特許 7524792 車両用電池ユニットの温度調整装置及びその制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-22

(45)【発行日】2024-07-30

(54)【発明の名称】車両用電池ユニットの温度調整装置及びその制御方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/6572 20140101AFI20240723BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20240723BHJP

   H01M 10/615 20140101ALI20240723BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20240723BHJP

   H01M 10/633 20140101ALI20240723BHJP

   H01M 10/647 20140101ALI20240723BHJP

   H01M 50/20 20210101ALI20240723BHJP

   B60K 1/04 20190101ALN20240723BHJP

【ＦＩ】

H01M10/6572

H01M10/613

H01M10/615

H01M10/625

H01M10/633

H01M10/647

H01M50/20

B60K1/04 Z

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021026564

(22)【出願日】2021-02-22

(65)【公開番号】P2022128184

(43)【公開日】2022-09-01

【審査請求日】2023-02-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山本 嵩

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼橋 敏貴

(72)【発明者】

【氏名】宇都宮 隆

(72)【発明者】

【氏名】永野 裕己

(72)【発明者】

【氏名】大路 潔

(72)【発明者】

【氏名】富岡 沙絵子

【審査官】辻丸 詔

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－０７９５５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２２６９５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２３４７４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２３４７３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１９－５１５４１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／６５７２

Ｈ０１Ｍ １０／６１３

Ｈ０１Ｍ １０／６１５

Ｈ０１Ｍ １０／６２５

Ｈ０１Ｍ １０／６３３

Ｈ０１Ｍ １０／６４７

Ｈ０１Ｍ ５０／２０

Ｂ６０Ｋ １／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定方向に対向する一対の第１の面部と、該一対の第１の面部の対向する周縁同士を繋ぐように設けられた複数の第２の面部とをそれぞれ有する複数の電池セルが、前記所定方向に隣接配置された電池モジュールを有する車両用電池ユニットの温度調整装置であって、
各前記電池セルの各前記第２の面部の少なくとも一面にそれぞれ配置された複数のペルチェ素子と、
複数の前記ペルチェ素子同士を熱的に接続する伝熱板と、
複数の前記ペルチェ素子に流す電流をそれぞれ調整することで、各前記電池セルの温度をそれぞれ調整する制御部と、を備え、
前記電池モジュールは、各前記第２の面部が前記所定方向に並ぶことで形成される複数の周壁部を有し、
前記ペルチェ素子は、少なくとも２つの前記周壁部にそれぞれ配置されており、
前記伝熱板は、前記ペルチェ素子が配置された前記周壁部毎に設けられていることを特徴とする車両用電池ユニットの温度調整装置。

【請求項2】

請求項１に記載の車両用電池ユニットの温度調整装置において、
前記ペルチェ素子は、２つの前記周壁部にそれぞれ配置されており、
一方の前記周壁部に、複数の前記ペルチェ素子の一部からなる第１ペルチェ素子群と、該一部のペルチェ素子同士を熱的に接続する第１伝熱板が配置され、
他方の前記周壁部に、複数の前記ペルチェ素子の残部からなる第２ペルチェ素子群と、該残部のペルチェ素子同士を熱的に接続する第２伝熱板が配置されていることを特徴とする車両用電池ユニットの温度調整装置。

【請求項3】

請求項２に記載の車両用電池ユニットの温度調整装置において、
前記第１ペルチェ素子群及び前記第２ペルチェ素子群は、それぞれ、複数の前記電池セルのうち前記所定方向の中央寄りに配置された電池セル及び複数の前記電池セルのうち前記所定方向の端部寄りに配置された電池セルの両方を含むように配置されていることを特徴とする車両用電池ユニットの温度調整装置。

【請求項4】

請求項２又は３に記載の車両用電池ユニットの温度調整装置において、
前記第１ペルチェ素子群を構成する各ペルチェ素子と前記第２ペルチェ素子群を構成する各ペルチェ素子とは、前記所定方向に向かって、交互に配置されていることを特徴とする車両用電池ユニットの温度調整装置。

【請求項5】

請求項１に記載の車両用電池ユニットの温度調整装置において、
前記ペルチェ素子は、前記所定方向に直交する方向に対向する２つの前記周壁部を構成する前記第２の面部のそれぞれに配置されており、
前記伝熱板は、対向する２つの前記周壁部のそれぞれに配置されていることを特徴とする車両用電池ユニットの温度調整装置。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１つに記載の車両用電池ユニットの温度調整装置において、
複数の前記周壁部のうちの１つには、前記ペルチェ素子及び前記伝熱板が配置されず、前記制御部を構成する制御基板が配置されていることを特徴とする車両用電池ユニットの温度調整装置。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか１つに記載の車両用電池ユニットの温度調整装置により各前記電池セルの温度を制御する制御方法であって、
各前記電池セルの温度をそれぞれ測定する温度測定工程と、
前記温度測定工程により測定された各前記電池セルの温度に応じて、各前記ペルチェ素子をそれぞれ個別に制御する温度調整工程と、を含み、
前記温度測定工程において、複数の前記電池セルの温度が予め設定された上限温度よりも高いと測定されたときには、前記温度調整工程において、前記上限温度よりも高い温度の前記電池セルに対しては吸熱となるように、各前記ペルチェ素子を制御するとともに、前記上限温度との差が大きい電池セルほど吸熱量が大きくなるように各前記ペルチェ素子に流す電流を調整することを特徴とする制御方法。

【請求項8】

請求項７に記載の制御方法であって、
前記温度測定工程において、複数の前記電池セル間の温度差が所定値以上であると測定されたときには、前記温度調整工程において、一部の電池セルに対しては吸熱となり、残部の電池セルに対しては放熱となるように各前記ペルチェ素子に流す電流を調整することを特徴とする制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

ここに開示された技術は、車両用電池ユニットの温度調整装置及びその制御方法に関する技術分野に属する。

【背景技術】

【0002】

近年では、車載機器の多くが電動化されており、大容量の電池を備える車両が多くなっている。電池の寿命は、電池の温度の要因が大きく、電池の温度を適切に制御することは、電池の長寿命化を図る上で重要である。

【0003】

例えば、特許文献１に記載の電池の温度調整システムでは、積層された第１の電池セルと第２の電池セルとの間にペルチェ素子を配置し、第１の電池セルの温度と第２の電池セルの温度との差に応じて、ペルチェ素子に流す電流の方向と大きさとを制御している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１２－２１６４２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、ペルチェ素子は、一方の面が吸熱状態であれば反対側の面は放熱状態となる素子である。つまり、ペルチェ素子が一方の電池セルから吸熱しているときには、該ペルチェ素子は他方の電池セルに対して放熱している。このため、一方の電池セルの温度が高くなって、ペルチェ素子による吸熱を行ったとしても、その制御により他方の電池セルの温度が上昇してしまう。したがって、特許文献１のような構成では、全ての電池セルを効率良く適切な温度に制御することが困難である。

【0006】

ここに開示された技術は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数の電池セルを有する車両用電池ユニットにおいて、電池セルの温度調整を高効率化することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記課題を解決するために、ここに開示された技術では、所定方向に対向する一対の第１の面部と、該一対の第１の面部の対向する周縁同士を繋ぐように設けられた複数の第２の面部とをそれぞれ有する複数の電池セルが、前記所定方向に隣接配置された電池モジュールを有する車両用電池ユニットの温度調整装置を対象として、前記各電池セルの前記各第２の面部の少なくとも一面にそれぞれ配置された複数のペルチェ素子と、前記複数のペルチェ素子同士を熱的に接続する伝熱板と、前記複数のペルチェ素子に流す電流をそれぞれ調整することで、前記各電池セルの温度をそれぞれ調整する制御部と、を備える、という構成とした。

【0008】

この構成によると、ペルチェ素子が第１の面部以外の第２の面部に設けられているため、各ペルチェ素子による各電池セルに対する吸熱及び放熱を独立して行うことができる。また、ペルチェ素子同士が伝熱板により熱的に接続されている。このため、例えば、各ペルチェ素子を、一部の電池セルに対しては吸熱状態とし、他の電池セルに対しては放熱とする場合に、一部の電池セルから吸熱した熱を、他の電池セルに放熱できるようになる。したがって、電池セルの温度調整を高効率化することができる。

【0009】

前記車両用電池ユニットの温度調整装置の一実施形態では、前記電池モジュールは、前記各第２の面部が前記所定方向に並ぶことで形成される複数の周壁部を有し、前記ペルチェ素子は、少なくとも２つの前記周壁部にそれぞれ配置されており、前記伝熱板は、前記ペルチェ素子が配置された前記周壁部毎に設けられている。

【0010】

これにより、電池セル１つ当たりの利用できる伝熱板の面積が大きくなる。これにより、電池セル間の熱交換等を効率的に行うことができるようになる。この結果、電池セルの温度調整をより高効率化することができる。

【0011】

前記一実施形態において、前記ペルチェ素子は、２つの前記周壁部にそれぞれ配置されており、一方の前記周壁部に、前記複数のペルチェ素子の一部からなる第１ペルチェ素子群と、該一部のペルチェ素子同士を熱的に接続する第１伝熱板が配置され、他方の前記周壁部に、前記複数のペルチェ素子の残部からなる第２ペルチェ素子群と、該残部のペルチェ素子同士を熱的に接続する第２伝熱板が配置されている、という構成でもよい。

【0012】

この構成によると、伝熱板１つ当たりに熱的に接続されるペルチェ素子の数が少なくなることで、ペルチェ素子と伝熱板との間の熱移動が円滑になる。これにより、電池セルの温度調整をより高効率化することができる。

【0013】

複数のペルチェ素子が２つのペルチェ素子群に分けられた一実施形態において、前記第１及び第２ペルチェ素子群は、それぞれ、前記複数の電池セルのうち前記所定方向の中央寄りに配置された電池セル及び前記複数の電池セルのうち前記所定方向の端部寄りに配置された電池セルの両方を含むように配置されている、という構成でもよい。

【0014】

一般に、中央寄りの電池セルは、端部寄りの電池セルと比較して発熱しやすい。このため、各ペルチェ素子群が、中央寄りの電池セルと端部寄りの電池セルとのそれぞれを含むように配置されていれば、中央寄りの電池セルの温度調整を適切に行うことができる。また、端部寄りの電池セルの温度が下がりすぎるのも抑制することができる。したがって、電池セルの温度調整をより高効率化することができる。

【0015】

複数のペルチェ素子が２つのペルチェ素子群に分けられた一実施形態において、前記第１ペルチェ素子群を構成する各ペルチェ素子と前記第２ペルチェ素子群を構成する各ペルチェ素子とは、前記所定方向に向かって、交互に配置されている、という構成でもよい。

【0016】

この構成によると、各電池セルが利用できる伝熱板の面積を最大限大きくすることができる。これにより、電池セルの温度調整をより高効率化することができる。

【0017】

前記車両用電池ユニットの温度調整装置の他の実施形態では、前記ペルチェ素子は、前記所定方向に直交する方向に対向する２つの前記周壁部を構成する前記第２の面部のそれぞれに配置されており、前記伝熱板は、前記対向する２つの前記周壁部のそれぞれに配置されている。

【0018】

この構成によると、各電池セルに対して、電池セル全体を対向する第２の面部の両側から冷却又は加温することができる。これにより、電池セルの温度調整をより高効率化することができる。

【0019】

前記車両用電池ユニットの温度調整装置において、前記複数の周壁部のうちの１つには、前記ペルチェ素子及び前記伝熱板が配置されず、前記制御部を構成する制御基板が配置されている、という構成でもよい。

【0020】

この構成によると、ペルチェ素子及び伝熱板による電池セルの温度調整に影響を与えることなく、制御基板を配置することができる。これにより、電池ユニットをコンパクトにすることができる。

【0021】

ここに開示された技術は、前記車両用電池ユニットの温度調整装置により前記各電池セルの温度を制御する制御方法をも含む。具体的には、前記各電池セルの温度をそれぞれ測定する温度測定工程と、前記温度測定工程により測定された前記各電池セルの温度に応じて、前記各ペルチェ素子をそれぞれ個別に制御する温度調整工程と、を含み、前記温度測定工程において、前記複数の電池セルの温度が予め設定された上限温度よりも高いと測定されたときには、前記温度調整工程において、前記上限温度よりも高い温度の前記電池セルに対しては吸熱となるように、前記各ペルチェ素子を制御するとともに、前記上限温度との差が大きい電池セルほど吸熱量が大きくなるように前記各ペルチェ素子に流す電流を調整する、という構成とした。

【0022】

この構成によると、全ての電池セルを適切な温度にすることができるとともに、電池セル間の温度ばらつきを出来る限り小さくすることができる。したがって、電池セルの温度調整をより高効率化することができる。

【0023】

前記制御方法において、前記温度測定工程において、前記複数の電池セル間の温度差が所定値以上であると測定されたときには、前記温度調整工程において、一部の電池セルに対しては吸熱となり、残部の電池セルに対しては放熱となるように前記各ペルチェ素子に流す電流を調整する、という構成でもよい。

【0024】

この構成によると、温度が高い電池セルから吸熱して冷却すると同時に、温度が低い電池セルを加温することができ、電池セル間の温度ばらつきを出来る限り小さくすることができる。これにより、電池セルの温度調整を高効率化することができる。

【発明の効果】

【0025】

以上説明したように、ここに開示された技術によると、複数の電池セルを有する車両用電池ユニットにおいて、電池セルの温度調整を高効率化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】図１は、実施形態１に係る温度調整装置を概略的に示すブロック図である。

【図2】図２は、温度調整装置の電池ユニットに対する配置を示す概略斜視図である。

【図3】図３は、電池セル、ペルチェ素子、及び伝熱板の位置関係を示す平面図である。

【図4】図４は、電池ユニットの温度劣化及びハイレート劣化の温度依存を示すグラフである。

【図5】図５は、全ての電池セルに対して吸熱する際の熱移動を示す模式図である。

【図6】図６は、一部の電池セルに対して吸熱し、残りの電池セルに対して放熱する際の熱移動を示す模式図である。

【図7】図７は、コントローラによる温度調整制御のフローチャートである。

【図8】図８は、実施形態２に係る温度調整装置の電池ユニットに対する配置を示す、図３相当の平面図である。

【図9】図９は、実施形態３に係る温度調整装置の電池ユニットに対する配置を示す概略斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明における、前後方向、上下方向、及び左右方向は、説明を簡単にするために便宜上規定した方向であり、実際の使用状態を限定するものではない。

【0028】

（実施形態１）
図１は、本実施形態１に係る温度調整装置１００を概略的に示す。温度調整装置１００は、複数（ここでは６つ）の電池セル１０を有する電池モジュール２０の温度を調整する装置である。電池モジュール２０は、車両用の電池ユニットを構成する。各電池セル１０は、本実施形態１では、リチウムイオン電池である。

【0029】

温度調整装置１００は、温度センサ１０１と、ペルチェ素子３１と、ペルチェ素子３１を制御するコントローラ１０３（制御部）と、を有する。温度センサ１０１及びペルチェ素子３１は、電池セル１０毎にそれぞれ設けられている。温度センサ１０１により計測された各電池セル１０の温度は、それぞれ演算装置１０２に送信される。演算装置１０２は、取得した各電池セル１０の温度をコントローラ１０３に送る。コントローラ１０３は、各電池セル１０の温度に基づいて、各ペルチェ素子３１に流す電流をそれぞれ調整することで、各電池セル１０の温度をそれぞれ調整する。つまり、コントローラ１０３は、各電池セル１０の温度に基づいて、各ペルチェ素子３１をそれぞれ独立して制御する。

【0030】

電池モジュール２０は、図２及び図３に示すように、複数の電池セル１０が前後方向に積層されて構成されている。各電池セル１０は、前後方向に対向する一対の第１の面部１２と、一対の第１の面部１２の対向する周縁同士を繋ぐように設けられた複数の第２の面部１３とをそれぞれ有する。第２の面部１３は、上面部１３ａ，上面部１３ａと上下方向に対向する下面部１３ｂ、上面部１３ａと下面部１３ｂとを左側で上下に接続する左側側面部１３ｃ（図３等参照）、上面部１３ａと下面部１３ｂとを右側で上下に接続する右側側面部１３ｄを含む。第２の面部１３が前後方向に並ぶことで、電池モジュール２０には、上側、下側、左側、及び右側の部分に、周壁部２１がそれぞれ形成されている。

【0031】

各上面部１３ａは、一対の端子１４をそれぞれ有する。端子は一方が正極であり、他方が負極である。正極の端子及び負極の端子は、左右を揃えた状態で前後方向に並んでいる。

【0032】

ペルチェ素子３１は、左側側面部１３ｃ又は右側側面部１３ｄのいずれか一方の面に配置されている。具体的には、前側から後側に向かって奇数番目の電池セル１０は、左側側面部１３ｃにペルチェ素子３１がそれぞれ配置され、偶数番目の電池セル１０は、右側側面部１３ｄにペルチェ素子３１がそれぞれ配置されている。これにより、左側の周壁部２１に、左側の各ペルチェ素子３１からなる左側ペルチェ素子群３２Ｌ（第１ペルチェ素子群）が形成される一方、右側の周壁部２１に、右側の各ペルチェ素子３１からなる右側ペルチェ素子群３２Ｒ（第２ペルチェ素子群）が形成される。図３に示すように、左側及び右側ペルチェ素子群３２Ｌ，３２Ｒは、それぞれ、複数の電池セル１０のうち前後方向の中央寄りに配置された電池セル１０及び前後方向の端部寄りに配置された電池セル１０の両方を含むように配置されている。また、左側ペルチェ素子群３２Ｌを構成する各ペルチェ素子３１と右側ペルチェ素子群３２Ｒを構成する各ペルチェ素子３１とは、前後方向に向かって、左右方向に交互に配置されている。各ペルチェ素子３１と左側側面部１３ｃ若しくは右側側面部１３ｄとの間には、熱伝導グリスが塗布されている。

【0033】

図２及び図３に示すように、左側及び右側ペルチェ素子群３２Ｌ，３２Ｒをそれぞれ構成する各ペルチェ素子３１は、伝熱板４０により左側及び右側でそれぞれ熱的に接続されている。具体的に、左側ペルチェ素子群３２Ｌの各ペルチェ素子３１は、左側伝熱板４０Ｌ（第１伝熱板）により互いに熱的に接続されており、右側ペルチェ素子群３２Ｒの各ペルチェ素子３１は、右側伝熱板４０Ｒ（第２伝熱板）により互いに熱的に接続されている。つまり、伝熱板４０は、ペルチェ素子３１が配置された周壁部２１毎に設けられている。伝熱板４０は、熱伝導率が高い材料で構成され、例えば、アルミニウムや鋼板により構成されている。各伝熱板４０は、各ペルチェ素子３１に接触するように、不図示のスチールベルト等が電池モジュール２０に巻き付けられることで支持されている。

【0034】

図２に示すように、上面部１３ａ及び下面部１３ｂには、ペルチェ素子３１及び伝熱板４０は設けられていない。コントローラ１０３を構成する制御基板１０３ａは、上面部１３ａの位置に配置される。尚、制御基板１０３ａは、下面部１３ｂに配置されてもよい。

【0035】

ここで、電池セル１０を高寿命化させるためには、一般に電池セル１０の温度管理が重要である。特に、本実施形態１のように、電池セル１０にリチウムイオン電池を採用している場合、図４に示すように、高温時において劣化が加速するおそれがある。具体的には、電池セル１０の温度が高いときには、負極での反応速度が上昇する。これにより、反応に用いることができる負極の容量が急速に減少するため温度劣化が発生しやすくなる。また、電池セル１０の温度が高いときには、端子付近の金属抵抗が上昇するため、これによっても劣化が進みやすくなる。

【0036】

したがって、図４に示すように、本実施形態１に係る電池セル１０は、上限温度がある。本実施形態１に係る温度調整装置１００は、各電池セル１０の温度が上限温度以下になるように各ペルチェ素子３１を制御するようにした。図４に示すように、上限温度Ｔａ１は、４７℃程度である。

【0037】

図５及び図６は、コントローラ１０３による各ペルチェ素子３１の制御を模式的に示す。

【0038】

まず、図５の制御について説明する。この制御は、上限温度Ｔａ１よりも高温の電池セル１０（以下、単に高温の電池セル１０という）が複数ある場合の制御である。図５に示すように、全ての電池セル１０が上限温度Ｔａ１よりも高く、中央の電池セル１０から端部の電池セル１０に向かって温度が低くなっているとする。このときには、コントローラ１０３は、全ての電池セル１０に設けられた各ペルチェ素子３１に対して、電池セル１０側が吸熱となりかつ伝熱板４０側が放熱となるように、各ペルチェ素子３１に流す電流の向きをそれぞれ設定する。また、コントローラ１０３は、上限温度Ｔａ１に対して温度が高い電池セル１０ほど、電池セル１０からの吸熱量が多くなるように、各ペルチェ素子３１に流す電流の大きさをそれぞれ設定する。尚、温度が上限温度Ｔａ１以下の電池セル１０があるときには、コントローラ１０３は、それらの電池セル１０のペルチェ素子３１に対しては、電流を流さないようにする。また、コントローラ１０３は、各電池セル１０の冷却をスタートして、所定時間経過したときに、各電池セル１０の温度を再度測定して、各ペルチェ素子３１に流す電流の大きさをそれぞれ再調整する。

【0039】

前述のように各ペルチェ素子３１を制御することで、温度が高い電池セル１０程、吸熱量が大きくなる。また、吸熱された熱は、該ペルチェ素子３１を介して伝熱板４０に放熱される。これにより、各電池セル１０を効率的に冷却することができる。また、冷却後の電池セル１０の温度ばらつきを出来る限り小さくすることができる。

【0040】

次に、図６の制御について説明する。この制御は、左右の伝熱板４０Ｌ，４０Ｒを利用して、電池セル１０間の温度ばらつきを小さくする制御である。すなわち、前述したように、温度劣化は、反応に用いることができる負極の容量に基づくため、電池セル１０の温度が上限温度Ｔａ１以下であっても進行する。電池セル１０間の温度ばらつきが大きいと、温度劣化の進み具合が大きく異なるようになって、寿命にばらつきが生じてしまう。このため、本実施形態１に係る温度調整装置１００は、電池セル１０間の温度ばらつきを小さくして、各電池セル１０の寿命をそろえるようにした。具体的には、温度調整装置１００は、電池セル１０間の温度差が所定値よりも大きいときには、各ペルチェ素子３１を制御して、各電池セル１０間の温度差を所定値Ｔａ２以下にするようにした。所定値Ｔａ２は、上限温度Ｔａ１以下の温度において温度劣化の進行具合に差が生じない程度の温度であり、例えば、５℃である。

【0041】

図６に示すように、中央の２つの電池セル１０が最も高温であり、端部の２つの電池セル１０が最も低温であって、その温度差が１０℃であるとする。このとき、コントローラ１０３は、まず、最高温度と最低温度との中間温度（ここでは４５℃）を算出する。そして、中間温度よりも高温の電池セル１０に設けられたペルチェ素子３１に対しては、電池セル１０側が吸熱となりかつ伝熱板４０側が放熱となるように、各ペルチェ素子３１に流す電流の向きをそれぞれ設定する。また、コントローラ１０３は、中間温度との差が大きい電池セル１０ほど、電池セル１０からの吸熱量が多くなるように、各ペルチェ素子３１に流す電流の大きさをそれぞれ設定する。一方で、コントローラ１０３は、中間温度よりも低温の電池セル１０に対しては、電池セル１０側が放熱となり、伝熱板４０側が吸熱となるように、各ペルチェ素子３１に流す電流の向きをそれぞれ設定する。図示は省略しているが、コントローラ１０３は、中間温度との差が大きい電池セル１０ほど、電池セル１０への放熱量が多くなるように、各ペルチェ素子３１に流す電流の大きさをそれぞれ設定する。

【0042】

前述のように各ペルチェ素子３１を制御することで、相対的に高温の電池セル１０からペルチェ素子に吸熱された熱が、該ペルチェ素子３１を介して伝熱板４０に放熱される。放出された熱は伝熱板４０を伝わり、相対的に低温の電池セル１０に配置されたペルチェ素子３１に吸熱される。ペルチェ素子３１に吸熱された熱は、該ペルチェ素子３１を介して相対的に低温の電池セル１０に放熱される。このように、伝熱板４０を介して、相対的に高温の電池セル１０から相対的に低温の電池セル１０に熱を移動させるようにすることで、各電池セル１０の温度ばらつきを高効率で抑制することができる。また、ペルチェ素子３１に流す電流を小さくすることができるため、消費電力を抑えることができる。

【0043】

図７は、本実施形態１に係る温度調整装置１００による各電池セル１０の温度を調整する際のフローチャートである。このフローチャートは、予め設定された時間毎に実施される。

【0044】

まず、ステップＳ１において、演算装置１０２は、温度センサ１０１により測定された各電池セル１０の温度を取得する。演算装置１０２は、コントローラ１０３に各電池セル１０の温度に関する情報を送信する。

【0045】

次に、ステップＳ２において、コントローラ１０３は、全ての電池セル１０の温度が上限温度Ｔａ１以下であるか否かを判定する。コントローラ１０３は、全ての電池セル１０の温度が上限温度Ｔａ１以下であるＹＥＳのときには、ステップＳ６に進む。一方で、コントローラ１０３は、少なくとも１つの電池セル１０の温度が上限温度Ｔａ１よりも高いＮＯのときには、ステップＳ３に進む。

【0046】

前記ステップＳ３では、コントローラ１０３は、上限温度Ｔａ１より高温の電池セル１０のペルチェ素子３１が、電池セル１０側が吸熱となるように電流の向きと大きさを算出する。

【0047】

次のステップＳ４では、コントローラ１０３は、前記ステップＳ３で設定した向き及び大きさの電流を対象となるペルチェ素子３１に通電する。

【0048】

次いでステップＳ５において、コントローラ１０３は、全ての電池セル１０の温度が上限温度Ｔａ１以下であるか否かを判定する。コントローラ１０３は、全ての電池セル１０の温度が上限温度Ｔａ１以下であるＹＥＳのときには、リターンする。一方で、コントローラ１０３は、少なくとも１つの電池セル１０の温度が上限温度Ｔａ１よりも高いＮＯのときには、ステップＳ３に戻る。

【0049】

一方で、前記ステップＳ２の判定がＹＥＳであるときに進むステップＳ６では、コントローラ１０３は、電池セル１０間の温度差が所定値Ｔａ２以下であるか否かを判定する。コントローラ１０３は、最低温度の電池セル１０と最高温度の電池セル１０との温度差が所定値Ｔａ２以下であるか否かにより判定する。コントローラ１０３は、電池セル１０間の温度差が所定値Ｔａ２以下であるＹＥＳのときには、リターンする。一方で、コントローラ１０３は、電池セル１０間の温度差が所定値Ｔａ２よりも大きいＮＯのときには、ステップＳ７に進む。

【0050】

前記ステップＳ７では、コントローラ１０３は、全ての電池セル１０の中間温度を演算する。コントローラ１０３は、各電池セル１０のうち最低温度と最高温度との中央値を中間温度とする。

【0051】

次のステップＳ８では、コントローラ１０３は、各ペルチェ素子３１への電流の向きと大きさとを演算する。コントローラ１０３は、前記ステップＳ７で算出した中間温度よりも高い温度の電池セル１０のペルチェ素子３１に対しては、電池セル１０側が吸熱となる一方、前記中間温度よりも低い温度の電池セル１０のペルチェ素子３１に対しては、電池セル１０側が放熱となるように、各ペルチェ素子３１への電流の向きと大きさとを演算する。

【0052】

そして、ステップＳ９では、前記ステップＳ８で設定した向き及び大きさの電流を対象となるペルチェ素子３１に通電する。ステップＳ９の後はリターンする。

【0053】

したがって、本実施形態１では、前後方向に対向する一対の第１の面部１２と、該一対の第１の面部１２の対向する周縁同士を繋ぐように設けられた複数の第２の面部１３とをそれぞれ有する複数の電池セル１０が、前後方向に隣接配置された電池モジュール２０を有する車両用電池ユニットの温度調整装置１００は、各電池セル１０の各第２の面部１３の少なくとも一面にそれぞれ配置された複数のペルチェ素子３１と、複数のペルチェ素子３１同士を熱的に接続する伝熱板４０と、複数のペルチェ素子３１に流す電流をそれぞれ調整することで、各電池セル１０の温度をそれぞれ調整するコントローラ１０３と、を備える。これにより、ペルチェ素子３１が第１の面部１２以外の第２の面部１３に設けられているため、各ペルチェ素子３１による各電池セル１０に対する吸熱及び放熱を独立して行うことができる。また、ペルチェ素子３１同士が伝熱板４０により熱的に接続されている。このため、電池セル１０から吸熱した熱が、ペルチェ素子３１を介して伝熱板４０に放熱されるようになり、電池セル１０を効率的に冷却することができる。また、一部の電池セル１０から吸熱した熱を、伝熱板４０及びペルチェ素子３１を介して、他の電池セル１０に放熱できるようになり、電池セル１０を効率的に加温することができる。したがって、電池セル１０の温度調整を高効率化することができる。

【0054】

また、本実施形態１では、電池モジュール２０は、各第２の面部が前後方向に並ぶことで形成される複数の周壁部２１を有し、左側の周壁部２１に、複数のペルチェ素子３１からなる左側ペルチェ素子群３２Ｌと、左側ペルチェ素子群３２Ｌのペルチェ素子３１同士を熱的に接続する左側伝熱板４０Ｌが配置され、右側の周壁部２１に、複数のペルチェ素子からなる右側ペルチェ素子群３２Ｒと、右側ペルチェ素子群３２Ｒのペルチェ素子３１同士を熱的に接続する右側伝熱板４０Ｒが配置されている。

【0055】

特に、本実施形態１では、左側ペルチェ素子群３２Ｌを構成する各ペルチェ素子３１と右側ペルチェ素子群３２Ｒを構成する各ペルチェ素子３１とは、前後方向に向かって、交互に配置されている。

【0056】

これにより、各電池セル１０が利用できる伝熱板４０の面積を最大限大きくすることができる。これにより、電池セル１０間の熱交換等を効率的に行うことができるようになる。この結果、電池セル１０の温度調整をより高効率化することができる。

【0057】

また、本実施形態１では、左側及び右側ペルチェ素子群３２Ｌ，３２Ｒは、それぞれ、複数の電池セル１０のうち前後方向の中央寄りに配置された電池セル１０及び複数の電池セル１０のうち前後方向の端部寄りに配置された電池セル１０の両方を含むように配置されている。一般に、中央寄りの電池セル１０は、端部寄りの電池セル１０と比較して発熱しやすい。このため、各ペルチェ素子群が、中央寄りの電池セル１０と端部寄りの電池セル１０とのそれぞれを含むように配置されていれば、中央寄りの電池セル１０の温度調整を適切に行うことができる。また、端部寄りの電池セル１０の温度が下がりすぎるのも抑制することができる。したがって、電池セル１０の温度調整をより高効率化することができる。

【0058】

また、本実施形態１では、コントローラ１０３は、複数の電池セル１０が上限温度Ｔａ１よりも高いと測定されたときには、上限温度Ｔａ１よりも高い温度の電池セル１０に対しては吸熱となるように、各ペルチェ素子３１を制御するとともに、上限温度Ｔａ１との差が大きい電池セル１０ほど吸熱量が大きくなるように各ペルチェ素子３１に流す電流を調整する。これにより、全ての電池セル１０を適切な温度にすることができるとともに、電池セル１０間の温度ばらつきを出来る限り小さくすることができる。したがって、電池セル１０の温度調整をより高効率化することができる。

【0059】

また、本実施形態１では、コントローラ１０３は、複数の電池セル１０間の温度差が所定値Ｔａ２以上であると測定されたときには、一部の電池セル１０に対しては吸熱となり、残部の電池セル１０に対しては放熱となるように各ペルチェ素子３１に流す電流を調整する。これにより、温度が高い電池セル１０から吸熱して冷却すると同時に、温度が低い電池セル１０を加温することができ、電池セル１０間の温度ばらつきを出来る限り小さくすることができる。これにより、電池セル１０の温度調整を高効率化することができる。また、伝熱板４０及びペルチェ素子３１を介して電池セル１０間で熱を移動させることができるため、ペルチェ素子３１の消費電力を抑えることができる。

【0060】

また、本実施形態１では、コントローラ１０３は、電池セル１０を冷却するときには、電池セル１０の冷却をスタートして、所定時間経過したときに、各電池セル１０の温度を再度測定して、各ペルチェ素子３１に流す電流の大きさをそれぞれ再調整する。これにより、ペルチェ素子３１の消費電力を抑えることができる。

【0061】

（実施形態２）
以下、実施形態２について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明において前記実施形態１と共通の部分については、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。

【0062】

本実施形態２では、ペルチェ素子３１の配置が、前述の実施形態１とは異なる。具体的には、図８に示すように、本実施形態２では、ペルチェ素子３１は、前後方向に直交する方向（ここでは左右方向）に対向する左側の周壁部２１及び右側の周壁部２１を構成する左側側面部１３ｃ及び右側側面部１３ｄのそれぞれに配置されており伝熱板４０は、左側の周壁部２１及び右側の周壁部２１のそれぞれに配置されている。このような構成であっても、コントローラ１０３は、前記実施形態１と同様の温度調整制御を実行することができる。

【0063】

本実施形態２の構成では、各電池セル１０に対して、電池セル１０全体を左側側面部１３ｃ及び右側側面部１３ｄの両側から冷却又は加温することができる。これにより、電池セル１０の温度調整を高効率化することができる。

【0064】

（実施形態３）
以下、実施形態３について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明において前記実施形態１及び２と共通の部分については、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。

【0065】

本実施形態３では、ペルチェ素子３１の配置が、前述の実施形態１及び２とは異なる。具体的には、図９に示すように、本実施形態３では、ペルチェ素子３１は、下側の周壁部２１を構成する下面部１３ｂのそれぞれに配置されており伝熱板４０は、下側の周壁部２１のそれぞれに配置されている。このような構成であっても、コントローラ１０３は、前記実施形態１と同様の温度調整制御を実行することができる。

【0066】

本実施形態３の電池セル１０のように、端子１４が上面部１３ａに配置される構成の場合、下面部１３ｂは、２番目に広い面になる。このため、各ペルチェ素子３１による電池セル１０からの吸熱及び電池セル１０への放熱を効率的に行うことができる。また、電池モジュール２０を車両に配置するときには、左右方向に比べて下側は、スペースを確保しやすい。このため、本実施形態３の構成では、電池モジュール２０の車両への組み付け性を向上させることができる。

【0067】

（その他の実施形態）
ここに開示された技術は、前述の実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。

【0068】

例えば、前述の実施形態１及び２では、左側の周壁部２１及び右側の周壁部２１の両方にペルチェ素子３１を配置していた。これに限らず、左側の周壁部２１及び右側の周壁部２１のいずれか一方にのみ、ペルチェ素子３１を配置するようにしてもよい。このときには、左側の周壁部２１を構成する全ての左側側面部１３ｃ又は右側の周壁部２１を構成する全ての右側側面部１３ｄにそれぞれペルチェ素子３１を配置する。

【0069】

また、前述の実施形態１～３では、１つの電池セル１０に設けられるペルチェ素子３１の数が同じであった。これに限らず、例えば、中央の電池セル１０については、ペルチェ素子３１を複数配置し、それ以外の電池セル１０については、ペルチェ素子３１を１つだけ配置するようにしてもよい。

【0070】

また、前述の実施形態１～３では、電池セル１０の温度に上限温度Ｔａ１を設定して、該上限温度Ｔａ１に基づいてペルチェ素子３１を制御していた。これに加えて、電池セル１０の温度に下限温度を設定して、下限温度に基づいてペルチェ素子３１を制御してもよい。これにより、前述の実施形態１～３のように、電池セル１０がリチウムイオン電池である場合に、内部抵抗の上昇するのを抑制することができる。

【0071】

前述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本開示の範囲を限定的に解釈してはならない。本開示の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本開示の範囲内のものである。

【産業上の利用可能性】

【0072】

ここに開示された技術は、所定方向に対向する一対の第１の面部と、一対の第１の面部の対向する周縁同士を繋ぐように設けられた複数の第２の面部とをそれぞれ有する複数の電池セルが、所定方向に隣接配置された電池モジュールを有する車両用電池ユニットの温度調整装置として有用である。

【符号の説明】

【0073】

１０ 電池セル
１２ 第１の面部
１３ 第２の面部
２０ 電池モジュール
２１ 周壁部
３１ ペルチェ素子
４０ 伝熱板
１００ 温度調整装置
１０３ コントローラ（制御部）
１０３ａ 制御基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】