 101 of the first embodiment includes the first temperature sensor SS1, the second temperature sensor SS2, and the control unit 90, these may not be included.
  • the cooling system 101 does not need to be controlled using temperatures detected by the temperature sensors SS1 and SS2.
  • the secondary battery system and the cooling system can be modified to the extent that heating by the heating unit 20 increases the amount of refrigerant 50 circulating within the storage unit 30, thereby improving cooling capacity.
  • the refrigerant is heated and cooled by the heat exchange medium 80 circulating between the heating unit 20 and the cooling unit 10.
  • the temperature of the refrigerant 50 may be adjusted by heating by the heating unit, which is a heater, and cooling by the cooling unit 10 using circulating coolant.
  • a radiator for an automobile equipped with a secondary battery BT is used as the heat dissipation unit 60, but devices other than a radiator may also be used.
  • the expansion unit 65 may be a device other than an expansion valve.
  • the compression unit 70 may be a device other than a compressor.
  • the cooling system 101a of the second embodiment warms up the secondary battery BT using the heat exchange medium 80, the system may not necessarily require warming.
  • the cooling system 101a may not include the heat exchanger 66 and may simply warm up the secondary battery BT using the heating unit 20 alone.
  • the control unit 90a of the cooling system 101a implemented two cooling methods for the secondary battery BT: one using the heating unit 20 for heating and one using the bypass flow path FP for cooling the secondary battery BT without heating.
  • the cooling methods do not necessarily have to be divided into multiple types.
  • the control unit 90a may not include the bypass flow path FP, and the heating unit 20 may be a heater, and multiple cooling methods may be implemented by switching between using and not using the heater.
  • the control unit 90a may maintain a constant rotation speed of the first fan FN1 of the heat dissipation unit 60 during cooling.
  • the control unit 90a of the second embodiment may set the pressure threshold Ps,tar without using the current Ib flowing through the secondary battery BT.
  • the pressure threshold Ps,tar may be given as a map function that depends on the temperature and vapor pressure Ps of the refrigerant 50, or may be given as a single, invariant threshold.
  • a cooling system for a secondary battery a liquid flow path for moving a liquid refrigerant vertically downward, the liquid flow path being formed by a plate-like member having a pair of surfaces and allowing the liquid refrigerant to move on or inside the plate-like member, one of the pair of surfaces being in contact with the secondary battery; a gas flow path through which a gas refrigerant moves vertically upward, the gas flow path being adjacent to the other of the pair of surfaces of the liquid flow path, and allowing movement of the refrigerant between the gas flow path and the liquid flow path via the other surface; a cooling unit located vertically above the liquid flow path and the gas flow path, which cools the gas refrigerant to liquid; a heating unit located vertically below the liquid flow path and the gas flow path, which heats the liquid refrigerant to gasify it.
  • the cooling system according to any one of Application Examples 1 to 3, further comprising: a battery temperature acquisition unit that acquires the temperature of the secondary battery; a heating temperature acquisition unit that acquires the temperature of the heating unit; a heat generation amount acquisition unit that acquires a heat generation amount of the secondary battery; a temperature setting unit that sets a cooling temperature of the cooling unit using the acquired temperature of the secondary battery, the temperature of the heating unit, and the amount of heat generated.
  • the cooling system according to any one of Aspects 1 to 4, further comprising: a heat exchange medium circulating between the cooling unit and the heating unit; a compression section that compresses the heat exchange medium discharged from the cooling section before being supplied to the heating section; a heat dissipation unit that dissipates heat of the heat exchange medium discharged from the heating unit; an expansion section that expands the heat exchange medium discharged from the heat dissipation section and before being supplied to the cooling section.
  • the cooling system according to any one of Application Examples 1 to 5, further comprising: a heat exchange unit arranged in parallel with the cooling unit and performing heat exchange between the heat exchange medium and the atmosphere; a battery temperature acquisition unit that acquires the temperature of the secondary battery; a supply destination determination unit that sets the heat exchange unit as the supply destination of the heat exchange medium discharged from the expansion unit when the acquired temperature of the secondary battery is below a temperature threshold, and that sets the cooling unit as the supply destination of the heat exchange medium discharged from the expansion unit when the temperature of the secondary battery is equal to or higher than the temperature threshold.
  • the cooling system according to any one of Aspects 1 to 6, further comprising: a current acquisition unit that acquires a current of the secondary battery; a vapor pressure acquisition unit that acquires the vapor pressure of the gas flow path; a bypass flow path arranged in parallel with the heating unit and through which the heat exchange medium can flow, When the temperature of the secondary battery is equal to or higher than the temperature threshold, the supply destination determination unit When the vapor pressure is equal to or greater than a pressure threshold determined according to the current, a supply destination of the heat exchange medium discharged from the compression unit is set to the heating unit; a bypass flow path as a supply destination of the heat exchange medium discharged from the compression section when the vapor pressure is less than the pressure threshold; [Application Example 8] A secondary battery system, A secondary battery; a liquid flow path for moving a liquid refrigerant vertically downward, the liquid flow path being formed by a plate-like member having a pair of surfaces and allowing the liquid refrigerant to move on or inside the plate-like member,
  • First temperature sensor battery temperature acquisition unit
  • Second temperature sensor heating unit temperature acquisition unit
  • SS3 Pressure sensor (vapor pressure acquisition unit)
  • SS4 Heating temperature T h ... Heating temperature T s ... Steam temperature Ts, cal ... Saturation temperature Ttar ... Temperature threshold V1 ... First three-way valve V2 ... Second three-way valve V3 ... Third three-way valve V4 ... Fourth three-way valve x out ... Steam quality

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Abstract

二次電池の冷却システムは、液体の冷媒が鉛直方向下方に向かって移動するための液体流路であって、一対の面を有し、自身の表面または内側に液体の冷媒が移動可能な板状部材によって形成され、一対の面のうちの一方の面に二次電池が接している液体流路と、気体の冷媒が鉛直方向上方に向かって移動するための気体流路であって、液体流路の一対の面のうちの他方の面と隣接し、他方の面を介して液体流路との間で冷媒の移動が可能な気体流路と、液体流路および気体流路の鉛直方向上方に位置し、気体の冷媒を冷却して液体にする冷却部と、液体流路および気体流路の鉛直方向下方に位置し、液体の冷媒を加熱して気体にする加熱部と、を備える。

Description

二次電池の冷却システムおよび二次電池システム
　本発明は、二次電池の冷却システムおよび二次電池システムに関する。
　電気自動車などのバッテリとして用いられる二次電池が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された二次電池では、複数のバッテリモジュール（二次電池）のそれぞれがヒートパイプを介してヒートシンクに接続されている。ヒートシンク内には、ラジエータにより冷却される冷却水が流れる冷却水通路が形成されている。そのため、充放電時に昇温する二次電池は、内部に冷却水が流れるヒートシンクにより冷却される。
特開平１１－２０４１５１号公報
　特許文献１に記載された液体を用いて熱を移動させる液冷式の冷却方法では、熱媒体としての水の流体比熱が大きく、冷却能力が高い。しかしながら、水の顕熱が大きいため、水を冷却する又は加熱するための熱量が大きくなる。液冷式とは異なる熱媒体に気体を用いた空冷式では、流体比熱が小さく、熱輸送能力が小さい。また、空冷式では、排気熱損失が高い。液冷式および空冷式と異なる冷却方法としての蒸気熱輸送では、電池の発熱温度よりも低い沸点温度を有する低沸点媒体の気化潜熱により電池を冷却する。気化した低沸点媒体は冷却部により冷却されて液化し、再度、電池を冷却する。しかしながら、蒸気熱輸送による冷却では、電池の高熱負荷時に、低沸点媒体の液体が枯渇してドライアウトが発生するおそれがある。この場合に、電池の発熱量と、低沸点媒体の液供給量との不一致により、電池温度が上昇してしまう。電池の冷却とは別に、電池の低負荷時には、電池温度が低下してしまい、スムーズな暖機が望まれている。
　本発明は、上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、二次電池に対する環境外乱や入力変動に対して良好なロバスト性を有する冷却方法を提供することを目的とする。
　本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現できる。
（１）本発明の一形態によれば、二次電池の冷却システムが提供される。この冷却システムは、液体の冷媒が鉛直方向下方に向かって移動するための液体流路であって、一対の面を有し、自身の表面または内側に液体の冷媒が移動可能な板状部材によって形成され、前記一対の面のうちの一方の面に前記二次電池が接している液体流路と、気体の冷媒が鉛直方向上方に向かって移動するための気体流路であって、前記液体流路の前記一対の面のうちの他方の面と隣接し、前記他方の面を介して前記液体流路との間で冷媒の移動が可能な気体流路と、前記液体流路および前記気体流路の鉛直方向上方に位置し、気体の冷媒を冷却して液体にする冷却部と、前記液体流路および前記気体流路の鉛直方向下方に位置し、液体の冷媒を加熱して気体にする加熱部と、を備える。
　この構成によれば、二次電池に接している液体流路の表面または内側を移動している液体の冷媒は、充放電により発熱する二次電池との熱交換により、気化して気体流路へと流れる。気体流路に流れた気体の冷媒は、気体流路内を鉛直方向上方へと移動して冷却部により冷却される。冷却された気体の冷媒は凝縮して、再度、液体流路を鉛直方向下方へと移動して、二次電池を冷却する。二次電池との熱交換により気化しなかった液体の冷媒は、鉛直方向下方へと移動して、加熱部により加熱される。加熱された液体の冷媒は、気化して液体流路を鉛直方向上方へと移動する。本構成では、加熱部の加熱により鉛直方向下方に移動した液体の冷媒が気化するため、液体流路の表面または内側を移動する液体の冷媒の流速は、加熱部の加熱により気化した冷媒の分だけ多くなる。液体流路および気体流路を流れる冷媒の量が増えることにより、二次電池の温度上昇を起因とするドライパッチを形成する気泡が除去される。また、本構成では、二次電池との熱交換により気化せずに鉛直方向下方へと流れる冷媒の蒸気質量比（全重量に対する蒸気流量の比率）が低くなるため、二次電池の発熱が過剰に大きくなっても、液体流路に発生するドライアウトが抑制される。この結果、二次電池に対する環境外乱や入力変動を起因として二次電池の発熱が過剰に大きくなっても、良好なロバスト性を有する二次電池の冷却が行われる。
（２）上記態様の冷却システムにおいて、冷媒の沸点は、摂氏２０度以上４０度以下であってもよい。
　この構成によれば、二次電池の推奨作動温度は摂氏５度（℃）から４５℃程度である場合に、冷媒の沸点が推奨作動温度以内で運用されることで、適正な電池温度範囲内となるように効率的に二次電池が冷却される。
（３）上記態様の冷却システムにおいて、前記液体流路は、多孔質体と、発泡ウレタンと、前記他方の面に溝が形成された金属板とのいずれかで形成されていてもよい。
　この構成によれば、液体流路が鉛直方向下方に移動する液体の冷媒の速度を遅くできるため、冷却部により凝縮された冷媒の蒸発潜熱を二次電池の冷却に多く利用できる。この結果、冷却システム全体の効率が向上する。
（４）上記態様の冷却システムにおいて、さらに、前記二次電池の温度を取得する電池温度取得部と、前記加熱部の温度を取得する加熱温度取得部と、前記二次電池の発熱量を取得する発熱量取得部と、取得された前記二次電池の温度と、前記加熱部の温度と、前記発熱量とを用いて、前記冷却部の冷却温度を設定する温度設定部と、を備えていてもよい。
　この構成によれば、液体流路および気体流路における蒸気の割合である蒸気クオリティは、飽和蒸気圧から蒸気圧の差の変化により算出される。当該差の変化は、二次電池の温度と、加熱部の温度と、二次電池の発熱量と、冷却温度とで決定される。本構成では、ドライアウトが発生しない蒸気クオリティとなる冷却部の冷却温度が設定される。これにより、ドライアウトが発生しやすい液体流路の鉛直方向下方側における液体の冷媒の枯渇による二次電池の発熱過剰が抑制され、二次電池全体の温度がより均一に維持される。
（５）上記態様の冷却システムにおいて、さらに、前記冷却部と前記加熱部とを循環する熱交換媒体と、前記冷却部から排出され、前記加熱部に供給される前の前記熱交換媒体を圧縮する圧縮部と、前記加熱部から排出された前記熱交換媒体の熱を放熱する放熱部と、前記放熱部から排出され、前記冷却部に供給される前の前記熱交換媒体を膨張させる膨張部と、を備えていてもよい。
　この構成によれば、冷却部に供給される熱交換媒体の圧力レベルが膨張部で調整され、加熱部に供給される熱交換媒体の圧力レベルが圧縮部で調整される冷凍サイクルが形成される。そのため、膨張部の調整により、冷却部に供給される熱交換媒体と、加熱部に供給される熱交換媒体との圧力の高低差の拡大および縮小が行われる。また、圧縮部の調整により、熱交換媒体全体の圧力の上昇および下降が行われる。また、本構成では、従来のような循環水ポンプを用いた冷却と比べて、補機等の顕熱損失が少なく、高応答で加熱部および冷却部の温度が設定される。さらに、加熱部による冷媒の蒸発と、冷却部による冷媒の凝縮とにおける２相流の熱伝達率が高いため、高い熱通過率によって小さい温度差で大量の熱交換が可能になる。この結果、本構成による冷凍サイクルの圧力差を余分に大きくすることなく、冷却システムの消費動力が抑制される。
（６）上記態様の冷却システムにおいて、さらに、前記冷却部と並列に配置され、前記熱交換媒体と大気との間で熱交換を行う熱交換部と、前記二次電池の温度を取得する電池温度取得部と、取得された前記二次電池の温度が温度閾値未満の場合に、前記膨張部から排出された前記熱交換媒体の供給先を前記熱交換部に設定し、前記二次電池の温度が前記温度閾値以上の場合に、前記膨張部から排出された前記熱交換媒体の供給先を前記冷却部に設定する供給先決定部と、を備えていてもよい。
　この構成によれば、一定の温度である温度閾値を基準に熱交換媒体の供給先が切り替えられる。従来のヒートポンプ方式では、４方弁を用いて高温と低温との熱交換媒体が切り替わるため、切り替え時の熱衝撃によって４方弁が劣化しやすく故障するおそれがあった。また、従来では、切り替えによって熱交換媒体の流れる向きが逆に変化していた。それに対し、本構成では、供給先が切り替わる際の熱交換媒体の温度が温度閾値付近であるため熱衝撃が小さく、故障が低減される。また、本構成では、熱交換媒体の切り替え前後において、熱交換媒体の流れる向きが変化しないため、制御に要する応答時間が短くなる。高応答の切り替えの実現により、例えば、二次電池が自動車の動力源として用いられる場合に、信号待ちの短い時間であっても、間欠的暖機としての使用が可能になる。また、暖機途中に充放電を開始する場合であっても、熱交換媒体の供給先の切り替え時間が短いため、切り替え時の二次電池の抵抗発熱による高温化が抑制され、速やかに二次電池の冷却が開始される。
（７）上記態様の冷却システムにおいて、さらに、前記二次電池の電流を取得する電流取得部と、前記気体流路の蒸気圧を取得する蒸気圧取得部と、前記加熱部と並列に配置され、前記熱交換媒体が流通可能なバイパス流路と、を備え、前記供給先決定部は、前記二次電池の温度が前記温度閾値以上のときに、前記蒸気圧が前記電流に応じて決定される圧力閾値以上の場合に、前記圧縮部から排出された前記熱交換媒体の供給先を前記加熱部に設定し、前記蒸気圧が前記圧力閾値未満の場合に、前記圧縮部から排出された前記熱交換媒体の供給先を前記バイパス流路に設定してもよい。
　この構成によれば、取得された二次電池の電流と、液体流路の構成部材から既知である熱抵抗とを用いて、冷媒の飽和温度が算出される。飽和温度における蒸気圧を圧力閾値として、取得された蒸気圧が高い場合には、液体の冷媒が不足して蒸気圧温度が上昇している。一方で、取得された蒸気圧が圧力閾値以下の場合には、液体の冷媒の流量が十分であることを表す。液体の冷媒の流量が十分の場合に、熱交換媒体を用いて加熱部により冷媒を加熱せずに、熱交換媒体をバイパス流路に経由させることで、加熱分の動力が軽減される。これにより、二次電池の冷却のために消費される電力が削減される。
　なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、二次電池の冷却システム、二次電池システム、電気自動車、二次電池の冷却方法、およびこれらの装置を備えるシステム、これら装置を実行するためのコンピュータプログラム、このコンピュータプログラムを配布するためのサーバ装置、コンピュータプログラムを記憶した一時的でない記憶媒体等の形態で実現することができる。
本発明の一実施形態としての二次電池システムのブロック図である。 液流路内に含まれる液体の冷媒の変化についての説明図である。 ドライアウトが発生した場合の二次電池の温度変化の説明図である。 放電時のＣレートに応じた二次電池の最大最小温度差の説明図である。 Ｃレートが２Ｃの放電時における温度変化の説明図である。 Ｃレートが２Ｃの放電時における温度変化の説明図である。 Ｃレートが２Ｃの放電時における二次電池の温度変化の説明図である。 本実施形態における冷凍サイクルのモリエル線図である。 二次電池システムにおける熱回路の概略ブロック図である。 第２実施形態の暖機時の二次電池システムの概略ブロック図である。 第２実施形態の冷却時の二次電池システムの概略ブロック図である。 第２実施形態の冷却時の二次電池システムの概略ブロック図である。 第２実施形態における暖機時の冷凍サイクルのモリエル線図である。 第２実施形態における冷却時の冷凍サイクルのモリエル線図である。 第２実施形態における冷却システムの制御方法のフローチャートである。 加熱設定処理のサブフローチャートである。
＜第１実施形態＞
　図１は、本発明の一実施形態としての二次電池システム１００のブロック図である。本実施形態の二次電池システム１００は、電池自動車などの動力源として使用される。二次電池システム１００は、積層された複数の二次電池ＢＴと、複数の二次電池ＢＴを冷却する冷却システム１０１とを備えている。図１には、複数の二次電池ＢＴのうち、１つの二次電池ＢＴと、当該二次電池ＢＴ付近の構成部品が示されている。
　二次電池システム１００は、図１に示されるように、二次電池ＢＴと、二次電池ＢＴと共に二次電池ＢＴを冷却する冷媒５０を収容している収容部３０と、収容部３０内において鉛直方向に延びる液流路（液体流路）４０と、液流路４０の鉛直方向上方に配置され液流路４０に接する冷却部１０と、液流路４０の鉛直方向下方に配置され液流路４０に接する加熱部２０と、冷却部１０と加熱部２０とを循環する熱交換媒体８０と、熱交換媒体８０を圧縮する圧縮部７０と、熱交換媒体８０の熱を放熱する放熱部６０と、熱交換媒体８０を膨張させる膨張部６５と、二次電池ＢＴの電池温度を検出する第１温度センサ（電池温度取得部）ＳＳ１と、加熱部２０による加熱温度を検出する第２温度センサ（加熱温度取得部）ＳＳ２と、圧縮部７０による熱交換媒体８０の圧縮を制御する制御部（温度設定部）９０とを備えている。本実施形態では、二次電池ＢＴは冷媒５０の蒸発潜熱を利用した蒸気熱輸送により冷却され、暖機される。高負荷時（例えば高Ｃレートの放電時）の二次電池ＢＴが冷却される際に、加熱部２０により冷媒５０を加熱することにより、収容部３０内を循環する冷媒５０の流量を増加させ、二次電池ＢＴの冷却性能を向上させている。
　本実施形態の二次電池ＢＴとして、例えばリチウムイオンなどが用いられる。収容部３０は、複数の二次電池ＢＴと、冷媒５０とを収容した密閉された空間を形成している。収容部３０内には、積層方向である図１に示されるＸ軸に沿って、複数の二次電池ＢＴが間隔を空けて収容されている。なお、図１に示される直交座標系ＣＳは、積層方向に平行なＸ軸と、鉛直方向に平行なＺ軸と、Ｘ軸およびＺ軸に直交する奥行き方向に平行なＹ軸とで構成されている。図１に示される直交座標系ＣＳは、図２以降に示される直交座標系ＣＳと対応している。なお、直交座標系ＣＳは、収容部３０と、加熱部２０と、冷却部１０との位置関係について適用され、圧縮部７０、膨張部６５、および制御部９０等の相対的な位置関係とは無関係である。
　間隔を空けた複数の二次電池ＢＴのそれぞれは、ＹＺ平面に平行な矩形状の面を有し、Ｘ軸に平行な厚さを有する電池セルである。各二次電池ＢＴのＸ軸正方向側およびＸ軸負方向側には、ＹＺ平面に平行な面を有する液流路４０が形成されている。なお、図１には、１つの二次電池ＢＴのＸ軸正方向側に配置された液流路４０のみが図示されている。本実施形態では、液流路４０は、多孔質体で形成されている。そのため、液流路４０内には、毛細管現象により液体の冷媒５０が広く行き渡る。換言すると、液流路４０は、自身の内側に液体の冷媒５０が鉛直方向下方に向かって移動するための流路を形成している。液流路４０は、図１に示されるように、Ｘ軸に直交するＹＺ平面に平行な一対の面を有する板状部材によって形成されている。一対の面のうちのＸ軸負方向側の面は、二次電池ＢＴのＸ軸正方向側の面に接している。
　収容部３０は、図１に示されるように、液流路４０の一対の面のうちのＸ軸正方向側の面に隣接する気体流路３１を有している。気体流路３１は、鉛直方向上方で冷却部１０に接し、鉛直方向下方で加熱部２０に接している。気体流路３１内では、気体の冷媒５０が鉛直方向上方に向かって移動可能である。また、冷媒５０は、気体流路３１と、液流路４０との間で移動可能である。
　冷却部１０は、図１に示されるように、収容部３０の鉛直方向上方に配置されている。冷却部１０内には、膨張部６５により膨張した低温の熱交換媒体８０が流通する。冷却部１０内の低温の熱交換媒体８０と、収容部３０内の冷媒５０との熱交換により、冷媒５０が冷却される。加熱部２０は、収容部３０の鉛直方向下方に配置されている。加熱部２０内には、圧縮部７０により圧縮された高温の熱交換媒体８０が流れる。加熱部２０内の高温の熱交換媒体８０と、収容部３０内の冷媒５０との熱交換により、冷媒５０が加熱される。二次電池ＢＴは、図１に示されるように、加熱部２０および冷却部１０に離間して収容部３０内に配置されている。そのため、二次電池ＢＴと加熱部２０、および、二次電池ＢＴと冷却部１０との間で直接的な熱交換は行われない。
　本実施形態の冷媒５０は、フロン系の低沸点媒体である。本実施形態では、冷媒５０の沸点が摂氏２０度（℃）になるように設定されている。そのため、二次電池ＢＴが発熱して２０℃よりも高温になると、液流路４０内の液体の冷媒５０は、二次電池ＢＴの熱により気化する。その後、冷媒５０は、図１に示される矢印の向きに沿って、液流路４０から気体流路３１に流れて、気体流路３１内を上昇して冷却部１０により冷却される。冷却されて凝縮した液体の冷媒５０は、再度、液流路４０内を鉛直方向下方へと流れる。このように、本実施形態では、冷媒５０の蒸気熱輸送により、二次電池ＢＴが冷却される。液体の冷媒５０の一部は、気化せずに、鉛直方向下方に位置する加熱部２０に接し、加熱部２０による加熱によって気化する。
　図２は、液流路４０内に含まれる液体の冷媒５０の変化についての説明図である。図２（ａ）～（ｃ）には、二次電池システム１００を搭載した自動車が作動した後に、停止し、再度作動した場合における液流路４０内の冷媒５０のイメージが斜線のハッチングにより示されている。図２（ａ）には、作動時の液流路４０内の冷媒５０が示されている。図２（ｂ）には、作動後に停止している際の液流路４０内の冷媒５０が示されている。図２（ｃ）には、停止後に再度作動したした際の液流路４０内の冷媒５０が示されている。
　図２（ａ）に示される作動時には、熱交換媒体８０の循環により、冷却部１０が収容部３０内の冷媒５０を冷却し、作動により発熱する二次電池ＢＴが冷却される。蒸気熱輸送により、液流路４０内には十分な量の液体の冷媒５０が含まれている。自動車が停止すると、熱交換媒体８０の循環が停止する。停止時では熱交換媒体８０は液流路４０内に一部保持されるものの、保持されない熱交換媒体８０は蒸気熱輸送に寄与しない。この作動と停止の繰り返しにより、図２（ｂ）に示されるように液流路４０に含まれる冷媒５０の量は減少する。その後、液流路４０内の冷媒５０が減少した状態で、二次電池ＢＴが作動すると、図２（ｃ）に示されるように、十分な量の冷媒５０が液流路４０に含まれていないため、液体の冷媒５０が行き届きづらい液流路４０の下側でドライアウトやドライパッチが発生するおそれがある。しかし、本実施形態では、気化せずに落下した液体の冷媒５０が、加熱部２０により加熱され気化する。これにより、液流路４０および気体流路３１を循環する冷媒５０の流量が増えるため、ドライアウトやドライパッチの発生が抑制される。
　図３は、ドライアウトが発生した場合の二次電池ＢＴの温度変化の説明図である。図３には、二次電池ＢＴの高熱負荷時の二次電池ＢＴの温度変化Ｔ１，Ｔ２が示されている。実線で示された温度変化Ｔ１は、ドライアウトが発生していない二次電池ＢＴの上部の温度変化を表している。破線で示された温度変化Ｔ２は、ドライアウトが発生している二次電池ＢＴの下部の温度変化を表している。図３に示されるように、ドライアウトが発生している場所の温度変化Ｔ２は、１５分後を過ぎた辺りから急激に上昇している。このように、ドライアウトが発生すると二次電池ＢＴの温度が急上昇し、二次電池ＢＴが劣化するおそれがある。
　図４は、放電時のＣレートに応じた二次電池ＢＴの最大最小温度差の説明図である。図４に示される最大最小温度差は、収容部３０内に５つの二次電池ＢＴが積層された二次電池システム１００において、各二次電池ＢＴの鉛直方向に沿って等間隔に配置された１０箇所（計５０箇所）で測定された温度のうち、最大温度と最小温度との差である。温度差ΔＴ１＿１Ｃ，ΔＴ２＿１Ｃ，ΔＴ３＿１Ｃは、Ｃレートが１Ｃ，２Ｃ，３Ｃのそれぞれの場合における本実施形態の二次電池システム１００の温度差である。温度差ΔＴ２＿２Ｃは、Ｃレートが２Ｃの場合において、二次電池システム１００の加熱部２０による加熱が行われていない状態の温度差である。温度差ΔＴ３＿１Ｃ，ΔＴ３＿２Ｃは、Ｃレートが１Ｃ，２Ｃの場合において、比較例の二次電池システムの冷却時の温度差である。比較例では、冷却水による液冷式が用いられている。比較例では、５つの二次電池ＢＴの間に５ｍｍの樹脂板が配置され、本実施形態の収容部３０内における二次電池ＢＴの鉛直方向下方に冷却水が流れる。
　Ｃレートが２Ｃの放電時における二次電池システム１００の温度差ΔＴ１＿２Ｃは、６．４℃であり、二次電池システム１００で加熱部２０による加熱がない場合の温度差ΔＴ２＿２Ｃの８．９℃、および、比較例の温度差ΔＴ３＿２Ｃの１７．４℃よりも低い。すなわち、Ｃレートが２Ｃの放電時では、３つの最大最小温度差のうち、本実施形態の二次電池システム１００の冷却性能が最も高い。同じように、Ｃレートが１Ｃの放電時のおける二次電池システム１００の温度差ΔＴ１＿１Ｃは、３．１℃であり、比較例の温度差ΔＴ３＿１Ｃの９．２℃よりも低い。Ｃレートが３Ｃの放電時のおける二次電池システム１００の温度差ΔＴ１＿３Ｃは、１２．７℃であった。なお、Ｃレートが３Ｃの放電時の比較例では、電池温度の最大値が設定された上限の４５℃を超えたため、最大最小温度差が測定されなかった。
　図５は、Ｃレートが２Ｃの放電時における二次電池システム１００の最大温度Ｔ１ｍａｘ＿Ｃ２（破線）および最小温度Ｔ１ｍｉｎ＿Ｃ２（実線）の温度変化の説明図である。図６は、Ｃレートが２Ｃの放電時における比較例の最大温度Ｔ３ｍａｘ＿Ｃ２（破線）および最小温度Ｔ３ｍｉｎ＿Ｃ２（実線）の温度変化の説明図である。図５，６のそれぞれには、測定された５０箇所の温度のうちの最大温度と最小温度との時間推移が示されている。
　図５，６に示される最大温度と最小温度との温度差は、ＳＯＣ（State of Charg）が放電時に９６％から１３％まで減少した際の温度差である。図５に示されるように、本実施形態では、最大温度Ｔ３ｍａｘ＿Ｃ２および最小温度Ｔ３ｍｉｎ＿Ｃ２は、経過時間が１０分から２０分の間に減少した後に上昇している。一時的に温度が減少した理由は、冷却システム１０１の冷却能力が二次電池ＢＴの発熱量を上回ったためである。一方で、比較例の最大温度Ｔ３ｍａｘ＿Ｃ２および最小温度Ｔ３ｍｉｎ＿Ｃ２は、図６に示されるように、時間の経過と共に上昇し、最大温度Ｔ３ｍａｘ＿Ｃ２と最小温度Ｔ３ｍｉｎ＿Ｃ２との最大最小の温度差ΔＴ３＿２Ｃは、１７．４℃まで上昇している。
　図７は、Ｃレートが２Ｃの放電時における二次電池ＢＴの温度変化の説明図である。図７には、本実施形態の二次電池システム１００における二次電池ＢＴの電圧Ｖ１＿２Ｃ（実線）と、比較例の二次電池ＢＴの電圧Ｖ３＿２Ｃ（破線）との時間推移が示されている。二次電池ＢＴの抵抗値は、二次電池ＢＴの温度上昇に伴い低下する。そのため、本実施形態よりも温度が高い比較例の電圧Ｖ３＿２Ｃは、同一電流における本実施形態の電圧Ｖ１＿２Ｃよりも高く推移する。すなわち、同一電流における本実施形態の電圧Ｖ１＿２Ｃが比較例の電圧Ｖ３＿２Ｃよりも低く推移することは、本実施形態の冷却システム１０１が二次電池ＢＴの温度上昇を抑制していることを表している。
　図１に示される圧縮部７０は、冷却部１０から排出され、加熱部２０に供給される前の熱交換媒体８０を圧縮するコンプレッサである。放熱部６０は、加熱部２０から排出された熱交換媒体８０の熱を放熱するラジエータである。ラジエータでは、熱交換媒体８０が流れるチューブに対して、ファンにより外気が送風される。膨張部６５は、放熱部６０により温度が低下し、冷却部１０に供給される前の熱交換媒体８０を膨張させる膨張弁である。膨張部６５により、熱交換媒体８０は低温低圧に膨張する。そのため、本実施形態の冷却システム１０１において、冷却部１０と加熱部２０とのそれぞれは、冷凍サイクルにおける蒸発器と凝縮器として機能する。
　制御部９０は、圧縮部７０であるコンプレッサのモータの回転数を制御することにより、高温高圧に圧縮される熱交換媒体８０の圧力レベルを設定する。また、制御部９０は、膨張部６５である膨張弁の開弁度を調整することにより、低温低圧に膨張する熱交換媒体８０の圧力レベルを設定する。本実施形態の制御部９０による圧力レベルの制御により、従来のような循環水ポンプを用いて冷却部１０の冷却温度と加熱部２０の加熱温度とを制御するよりも、顕熱損失が少なく、高応答の温度設定が行われる。
　図８は、本実施形態における冷凍サイクルのモリエル線図（ｐ－ｈ（pressure-enＴhalpy）線図）である。本実施形態における冷凍サイクルのＣＯＰ（Coefficient Of Performance：成績係数）をβとすると、圧縮機の仕事Ｗｃに対して、冷熱（β×Ｗｃ）と、温熱（（１＋β）×Ｗｃ）とが生成される。冷凍サイクルのＣＯＰは高く、二次電池ＢＴを冷却するための冷熱を作り出すための消費動力は小さくなる。本実施形態では、必要な冷熱（β×Ｗｃ）は二次電池ＢＴの発熱量Ｑb（＝（Ｙ・Ｃａｐ）2×Ｒb（Ｙ：Ｃレート、Ｃａｐ（Ａh）：容量、Ｒb（Ω）：二次電池ＢＴの抵抗値））と比較して、加熱部２０による加熱分だけ多く設定することになる。二次電池ＢＴの充放電時の出力Ｐｂａｔ（＝Ｖ×Ｙ・Ｃａｐ，Ｖ：電圧）は、電池発熱量と比較して十分に大きい。そのため、加熱部２０による加熱に必要な動力の増分は、二次電池ＢＴの充放電値の出力Ｐｂａｔと比較して軽微である。すなわち、軽微な動力である加熱部２０による加熱によって、二次電池ＢＴの冷却能力が向上する。
　図１に示される制御部９０は、第１温度センサＳＳ１により検出された二次電池ＢＴの電池温度Ｔbと、第２温度センサＳＳ２により検出された加熱部２０による加熱温度Ｔhと、二次電池ＢＴの発熱量Ｑbとを取得する。制御部９０は、充放電時の二次電池ＢＴのＣレートと、予め取得した二次電池ＢＴの容量Ａhと、二次電池ＢＴの電池抵抗Ｒbとを取得することにより、二次電池ＢＴの発熱量Ｑbを算出する。制御部９０は、電池温度Ｔbと、加熱温度Ｔhと、発熱量Ｑbとを用いて、膨張部６５を制御することにより冷却部１０の冷却温度Ｔcを設定する。なお、本実施形態の制御部９０は、発熱量Ｑbを取得する発熱量取得部としても機能する。
　図９は、二次電池システム１００における熱回路の概略ブロック図である。図９には、熱源となる冷却部１０、加熱部２０、二次電池ＢＴと、各構成間における熱抵抗とがモデル化された熱回路として示されている。図９に示されるように、気体流路３１の蒸気温度Ｔsと冷却温度Ｔcとの冷却部熱抵抗Ｋcは、下記式（１）のように表される。同じように、電池温度Ｔbと蒸気温度Ｔsとの二次電池熱抵抗Ｋbは、下記式（２）のように表される。加熱温度Ｔhと蒸気温度Ｔsとの加熱部熱抵抗Ｋhは、下記式（３）のように表される。
　なお、式（１）～（３）に示されるＡc，Ａb，Ａhは伝熱面積（ｍ2）である。αc，αb，αhは、熱伝達率（Ｗ／（ｍ2・Ｋ））である。
　各熱抵抗Ｋc，Ｋb，Ｋhを流れる熱をそれぞれＱc，Ｑb，Ｑh（Ｗ）とし、各熱抵抗感の温度差をΔＴc，ΔＴb，ΔＴhとすると、下記式（４）の関係から、温度差ΔＴc，ΔＴb，ΔＴhの関係が下記式（５）のように表される。
　ここで、蒸気熱輸送により気体流路３１を流れる冷媒５０について、加熱部２０および液流路４０のそれぞれで気化する冷媒５０の流量をＭh，Ｍb（ｍｏｌ／ｓ）とし、冷却部１０で液化する冷媒５０の流量をＭc（ｍｏｌ／ｓ）とすると、下記式（６）の関係が導かれる。式（６）におけるＶは、収容部３０内で二次電池ＢＴおよび液流路４０を除いた空間容積（ｍ3）である。Ｒは気体定数（Ｊ／（ｍｏｌ・Ｋ））である。δＰは、収容部３０内の蒸気圧Ｐsから飽和蒸気圧を差し引いた差圧である。
　上記式（６）における差圧δＰがゼロよりも大きい場合に、蒸気圧Ｐsが上昇する。差圧δＰがゼロよりも小さい場合に、冷却余剰となり加熱部２０の上面に液体の冷媒５０が滞留する。差圧δＰがゼロの場合に、液体の冷媒５０が全て気化している。
　予め設定された二次電池ＢＴの目標温度を電池温度Ｔbとすることで、下記式（７）の関係が成立する。下記式（７）における二次電池ＢＴの発熱量Ｑbは、上述したように、Ｃレートと、容量Ｃａｐと、電池抵抗Ｒbとから算出される。
　本実施形態では、液流路４０で冷媒５０のドライアウトが発生しない蒸気クオリティｘoutが与えられる。蒸気クオリティｘoutを用いて、気体流路３１と、加熱部２０の熱量比（Ｑb／Ｑc）は、ｘout：（１－ｘout）となり、下記式（８）から温度差ΔＴbは、下記式（９）のように表される。
　上記式（５）の関係から、冷却温度Ｔcは、下記式（１０）のように表される。下記式（１０）に、上記式（９）の関係を用いることで、温度差ΔＴcは、下記式（１１）のように表される。下記式（１１）を用いて、下記関係式（１２）を満たす冷却温度Ｔcが設定される。設定された冷却温度Ｔcは、液流路４０でドライアウトを発生させないための冷却部１０の温度である。
　以上のように、本実施形態の二次電池ＢＴの冷却システム１０１では、液流路４０および気体流路３１の鉛直方向上方に冷却部１０が配置され、液流路４０および気体流路３１の鉛直方向下方に加熱部２０が配置されている。板状部材の液流路４０は、Ｘ軸負方向側の面で二次電池ＢＴに接し、Ｘ軸正方向側の面で気体流路３１に接している。本実施形態では、二次電池ＢＴに接している液流路４０の内側を移動している液体の冷媒５０は、充放電により発熱する二次電池ＢＴとの熱交換により、気化して気体流路３１へと流れる。気体流路３１に流れた気体の冷媒５０は、気体流路３１を鉛直方向上方へと移動して冷却部１０により冷却される。冷却された気体の冷媒５０は凝縮して、再度、液流路４０を鉛直方向下方へと移動して、二次電池ＢＴを冷却する。二次電池ＢＴとの熱交換により気化しなかった液体の冷媒５０は、鉛直方向下方へと移動して、加熱部２０により加熱される。加熱された液体の冷媒５０は、気化して液流路４０を鉛直方向上方へと移動する。本実施形態では、加熱部２０の加熱により鉛直方向下方に移動した液体の冷媒５０が気化するため、液流路４０の内側を移動する液体の冷媒５０の流速は、加熱部２０の加熱により気化した冷媒５０の分だけ多くなる。収容部３０内を流れる冷媒５０の量が増えることにより、二次電池ＢＴの温度上昇を起因とするドライパッチを形成する気泡が除去される。また、二次電池ＢＴとの熱交換により気化せずに鉛直方向下方へと流れる冷媒５０の蒸気質量比（全重量に対する液流量の比率）が低くなるため、二次電池ＢＴの発熱が過剰に大きくなっても、液流路４０に発生するドライアウトが抑制される。この結果、二次電池ＢＴに対する環境外乱や入力変動を起因として二次電池ＢＴの発熱が過剰に大きくなっても、良好なロバスト性を有する二次電池ＢＴの冷却が行われる。
　また、本実施形態の冷媒５０の沸点が２０℃になるように設定されている。本実施形態における二次電池ＢＴの推奨作動温度は５℃から４５℃程度である。冷媒５０の沸点が推奨作動温度以内の２０℃で運用されることで、冷媒５０の蒸発潜熱を利用した蒸気熱輸送により、効率的に二次電池ＢＴが冷却される。
　また、本実施形態では、液流路４０は、多孔質体で形成されている。そのため、多孔質体の液流路４０が、自身の内部で鉛直方向下方に移動する液体の冷媒５０の速度を遅くできる。そのため、冷却部１０により凝縮された冷媒５０の蒸発潜熱を二次電池ＢＴの冷却に多く利用でき、冷却システム１０１全体の効率が向上する。
　また、本実施形態の制御部９０は、二次電池ＢＴの電池温度Ｔbと、加熱部２０による加熱温度Ｔhと、二次電池ＢＴの発熱量Ｑbとを用いて、膨張部６５を制御することにより冷却部１０の冷却温度Ｔcを設定する。本実施形態では、液流路４０および気体流路３１における冷媒５０の蒸気の割合である蒸気クオリティｘoutは、飽和蒸気圧から蒸気圧を差し引いた差圧δＰの変化により算出される。差圧δＰの変化は、二次電池ＢＴの電池温度Ｔbと、加熱温度Ｔhと、二次電池ＢＴの発熱量Ｑbと、冷却温度Ｔcとで決定される。本実施形態では、ドライアウトが発生しない蒸気クオリティｘoutとなる冷却部１０の冷却温度Ｔcが設定される。これにより、ドライアウトが発生しやすい液流路４０の鉛直方向下方側における液体の冷媒５０の枯渇による二次電池ＢＴの発熱過剰が抑制され、二次電池ＢＴ全体の温度がより均一に維持される。
　また、本実施形態では、圧縮部７０が、冷却部１０から排出され、加熱部２０に供給される前の熱交換媒体８０を圧縮する。放熱部６０が、加熱部２０から排出された熱交換媒体８０の熱を放熱する。膨張部６５は、放熱部６０により温度が低下し、冷却部１０に供給される前の熱交換媒体８０を膨張させる。本実施形態では、冷却部１０に供給される熱交換媒体８０の圧力レベルが膨張部６５で調整され、加熱部２０に供給される熱交換媒体８０の圧力レベルが圧縮部７０で調整される冷凍サイクルが形成される。そのため、膨張部６５の調整により、冷却部１０に供給される熱交換媒体８０と、加熱部２０に供給される熱交換媒体８０との圧力の高低差の拡大および縮小が行われる。また、圧縮部７０の調整により、熱交換媒体８０全体の圧力の上昇および下降が行われる。また、本実施形態では、従来のような循環水ポンプを用いた冷却と比べて、補機等の顕熱損失が少なく、高応答で加熱部２０および冷却部１０の温度が設定される。さらに、加熱部２０による冷媒５０の蒸発と、冷却部１０による冷媒５０の凝縮とにおける２相流の熱伝達率が高いため、高い熱通過率によって小さい温度差で大量の熱交換が可能になる。この結果、本実施形態による冷凍サイクルの圧力差を余分に大きくすることなく、冷却システム１０１の消費動力が抑制される。
＜第２実施形態＞
　図１０から図１２までの各図は、第２実施形態の二次電池システム１００ａの概略ブロック図である。第２実施形態の二次電池システム１００ａでは、第１実施形態の二次電池システム１００と比較して、熱交換媒体８０が流れる流路に対して、冷却部１０と並列に配置された熱交換部６６および加熱部２０と並列に配置されたバイパス流路ＦＰを備える点と、二次電池ＢＴの暖機時と冷却時とにおいて膨張部６５から排出された熱交換媒体８０の供給先および圧縮部７０から排出された熱交換媒体８０の供給先が切り替える点と、が主に異なる。そのため、第２実施形態では、第１実施形態と異なる構成および制御等について説明し、第１実施形態と同じ構成および制御等について説明を省略する。
　図１０～１２に示されるように、二次電池システム１００ａは、第１実施形態の二次電池システム１００に対して、さらに、冷却部１０と並列に配置されて熱交換媒体８０と大気との間で熱交換を行う熱交換部６６と、加熱部２０と並列に配置されたバイパス流路ＦＰと、収容部３０内の蒸気圧Ｐsを検出する圧力センサ（蒸気圧取得部）ＳＳ３と、二次電池ＢＴを流れる電流Ｉbを検出する電流計（電流取得部）ＳＳ４と、４つの三方弁Ｖ１～Ｖ４とを備えている。図１０には、二次電池ＢＴの暖機時における接続状態の二次電池システム１００ａの概略ブロック図が示されている。図１１，１２には、二次電池ＢＴの冷却時における接続状態の二次電池システム１００ａの概略ブロック図が示されている。４つの三方弁Ｖ１～Ｖ４のうちの第１三方弁Ｖ１は、熱交換部６６または冷却部１０と、圧縮部７０との接続を開閉する。第２三方弁Ｖ２は、膨張部６５と、熱交換部６６または冷却部１０との接続を開閉する。第３三方弁Ｖ３は、圧縮部７０と、加熱部２０またはバイパス流路ＦＰとの接続を開閉する。第４三方弁Ｖ４は、加熱部２０またはバイパス流路ＦＰと、放熱部６０との接続を開閉する。
　本実施形態の二次電池ＢＴの作動推奨温度は５℃～４０℃である。二次電池ＢＴの温度が低すぎる場合に充放電が行われると、二次電池ＢＴが劣化する。例えば、寒冷地での充放電の作動開始時、および、二次電池ＢＴが暖まっていない状態における渋滞等による間欠的な放電時には、二次電池ＢＴの電池温度Ｔbが推奨温度の範囲を下回る場合がある。このような場合に、第２実施形態の二次電池システム１００ａは、冷却部１０による二次電池ＢＴの冷却を行わず、加熱部２０と、冷却部１０に並列に配置された熱交換部６６とを利用して熱交換媒体８０を加熱する二次電池ＢＴの暖機を行う。
　制御部（供給先設定部）９０ａは、第１温度センサＳＳ１により検出された二次電池ＢＴの電池温度Ｔbを取得する。制御部９０ａは、電池温度Ｔbが予め設定された温度閾値Ｔｔａｒ（例えば５℃）未満である場合に、膨張部６５から排出された熱交換媒体８０の供給先を熱交換部６６に設定し、二次電池ＢＴを暖機する。図１０に示されるように、制御部９０ａは、熱交換部６６と圧縮部７０とを接続するように第１三方弁Ｖ１を開閉制御し、膨張部６５と熱交換部６６とを接続するように第２三方弁Ｖ２を開閉制御する。また、制御部９０ａは、圧縮部７０と加熱部２０とを接続するように第３三方弁Ｖ３を開閉制御し、加熱部２０と放熱部６０とを接続するように第４三方弁Ｖ４を開閉制御する。暖機時に、制御部９０ａは、放熱部６０が有する第１ファンＦＮ１を停止し、熱交換部６６が有する第２ファンＦＮ２を作動させる。
　図１３は、第２実施形態における暖機時の冷凍サイクルのモリエル線図である。図１３では、外気の温度が０℃の場合が示されている。第２実施形態では、制御部９０ａは、膨張部６５を制御することにより、暖機時に、膨張部６５から熱交換部６６へと供給される熱交換媒体８０の温度を－１５℃に設定し、かつ、熱交換媒体８０の圧力を０．１６ＭＰａに設定する。熱交換部６６は、熱交換媒体８０の温度よりも高温な外気（例えば０℃）との熱交換により、熱交換媒体８０を加熱する。
　制御部９０ａは、圧縮部７０を制御することにより、熱交換部６６から圧縮部７０へと供給される熱交換媒体８０を高温高圧に圧縮する。圧縮部７０は、加熱部２０へと供給される熱交換媒体８０の温度が４０℃、かつ、熱交換媒体８０の圧力が１ＭＰａになるように圧縮する。この結果、加熱部２０に供給される４０℃の熱交換媒体８０により、収容部３０内の二次電池ＢＴは、冷媒５０の蒸気熱輸送により暖機される。
　制御部９０ａは、取得された電池温度Ｔbが温度閾値Ｔｔａｒ以上である場合に、膨張部６５から排出された熱交換媒体８０の供給先を冷却部１０に設定し、二次電池ＢＴを冷却する。制御部９０ａは、冷却部１０と圧縮部７０とを接続するように第１三方弁Ｖ１を開閉制御し、膨張部６５と冷却部１０とを接続するように第２三方弁Ｖ２を開閉制御する。第２ファンＦＮ２が作動している場合には、制御部９０ａは、第２ファンＦＮ２を停止させる。
　さらに、制御部９０ａは、冷却時に、圧力センサＳＳ３により検出された気体流路３１の蒸気圧Ｐsと、電流計ＳＳ４により検出された二次電池ＢＴを流れる電流Ｉbとを取得する。気体流路３１の冷媒５０の飽和温度Ｔｓ，ｃａｌは、上記式（２）で表される二次電池熱抵抗Ｋbの関係式と、電池温度Ｔbとを用いて、下記式（１３）のように表される。
　本実施形態では、制御部９０ａは、飽和温度Ｔｓ，ｃａｌのときの蒸気圧を圧力閾値Ｐｓ，ｔａｒとして設定する。換言すると、圧力閾値Ｐｓ，ｔａｒは、二次電池ＢＴを流れる電流Ｉbに応じて決定される。二次電池ＢＴの冷却時に、取得した蒸気圧Ｐsが予め設定された圧力閾値Ｐｓ，ｔａｒ以上の場合には、制御部９０ａは、圧縮部７０から排出された熱交換媒体８０の供給先を加熱部２０に設定する。制御部９０ａは、圧縮部７０と加熱部２０とを接続するように第３三方弁Ｖ３を開閉制御し、加熱部２０と放熱部６０とを接続するように第４三方弁Ｖ４を開閉制御する。また、制御部９０ａは、この場合に、図１１に示されるように、第１ファンＦＮ１の回転数を高回転Ｎ＿ｈｉｇｈに設定する。加熱部２０により冷媒５０が加熱されている場合には、冷却部１０の冷却熱量Ｑcは、二次電池ＢＴの発熱量Ｑbと、加熱部２０の加熱熱量Ｑhとの和である。
　図１４は、第２実施形態における冷却時の冷凍サイクルのモリエル線図である。図１４には、蒸気圧Ｐsが圧力閾値Ｐｓ，ｔａｒ以上で加熱部２０による加熱が行われている状態のモリエル線図が示されている。図１４に示される加熱部２０により加熱されている冷却時では、制御部９０ａは、膨張部６５を制御することにより、膨張部６５から冷却部１０に供給される熱交換媒体８０の温度を１５℃に設定し、かつ、熱交換媒体８０の圧力を０．４８ＭＰａに設定する。これにより、冷却部１０には、１５℃の熱交換媒体８０が供給される。制御部９０ａは、冷却部１０から圧縮部７０へと供給される熱交換媒体８０を高温高圧に圧縮する。圧縮部７０は、加熱部２０に供給される熱交換媒体８０の温度が４５℃、かつ、熱交換媒体８０の圧力が１．１６ＭＰａになるように圧縮する。これにより、加熱部２０に供給される４５℃の熱交換媒体８０は、収容部３０内を加熱する。液流路４０および気体流路３１を循環する冷媒５０の蒸気熱輸送により、第１実施形態と同じように、二次電池ＢＴが冷却される。
　一方で、冷却時において蒸気圧Ｐsが圧力閾値Ｐｓ，ｔａｒ未満の場合には、制御部９０ａは、圧縮部７０から排出された熱交換媒体８０の供給先をバイパス流路ＦＰに設定する。制御部９０ａは、圧縮部７０とバイパス流路ＦＰとを接続するように第３三方弁Ｖ３を開閉制御し、バイパス流路ＦＰと放熱部６０とを接続するように第４三方弁Ｖ４を開閉制御する。蒸気圧Ｐsが低い状態は、収容部３０内において液体の冷媒５０が多く存在する状態、すなわち、二次電池ＢＴの発熱量Ｑbに対して冷却システム１０１ａの冷却能力が上回っている状態である。この状態では、制御部９０ａは、加熱部２０により収容部３０内を加熱しない。制御部９０ａは、この場合に、図１２に示されるように、第１ファンＦＮ１の回転数を低回転Ｎ＿ｌｏｗに設定する。冷媒５０が加熱されていない場合には、冷却部１０の冷却熱量Ｑcは、二次電池ＢＴの発熱量Ｑbと等しい。
　図１５は、第２実施形態における冷却システム１０１ａの制御方法のフローチャートである。図１５に示される制御フローでは、初めに、制御部９０ａは、第１温度センサＳＳ１により検出された電池温度Ｔbを取得する（ステップＳ１）。制御部９０ａは、電池温度Ｔbが温度閾値Ｔｔａｒよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２）。電池温度Ｔbが温度閾値Ｔｔａｒよりも小さいと判定された場合には（ステップＳ２：ＹＥＳ）、制御部９０ａは、熱交換媒体８０が熱交換部６６と加熱部２０を流れるように接続し、二次電池ＢＴを暖機する（ステップＳ３）。制御部９０ａは、図１１に示される接続状態となるように、４つの三方弁Ｖ１～Ｖ４を開閉制御する。
　制御部９０ａは、圧縮部７０による熱交換媒体８０の圧縮と、膨張部６５による熱交換媒体８０の膨張とを、暖機時の圧力レベルに設定する（ステップＳ４）。本実施形態では、暖機時の圧縮部７０は、図１３のモリエル線図に示されるように、熱交換媒体８０の温度が４０℃、かつ、熱交換媒体８０の圧力が１ＭＰａになるように圧縮する。また、暖機時の膨張部６５は、熱交換媒体８０の温度が－１５℃、かつ、熱交換媒体８０の圧力が０．１６ＭＰａになるように膨張させる。
　制御部９０ａは、放熱部６０が有する第１ファンＦＮ１を停止し、熱交換部６６が有する第２ファンＦＮ２を作動させる（ステップＳ５）。その後、制御部９０ａは、制御フローを終了するか否かを判定する（ステップＳ１０）。終了判定は、二次電池システム１００ａを搭載している車両が停止する等の入力の有無によって判定される。制御フローを終了しないと判定された場合には（ステップＳ１０：ＮＯ）、制御部９０ａは、再度、電池温度Ｔbが温度閾値Ｔｔａｒよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２）。
　電池温度Ｔbが温度閾値Ｔｔａｒ以上であると判定された場合には（ステップＳ２：ＮＯ）、制御部９０ａは、膨張部６５および圧縮部７０が冷却部１０に接続するように、第１三方弁Ｖ１および第２三方弁Ｖ２を制御する（ステップＳ６）。この時に、熱交換部６６の第２ファンＦＮ２が作動している場合には、制御部９０ａは、第２ファンＦＮ２を停止させる。
　制御部９０ａは、圧縮部７０による熱交換媒体８０の圧縮と、膨張部６５による熱交換媒体８０の膨張とを冷却時の圧力レベルに設定する（ステップＳ７）。本実施形態では、冷却時の圧縮部７０は、図１４のモリエル線図に示されるように、熱交換媒体８０の温度が４５℃、かつ、熱交換媒体８０の圧力が１．１６ＭＰａになるように圧縮する。また、冷却時の膨張部６５は、熱交換媒体８０の温度が１５℃、かつ、熱交換媒体８０の圧力が０．４８ＭＰａになるように膨張させる。その後、制御部９０ａは、加熱設定処理を行う（ステップＳ８）。
　図１６は、加熱設定処理のサブフローチャートである。図１６に示される加熱設定サブフローでは、制御部９０ａは、圧力センサＳＳ３により検出された収容部３０内の蒸気圧Ｐsを取得する（ステップＳ８１）。制御部９０ａは、取得した蒸気圧Ｐsが圧力閾値Ｐｓ，ｔａｒ未満であるか否かを判定する（ステップＳ８２）。圧力閾値Ｐｓ，ｔａｒは、上記式（１３）に示されるように、二次電池ＢＴを流れる電流Ｉbに応じて決定される。
　蒸気圧Ｐsが圧力閾値Ｐｓ，ｔａｒ未満であると判定された場合には（ステップＳ８２：ＹＥＳ）、制御部９０ａは、圧縮部７０により圧縮された熱交換媒体８０の供給先がバイパス流路ＦＰになるように接続する（ステップＳ８３）。制御部９０ａは、圧縮部７０とバイパス流路ＦＰとを接続するように第３三方弁Ｖ３を制御し、バイパス流路ＦＰと放熱部６０とを接続するように第４三方弁Ｖ４を制御する。次に、制御部９０ａは、第１ファンＦＮ１の回転数を高回転Ｎ＿ｈｉｇｈに設定して第１ファンＦＮ１を作動させる（ステップＳ８４）。その後、後述する図１５のステップＳ９の処理が行われる。
　ステップＳ８２の処理において、蒸気圧Ｐsが圧力閾値Ｐｓ，ｔａｒ以上であると判定された場合には（ステップＳ８２：ＮＯ）、制御部９０ａは、圧縮部７０により圧縮された熱交換媒体８０の供給先が加熱部２０になるように接続する（ステップＳ８５）。制御部９０ａは、圧縮部７０と加熱部２０とを接続するように第３三方弁Ｖ３を制御し、加熱部２０と放熱部６０とを接続するように第４三方弁Ｖ４を制御する。次に、制御部９０ａは、第１ファンＦＮ１の回転数を低回転Ｎ＿ｌｏｗに設定して、第１ファンＦＮ１を作動させる（ステップＳ８６）。
　図１５のステップＳ８の処理が終わると、制御部９０ａは、二次電池ＢＴの充電または放電を開始する（ステップＳ６）。なお、既に二次電池ＢＴの充放電が行われている場合には、当該充放電が継続される。ステップＳ１０の処理において、制御フローを終了すると判定された場合には（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、制御フローが終了する。
　以上のように、第２実施形態の二次電池ＢＴの冷却システム１０１ａは、冷却部１０と並列に配置された熱交換部６６を備える。制御部９０ａは、電池温度Ｔbが予め設定された温度閾値Ｔｔａｒ（例えば５℃）未満である場合に、膨張部６５から排出された熱交換媒体８０の供給先を熱交換部６６に設定し、二次電池ＢＴを暖機する。制御部９０ａは、取得された電池温度Ｔbが温度閾値Ｔｔａｒ以上である場合に、膨張部６５から排出された熱交換媒体８０の供給先を冷却部１０に設定し、二次電池ＢＴを冷却する。本実施形態では、一定の温度である温度閾値Ｔｔａｒを基準に熱交換媒体８０の供給先が切り替えられる。従来のヒートポンプ方式では、４方弁を用いて高温と低温との熱交換媒体８０が切り替わるため、切り替え時の熱衝撃によって４方弁が劣化しやすく故障するおそれがあった。また、従来では、切り替えによって熱交換媒体８０の流れる向きが逆に変化していた。それに対し、本実施形態では、供給先が切り替わる際の熱交換媒体８０の温度が温度閾値Ｔｔａｒ付近であるため熱衝撃が小さく、故障が低減される。また、本実施形態では、熱交換媒体８０の切り替え前後において、熱交換媒体８０の流れる向きが変化しないため、制御に要する応答時間が短くなる。高応答の切り替えの実現により、例えば、二次電池ＢＴが自動車の動力源として用いられる場合に、信号待ちの短い時間であっても、間欠的暖機としての使用が可能になる。また、暖機途中に充放電を開始する場合であっても、熱交換媒体８０の供給先の切り替え時間が短い。そのため、切り替え時の二次電池ＢＴの抵抗発熱による高温化が抑制され、速やかに二次電池ＢＴの冷却が開始される。
　また、本実施形態の制御部９０ａは、二次電池ＢＴの冷却時に、取得した蒸気圧Ｐsが予め設定された圧力閾値Ｐｓ，ｔａｒ以上の場合には、圧縮部７０から排出された熱交換媒体８０の供給先を加熱部２０に設定する。制御部９０ａは、冷却時において蒸気圧Ｐsが圧力閾値Ｐｓ，ｔａｒ未満の場合には、圧縮部７０から排出された熱交換媒体８０の供給先をバイパス流路ＦＰに設定する。本実施形態では、取得された二次電池ＢＴの電流Ｉbと、液流路４０の構成部材から既知である二次電池熱抵抗Ｋbとを用いて、冷媒５０の飽和温度Ｔｓ，ｃａｌが算出される。飽和温度Ｔｓ，ｃａｌにおける蒸気圧を圧力閾値Ｐｓ，ｔａｒとして、取得された蒸気圧Ｐsが高い場合には、液体の冷媒５０が不足して蒸気圧温度が上昇している。一方で、取得された蒸気圧Ｐsが圧力閾値Ｐｓ，ｔａｒ以下の場合には、液体の冷媒５０の流量が十分であることを表す。液体の冷媒５０の流量が十分の場合に、熱交換媒体８０を用いて加熱部２０により冷媒５０を加熱せずに、熱交換媒体８０をバイパス流路ＦＰに経由させることで、加熱分の動力が軽減される。これにより、二次電池ＢＴの冷却のために消費される電力が削減される。
＜実施形態の変形例＞
　本発明は上記実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。また、上記実施形態において、ハードウェアによって実現されるとした構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されるとした構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。
＜変形例１＞
　上記第１実施形態および第２実施形態では、二次電池システム１００，１００ａおよび二次電池ＢＴの冷却システム１０１，１０１ａの一例について説明した。しかし、二次電池システムおよび冷却システムは、液流路４０および気体流路３１の鉛直方向上方に冷却部が配置され、鉛直方向下方に加熱部が配置され、冷媒５０を利用した蒸気熱輸送により二次電池ＢＴを冷却する範囲で変形可能である。例えば、収容部３０内に配置される二次電池ＢＴの数、液流路４０および気体流路３１の形状や大きさについては変形可能である。冷媒５０として、沸点が２０℃のフロン系媒体が使用されたが、沸点が２０℃よりも高くてもよいし、低くてもよく、フロン系以外の熱媒体が用いられてもよい。冷媒５０の沸点は、２０℃以上４０℃以下が好ましい。
　液流路４０を形成する材料として、上記第１実施形態では、多孔質体が用いられた。しかし、液流路４０は、自身の表面または内側に液体の冷媒５０が移動可能な板状部材の範囲で変形可能である。例えば、液流路４０は、発泡ウレタンで形成されてもよいし、気体流路３１に接する面に溝が形成された金属板で形成されてもよい。液流路４０は、二次電池ＢＴの面に振りかけられた発泡ウレタンやサンドブラストであってもよい。
　上記第１実施形態の冷却システム１０１は、第１温度センサＳＳ１と、第２温度センサＳＳ２と、制御部９０とを備えていたが、これらを備えていなくてもよい。冷却システム１０１は、温度センサＳＳ１，ＳＳ２により検出された温度を用いた制御が行われなくてもよい。二次電池システムおよび冷却システムは、加熱部２０による加熱によって、収容部３０内の冷媒５０の循環量を増加させて冷却能力を向上させる範囲で変形可能である。冷却システム１０１では、加熱部２０と冷却部１０とを循環する熱交換媒体８０により、冷媒の冷却と加熱とが行われた。しかし、ヒータである加熱部による加熱と、循環する冷却水を用いた冷却部１０の冷却により、冷媒５０の温度が調整されてもよい。上記第１実施形態の放熱部６０として、二次電池ＢＴが搭載される自動車のラジエータが用いられたが、ラジエータ以外の装置が用いられてもよい。また、膨張部６５は、膨張弁以外の装置であってもよい。圧縮部７０は、コンプレッサ以外の装置であってもよい。
＜変形例２＞
　上記第２実施形態の冷却システム１０１ａは、熱交換媒体８０を使用して二次電池ＢＴを暖機したが、暖機をしないシステムであってもよい。冷却システム１０１ａは、熱交換部６６を備えいなくてもよく、単に加熱部２０だけで二次電池ＢＴを暖機してもよい。冷却システム１０１ａの制御部９０ａは、二次電池ＢＴの冷却方法として、加熱部２０により加熱する冷却方法と、バイパス流路ＦＰを用いて加熱部２０による加熱を行わない冷却方法とを実施したが、冷却方法を複数の種類に分けなくてもよい。制御部９０ａは、バイパス流路ＦＰを備えておらず、加熱部２０がヒータであり、ヒータの使用と不使用とを切り替えることで、複数の冷却方法を実行してもよい。制御部９０ａは、冷却時に放熱部６０の第１ファンＦＮ１の回転数を一定の回転数で維持してもよい。
　第２実施形態の制御部９０ａは、二次電池ＢＴを流れる電流Ｉbを使用せずに、圧力閾値Ｐｓ，ｔａｒを設定してもよい。圧力閾値Ｐｓ，ｔａｒは、冷媒５０の温度や蒸気圧Ｐsに依存するマップ関数として与えられてもよいし、不変の１つの閾値として与えられてもよい。
　以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。
　本発明は、以下の形態としても実現することが可能である。
［適用例１］
　二次電池の冷却システムであって、
　液体の冷媒が鉛直方向下方に向かって移動するための液体流路であって、一対の面を有し、自身の表面または内側に液体の冷媒が移動可能な板状部材によって形成され、前記一対の面のうちの一方の面に前記二次電池が接している液体流路と、
　気体の冷媒が鉛直方向上方に向かって移動するための気体流路であって、前記液体流路の前記一対の面のうちの他方の面と隣接し、前記他方の面を介して前記液体流路との間で冷媒の移動が可能な気体流路と、
　前記液体流路および前記気体流路の鉛直方向上方に位置し、気体の冷媒を冷却して液体にする冷却部と、
　前記液体流路および前記気体流路の鉛直方向下方に位置し、液体の冷媒を加熱して気体にする加熱部と、を備える冷却システム。
［適用例２］
　適用例１に記載の冷却システムであって、
　冷媒の沸点は、摂氏２０度以上４０度以下である、冷却システム。
［適用例３］
　適用例１または適用例２に記載の冷却システムであって、
　前記液体流路は、多孔質体と、発泡ウレタンと、前記他方の面に溝が形成された金属板とのいずれかで形成されている、冷却システム。
［適用例４］
　適用例１から適用例３までのいずれか一項に記載の冷却システムであって、さらに、
　前記二次電池の温度を取得する電池温度取得部と、
　前記加熱部の温度を取得する加熱温度取得部と、
　前記二次電池の発熱量を取得する発熱量取得部と、
　取得された前記二次電池の温度と、前記加熱部の温度と、前記発熱量とを用いて、前記冷却部の冷却温度を設定する温度設定部と、を備える冷却システム。
［適用例５］
　適用例１から適用例４までのいずれか一項に記載の冷却システムであって、さらに、
　前記冷却部と前記加熱部とを循環する熱交換媒体と、
　前記冷却部から排出され、前記加熱部に供給される前の前記熱交換媒体を圧縮する圧縮部と、
　前記加熱部から排出された前記熱交換媒体の熱を放熱する放熱部と、
　前記放熱部から排出され、前記冷却部に供給される前の前記熱交換媒体を膨張させる膨張部と、を備える冷却システム。
［適用例６］
　適用例１から適用例５までのいずれか一項に記載の冷却システムであって、さらに、
　前記冷却部と並列に配置され、前記熱交換媒体と大気との間で熱交換を行う熱交換部と、
　前記二次電池の温度を取得する電池温度取得部と、
　取得された前記二次電池の温度が温度閾値未満の場合に、前記膨張部から排出された前記熱交換媒体の供給先を前記熱交換部に設定し、前記二次電池の温度が前記温度閾値以上の場合に、前記膨張部から排出された前記熱交換媒体の供給先を前記冷却部に設定する供給先決定部と、を備える冷却システム。
［適用例７］
　適用例１から適用例６までのいずれか一項に記載の冷却システムであって、さらに、
　前記二次電池の電流を取得する電流取得部と、
　前記気体流路の蒸気圧を取得する蒸気圧取得部と、
　前記加熱部と並列に配置され、前記熱交換媒体が流通可能なバイパス流路と、を備え、
　前記供給先決定部は、前記二次電池の温度が前記温度閾値以上のときに、
　　前記蒸気圧が前記電流に応じて決定される圧力閾値以上の場合に、前記圧縮部から排出された前記熱交換媒体の供給先を前記加熱部に設定し、
　　前記蒸気圧が前記圧力閾値未満の場合に、前記圧縮部から排出された前記熱交換媒体の供給先を前記バイパス流路に設定する、冷却システム。
［適用例８］
　二次電池システムであって、
　二次電池と、
　液体の冷媒が鉛直方向下方に向かって移動するための液体流路であって、一対の面を有し、自身の表面または内側に液体の冷媒が移動可能な板状部材によって形成され、前記一対の面のうちの一方の面に前記二次電池が接している液体流路と、
　気体の冷媒が鉛直方向上方に向かって移動するための気体流路であって、前記液体流路の前記一対の面のうちの他方の面と隣接し、前記他方の面を介して前記液体流路との間で冷媒の移動が可能な気体流路と、
　前記液体流路および前記気体流路の鉛直方向上方に位置し、気体の冷媒を冷却して液体にする冷却部と、
　前記液体流路および前記気体流路の鉛直方向下方に位置し、液体の冷媒を加熱して気体にする加熱部と、を備える二次電池システム。
　　１０…冷却部
　　２０…加熱部
　　３０…収容部
　　３１…気体流路
　　４０…液流路（液体流路）
　　５０…冷媒
　　６０…放熱部
　　６５…膨張部
　　６６…熱交換部
　　７０…圧縮部
　　８０…熱交換媒体
　　９０…制御部（温度設定部）
　　９０ａ…制御部（供給先決定部）
　　１００，１００ａ…二次電池システム
　　１０１，１０１ａ…冷却システム
　　ＢＴ…二次電池
　　ＣＳ…直交座標系
　　Ｃａｐ…容量
　　ＦＮ１…第１ファン
　　ＦＮ２…第２ファン
　　ＦＰ…バイパス流路
　　Ｐs…蒸気圧
　　Ｐｓ，ｔａｒ…圧力閾値
　　Ｑb…二次電池の発熱量
　　Ｒb…電池抵抗
　　ＳＳ１…第１温度センサ（電池温度取得部）
　　ＳＳ２…第２温度センサ（加熱部温度取得部）
　　ＳＳ３…圧力センサ（蒸気圧取得部）
　　ＳＳ４…電流計（電流取得部）
　　Ｔb…電池温度
　　Ｔc…冷却温度
　　Ｔh…加熱温度
　　Ｔs…蒸気温度
　　Ｔｓ，ｃａｌ…飽和温度
　　Ｔｔａｒ…温度閾値
　　Ｖ１…第１三方弁
　　Ｖ２…第２三方弁
　　Ｖ３…第３三方弁
　　Ｖ４…第４三方弁
　　ｘout…蒸気クオリティ

Claims (8)

  1. 　二次電池の冷却システムであって、
    　液体の冷媒が鉛直方向下方に向かって移動するための液体流路であって、一対の面を有し、自身の表面または内側に液体の冷媒が移動可能な板状部材によって形成され、前記一対の面のうちの一方の面に前記二次電池が接している液体流路と、
    　気体の冷媒が鉛直方向上方に向かって移動するための気体流路であって、前記液体流路の前記一対の面のうちの他方の面と隣接し、前記他方の面を介して前記液体流路との間で冷媒の移動が可能な気体流路と、
    　前記液体流路および前記気体流路の鉛直方向上方に位置し、気体の冷媒を冷却して液体にする冷却部と、
    　前記液体流路および前記気体流路の鉛直方向下方に位置し、液体の冷媒を加熱して気体にする加熱部と、を備える冷却システム。
  2. 　請求項１に記載の冷却システムであって、
    　冷媒の沸点は、摂氏２０度以上４０度以下である、冷却システム。
  3. 　請求項１に記載の冷却システムであって、
    　前記液体流路は、多孔質体と、発泡ウレタンと、前記他方の面に溝が形成された金属板とのいずれかで形成されている、冷却システム。
  4. 　請求項１に記載の冷却システムであって、さらに、
    　前記二次電池の温度を取得する電池温度取得部と、
    　前記加熱部の温度を取得する加熱温度取得部と、
    　前記二次電池の発熱量を取得する発熱量取得部と、
    　取得された前記二次電池の温度と、前記加熱部の温度と、前記発熱量とを用いて、前記冷却部の冷却温度を設定する温度設定部と、を備える冷却システム。
  5. 　請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の冷却システムであって、さらに、
    　前記冷却部と前記加熱部とを循環する熱交換媒体と、
    　前記冷却部から排出され、前記加熱部に供給される前の前記熱交換媒体を圧縮する圧縮部と、
    　前記加熱部から排出された前記熱交換媒体の熱を放熱する放熱部と、
    　前記放熱部から排出され、前記冷却部に供給される前の前記熱交換媒体を膨張させる膨張部と、を備える冷却システム。
  6. 　請求項５に記載の冷却システムであって、さらに、
    　前記冷却部と並列に配置され、前記熱交換媒体と大気との間で熱交換を行う熱交換部と、
    　前記二次電池の温度を取得する電池温度取得部と、
    　取得された前記二次電池の温度が温度閾値未満の場合に、前記膨張部から排出された前記熱交換媒体の供給先を前記熱交換部に設定し、前記二次電池の温度が前記温度閾値以上の場合に、前記膨張部から排出された前記熱交換媒体の供給先を前記冷却部に設定する供給先決定部と、を備える冷却システム。
  7. 　請求項６に記載の冷却システムであって、さらに、
    　前記二次電池の電流を取得する電流取得部と、
    　前記気体流路の蒸気圧を取得する蒸気圧取得部と、
    　前記加熱部と並列に配置され、前記熱交換媒体が流通可能なバイパス流路と、を備え、
    　前記供給先決定部は、前記二次電池の温度が前記温度閾値以上のときに、
    　　前記蒸気圧が前記電流に応じて決定される圧力閾値以上の場合に、前記圧縮部から排出された前記熱交換媒体の供給先を前記加熱部に設定し、
    　　前記蒸気圧が前記圧力閾値未満の場合に、前記圧縮部から排出された前記熱交換媒体の供給先を前記バイパス流路に設定する、冷却システム。
  8. 　二次電池システムであって、
    　二次電池と、
    　液体の冷媒が鉛直方向下方に向かって移動するための液体流路であって、一対の面を有し、自身の表面または内側に液体の冷媒が移動可能な板状部材によって形成され、前記一対の面のうちの一方の面に前記二次電池が接している液体流路と、
    　気体の冷媒が鉛直方向上方に向かって移動するための気体流路であって、前記液体流路の前記一対の面のうちの他方の面と隣接し、前記他方の面を介して前記液体流路との間で冷媒の移動が可能な気体流路と、
    　前記液体流路および前記気体流路の鉛直方向上方に位置し、気体の冷媒を冷却して液体にする冷却部と、
    　前記液体流路および前記気体流路の鉛直方向下方に位置し、液体の冷媒を加熱して気体にする加熱部と、を備える二次電池システム。
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