特許 7533286 車両用電池ユニットおよびその制御方法

(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】2024-08-05

(45)【発行日】2024-08-14

(54)【発明の名称】車両用電池ユニットおよびその制御方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/6554 20140101AFI20240806BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20240806BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20240806BHJP

   H01M 10/6572 20140101ALI20240806BHJP

   H01M 10/633 20140101ALI20240806BHJP

   H01M 50/20 20210101ALI20240806BHJP

   H01M 10/651 20140101ALI20240806BHJP

【ＦＩ】

H01M10/6554

H01M10/613

H01M10/625

H01M10/6572

H01M10/633

H01M50/20

H01M10/651

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021032826

(22)【出願日】2021-03-02

(65)【公開番号】P2022133889

(43)【公開日】2022-09-14

【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】大路 潔

(72)【発明者】

【氏名】富岡 沙絵子

(72)【発明者】

【氏名】梶本 貴紀

(72)【発明者】

【氏名】吉原 久未

【審査官】辻丸 詔

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－２４８３６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１９－５１５４１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－００４２９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０３７３５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０４６５７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１３７９７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０３７９１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／６５５４

Ｈ０１Ｍ １０／６１３

Ｈ０１Ｍ １０／６２５

Ｈ０１Ｍ １０／６５７２

Ｈ０１Ｍ １０／６３３

Ｈ０１Ｍ ５０／２０

Ｈ０１Ｍ １０／６５１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両用の電池モジュールと、
熱交換部と、
前記電池モジュールと前記熱交換部との間に設けられ、通電により熱の移動を促進させるペルチェモジュールと、
前記ペルチェモジュールを経由する前記電池モジュールと前記熱交換部との間の熱の移動の状態を、前記熱の移動が許容される伝熱許容状態と、前記熱の移動が阻害される伝熱阻害状態とに切り換え可能な伝熱切換機構とを備え、
前記伝熱切換機構は、前記熱交換部と前記ペルチェモジュールとの間の熱の移動の状態を、前記伝熱許容状態と前記伝熱阻害状態とに切り換え可能である
ことを特徴とする車両用電池ユニット。

【請求項2】

請求項１の車両用電池ユニットにおいて、
前記伝熱切換機構は、前記電池モジュールと前記ペルチェモジュールとの間の熱の移動の状態を、前記伝熱許容状態と前記伝熱阻害状態とに切り換え可能である
ことを特徴とする車両用電池ユニット。

【請求項3】

請求項１の車両用電池ユニットにおいて、
前記電池モジュールと前記ペルチェモジュールとの間に設けられた伝熱部材を備え、
前記伝熱切換機構は、前記電池モジュールと前記伝熱部材との間の熱の移動の状態を、前記伝熱許容状態と前記伝熱阻害状態とに切り換え可能である
ことを特徴とする車両用電池ユニット。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１つの車両用電池ユニットにおいて、
前記伝熱切換機構は、前記熱の移動の状態を変化させようとする２つの部材の間の熱抵抗を変化させることで、前記２つの部材の間における熱の移動の状態を、前記伝熱許容状態と前記伝熱阻害状態とに切り換え、
前記２つの部材は、前記熱交換部と前記ペルチェモジュールである
ことを特徴とする車両用電池ユニット。

【請求項5】

請求項４の車両用電池ユニットにおいて、
前記伝熱切換機構は、
波板形状に形成され、前記２つの部材の間に配置され、前記２つの部材に対して互いに近づく方向に移動させるための外力が印加されると、前記２つの部材に押されて前記波板形状から平板形状に変形し、前記外力の印加が解除されると、復元力により前記平板形状から前記波板形状に戻る伝熱板と、
前記２つの部材に対して前記外力を印加する駆動部とを有する
ことを特徴とする車両用電池ユニット。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１つの車両用電池ユニットの制御方法であって、
前記ペルチェモジュールの通電および非通電を制御するペルチェ制御ステップと、
前記ペルチェモジュールが通電する場合に、前記熱の移動の状態が前記伝熱許容状態となるように前記伝熱切換機構を制御し、前記ペルチェモジュールが通電しない場合に、前記熱の移動の状態が前記伝熱阻害状態となるように前記伝熱切換機構を制御する伝熱制御ステップとを備える
ことを特徴とする車両用電池ユニットの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

ここに開示する技術は、車両用電池ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ペルチェ素子を用いて効率よくバッテリなどの車両に搭載される電子機器の温度調整を行うことが開示されている。ペルチェ素子は、電力が供給されることにより、車両に搭載される電子機器と車両の熱交換部との熱交換を許容する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－２０９８０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１のような電池ユニットでは、ペルチェモジュール（特許文献１ではペルチェ素子）が通電していない場合でも、ペルチェモジュールを経由して電池モジュール（特許文献１ではバッテリ）と熱交換部との間において熱が移動してしまう。そのため、電池モジュールと熱交換部との間における不要な熱の移動を抑制することが困難である。

【0005】

ここに開示する技術は、か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、電池モジュールと熱交換部との間における不要な熱の移動を抑制することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

ここに開示する技術は、車両用電池ユニットに関し、この車両用電池ユニットは、車両用の電池モジュールと、熱交換部と、前記電池モジュールと前記熱交換部との間に設けられ、通電により熱の移動を促進させるペルチェモジュールと、前記ペルチェモジュールを経由する前記電池モジュールと前記熱交換部との間の熱の移動の状態を、前記熱の移動が許容される伝熱許容状態と、前記熱の移動が阻害される伝熱阻害状態とに切り換え可能な伝熱切換機構とを備える。

【0007】

前記の構成では、ペルチェモジュールを経由する電池モジュールと熱交換部との間の熱の移動の状態を伝熱許容状態にすることにより、電池モジュールと熱交換部との間において熱を適切に移動させることができる。また、ペルチェモジュールを経由する電池モジュールと熱交換部との間の熱の移動の状態を伝熱阻害状態にすることにより、電池モジュールと熱交換部との間における不要な熱の移動を抑制することができる。

【0008】

前記車両用電池ユニットにおいて、前記伝熱切換機構は、前記熱交換部と前記ペルチェモジュールとの間の熱の移動の状態を、前記伝熱許容状態と前記伝熱阻害状態とに切り換え可能であってもよい。

【0009】

前記の構成では、熱交換部とペルチェモジュールとの間の熱の移動の状態を伝熱許容状態にすることにより、電池モジュールと熱交換部との間において熱を適切に移動させることができる。また、熱交換部とペルチェモジュールとの間の熱の移動の状態を伝熱阻害状態にすることにより、電池モジュールと熱交換部との間における不要な熱の移動を抑制することができる。

【0010】

前記車両用電池ユニットにおいて、前記伝熱切換機構は、前記電池モジュールと前記ペルチェモジュールとの間の熱の移動の状態を、前記伝熱許容状態と前記伝熱阻害状態とに切り換え可能であってもよい。

【0011】

前記の構成では、電池モジュールとペルチェモジュールとの間の熱の移動の状態を伝熱許容状態にすることにより、電池モジュールと熱交換部との間において熱を適切に移動させることができる。また、電池モジュールとペルチェモジュールとの間の熱の移動の状態を伝熱阻害状態にすることにより、電池モジュールと熱交換部との間における不要な熱の移動を抑制することができる。

【0012】

前記車両用電池ユニットは、前記電池モジュールと前記ペルチェモジュールとの間に設けられた伝熱部材を備えてもよい。前記伝熱切換機構は、前記電池モジュールと前記伝熱部材との間の熱の移動の状態を、前記伝熱許容状態と前記伝熱阻害状態とに切り換え可能であってもよい。

【0013】

前記の構成では、電池モジュールと伝熱部材との間の熱の移動の状態を伝熱許容状態にすることにより、電池モジュールと熱交換部との間において熱を適切に移動させることができる。また、電池モジュールと伝熱部材との間の熱の移動の状態を伝熱阻害状態にすることにより、電池モジュールと熱交換部との間における不要な熱の移動を抑制することができる。

【0014】

前記車両用電池ユニットにおいて、前記伝熱切換機構は、前記熱の移動の状態を変化させようとする２つの部材の間の熱抵抗を変化させることで、前記２つの部材の間における熱の移動の状態を、前記伝熱許容状態と前記伝熱阻害状態とに切り換えてもよい。

【0015】

前記の構成では、熱の移動の状態を変化させようとする２つの部材の間の熱抵抗を減少させることにより、２つの部材の間における熱の移動の状態を伝熱阻害状態から伝熱許容状態にすることができる。また、２つの部材の間の熱抵抗を増加させることにより、熱の移動の状態を変化させようとする２つの部材の間における熱の移動の状態を伝熱許容状態から伝熱阻害状態にすることができる。

【0016】

前記車両用電池ユニットにおいて、前記伝熱切換機構は、波板形状に形成され、前記２つの部材の間に配置され、前記２つの部材に対して互いに近づく方向に移動させるための外力が印加されると、前記２つの部材に押されて前記波板形状から平板形状に変形し、前記外力の印加が解除されると、復元力により前記平板形状から前記波板形状に戻る伝熱板と、前記２つの部材に対して前記外力を印加する駆動部とを有してもよい。

【0017】

前記の構成では、熱の移動の状態を変化させようとする２つの部材の間に配置された伝熱板が波板形状である場合、２つの部材と波板形状の伝熱板との間に隙間（空気層）が形成されるので、伝熱板が平板形状である場合よりも、２つの部材の間の熱抵抗が大きくなる。

【0018】

したがって、２つの部材に対して外力（互いに近づく方向に移動させるための外力）を印加して伝熱板を波板形状から平板形状にすることにより、２つの部材の間の熱抵抗を減少させて、２つの部材の間における熱の移動の状態を伝熱阻害状態から伝熱許容状態にすることができる。また、２つの部材に対して印加される外力を解除して伝熱板を平板形状から波板形状にすることにより、２つの部材の間の熱抵抗を増加させて、２つの部材の間における熱の移動の状態を伝熱許容状態から伝熱阻害状態にすることができる。

【0019】

また、ここに開示する技術は、前記車両用電池ユニットの制御方法に関し、この車両用電池ユニットの制御方法は、前記ペルチェモジュールの通電および非通電を制御するペルチェ制御ステップと、前記ペルチェモジュールが通電する場合に、前記熱の移動の状態が前記伝熱許容状態となるように前記伝熱切換機構を制御し、前記ペルチェモジュールが通電しない場合に、前記熱の移動の状態が前記伝熱阻害状態となるように前記伝熱切換機構を制御する伝熱制御ステップとを備える。

【0020】

前記の方法では、ペルチェモジュールが通電する場合に、上記の熱の移動の状態が伝熱許容状態となるように伝熱切換機構を制御することにより、電池モジュールと熱交換部との間において熱を適切に移動させることができる。また、ペルチェモジュールが通電しない場合に、上記の熱の移動の状態が伝熱阻害状態となるように伝熱切換機構を制御することにより、電池モジュールと熱交換部との間における不要な熱の移動を抑制することができる。

【発明の効果】

【0021】

ここに開示する技術によれば、電池モジュールと熱交換部との間における不要な熱の移動を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】実施形態１の車両用電源システムの構成を例示する概略図である。

【図2】実施形態１の電池ユニットの伝熱許容状態を例示する概略図である。

【図3】伝熱切換機構の要部の構成を例示する斜視図である。

【図4】実施形態１の車両用電源システムの構成を例示するブロック図である。

【図5】ペルチェモジュールおよびペルチェ駆動部の構成を例示する概略図である。

【図6】電池ユニットの制御について説明するためのフローチャートである。

【図7】比較例における電池モジュールの温度変化とペルチェモジュールの駆動による電力消費とを例示するグラフである。

【図8】実施形態における電池モジュールの温度変化とペルチェモジュールの駆動による電力消費とを例示するグラフである。

【図9】実施形態１の変形例の電池ユニットの構成を例示する概略図である。

【図10】実施形態２の電池ユニットの構成を例示する概略図である。

【図11】実施形態３の電池ユニットの構成を例示する概略図である。

【図12】実施形態３の電池ユニットの伝熱許容状態を例示する概略図である。

【図13】実施形態３の変形例の電池ユニットの構成を例示する概略図である。

【図14】実施形態３の変形例の電池ユニットの伝熱許容状態を例示する概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、図面を参照して実施の形態を詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一の符号を付しその説明は繰り返さない。

【0024】

（実施形態１）
図１は、実施形態１の車両用電源システム１の構成を例示する。車両用電源システム１は、車両に設けられ、車両に搭載された電動機などのデバイスに電力を供給する。車両用電源システム１は、車両用電池ユニット１０と、温度センサ２１と、制御装置３０とを備える。この例では、車両用電源システム１は、これらの構成要素に加えて、ラジエータ２と、第１流路３と、第２流路４と、ポンプ５と、ファン６とを備える。

【0025】

なお、図１では、温度センサ２１の図示を省略している。また、以下では、車両用電池ユニット１０を単に「電池ユニット１０」と記載する。

【0026】

車両用電源システム１では、ラジエータ２と後述する電池ユニット１０の熱交換部１２とが第１流路３と第２流路４により接続されることで、冷却水が循環する冷却水回路が構成される。冷却水は、熱交換媒体の一例であり、冷却水回路は、熱交換媒体が循環する熱交換媒体回路の一例である。

【0027】

ポンプ５は、冷却水回路において冷却水を循環させる。ファン６は、ラジエータ２を通過する空気の流量を調節する。ラジエータ２は、ラジエータ２を通過する冷却水と空気とを熱交換させる。ラジエータ２から流出した冷却水は、第１流路３を流れ、電池ユニット１０の熱交換部１２において熱交換（この例では吸熱）を行う。電池ユニット１０の熱交換部１２から流出した冷却水は、第２流路４を流れ、ラジエータ２において熱交換（この例では放熱）を行う。ラジエータ２は、熱交換器の一例である。

【0028】

なお、ポンプ５の回転数は、可変である。ポンプ５の回転数が増加することで、冷却水回路を循環する冷却水の流量が増加し、電池ユニット１０の熱交換部１２およびラジエータ２における熱交換が促進される。また、ポンプ５の回転数が減少することで、冷却水回路を循環する冷却水の流量が減少し、電池ユニット１０の熱交換部１２およびラジエータ２における熱交換が促進されなくなる。

【0029】

また、ファン６の回転数は、可変である。ファン６の回転数が増加することで、ラジエータ２を通過する空気の流量が増加し、ラジエータ２における熱交換が促進される。その結果、電池ユニット１０の熱交換部１２における熱交換も促進される。また、ファン６の回転数が減少することで、ラジエータ２を通過する空気の流量が減少し、ラジエータ２における熱交換が促進されなくなる。その結果、電池ユニット１０の熱交換部１２における熱交換も促進されなくなる。

【0030】

〔電池ユニット〕
図１に示すように、電池ユニット１０は、複数（具体的には４つ）の車両用の電池モジュール１１と、熱交換部１２と、ペルチェモジュール１３と、ペルチェ駆動部４０と、伝熱切換機構１５とを有する。これらの電池ユニット１０の構成要素は、筐体１０ａに収容される。以下では、車両用の電池モジュール１１を単に「電池モジュール１１」と記載する。

【0031】

〈電池モジュール〉
複数の電池モジュール１１の各々は、電力を蓄積する。複数の電池モジュール１１は、それぞれ同様の構成を有する。この例では、電池モジュール１１は、扁平な直方体形状に形成される。そして、複数の電池モジュール１１は、隣り合う２つの電池モジュール１１の扁平面（面積が最大となる面）が互いに向き合うように、一列に並ぶ。例えば、電池モジュール１１は、リチウムイオン電池である。

【0032】

以下では、説明の便宜上、複数の電池モジュール１１の集合体を単に「電池モジュール１１」と記載する。ただし、複数の電池モジュール１１について個別に説明する場合は、「複数の電池モジュール１１」と記載する。

【0033】

〈熱交換部〉
熱交換部１２は、電池モジュール１１の温度を調節するために設けられ、熱交換媒体と熱交換を行う。この例では、熱交換部１２には、冷却水回路を循環する冷却水が流れる。熱交換部１２は、熱交換部１２を流れる冷却水と熱交換（この例では放熱）を行う。例えば、熱交換部１２は、熱伝導性が高い材料で構成される。熱伝導性が高い材料の例としては、銅、アルミニウムなどが挙げられる。

【0034】

〈ペルチェモジュール〉
ペルチェモジュール１３は、電池モジュール１１と熱交換部１２との間に設けられ、通電により熱の移動を促進させる。

【0035】

この例では、ペルチェモジュール１３は、電池モジュール１１と接触する。また、ペルチェモジュール１３は、板状に形成され、通電により、一方の面が吸熱面となり、他方の面が放熱面となる。図２に示すように、この例では、ペルチェモジュール１３の吸熱面が電池モジュール１１側を向き、ペルチェモジュール１３の放熱面が熱交換部１２側を向くように、ペルチェモジュール１３を流れる電流の向きが定められている。図２の白抜き矢印は、ペルチェモジュール１３の通電により促進される熱の移動の向きを示している。

【0036】

〈ペルチェ駆動部〉
ペルチェ駆動部４０は、ペルチェモジュール１３の通電および非通電を制御する。具体的には、ペルチェ駆動部４０は、ペルチェモジュール１３に電力を供給することで、ペルチェモジュール１３を駆動させ、ペルチェモジュール１３への電力の供給を停止することで、ペルチェモジュール１３を停止させる。

【0037】

図２に示すように、ペルチェ駆動部４０は、電源５０と、第１接続ライン５１と、第２接続ライン５２と、スイッチ５３とを有する。第１接続ライン５１は、電源５０の正極とペルチェモジュール１３の正側とを接続する。第２接続ライン５２は、電源５０の負極とペルチェモジュール１３の負側とを接続する。スイッチ５３は、第１接続ライン５１に設けられる。スイッチ５３がオン状態になることで、電源５０の電力がペルチェモジュール１３に供給され、ペルチェモジュール１３が駆動する。一方、スイッチ５３がオフ状態になることで、電源５０の電力がペルチェモジュール１３に供給されなくなり、ペルチェモジュール１３が停止する。

【0038】

〈伝熱切換機構〉
伝熱切換機構１５は、ペルチェモジュール１３を経由する電池モジュール１１と熱交換部１２との間の熱の移動の状態を、熱の移動が許容される伝熱許容状態と、熱の移動が阻害される伝熱阻害状態とに切り換え可能である。

【0039】

実施形態１では、伝熱切換機構１５は、熱交換部１２とペルチェモジュール１３との間の熱の移動の状態を、伝熱許容状態（図３に示す状態）と、伝熱阻害状態（図１に示す状態）とに切り換え可能である。

【0040】

この例では、伝熱切換機構１５は、熱の移動の状態を変化させようとする２つの部材の間の熱抵抗を変化させることで、２つの部材の間における熱の移動の状態を、伝熱許容状態と伝熱阻害状態とに切り換える。なお、実施形態１では、熱の移動の状態を変化させようとする２つの部材は、熱交換部１２およびペルチェモジュール１３である。

【0041】

例えば、２つの部材の間の熱抵抗を減少させることにより、２つの部材の間における熱の移動の状態を「伝熱阻害状態」から「伝熱許容状態」にすることができる。また、２つの部材の間の熱抵抗を増加させることにより、２つの部材の間における熱の移動の状態を「伝熱許容状態」から「伝熱阻害状態」にすることができる。

【0042】

具体的には、この例では、伝熱切換機構１５は、伝熱板１０１と、複数の断熱部材１０２と、駆動部１１０とを有する。

【0043】

図４に示すように、伝熱板１０１は、波板形状に形成され、熱の移動の状態を変化させようとする２つの部材の間に配置される。伝熱板１０１は、２つの部材に対して互いに近づく方向に移動させるための外力が印加されると、２つの部材に押されて波板形状（図１に示す形状）から平板形状（図３に示す形状）に変形する。また、伝熱板１０１は、上記の外力の印加が解除されると、復元力により平板形状から波板形状に戻る。例えば、伝熱板１０１は、熱伝導性が高い材料で構成される。

【0044】

複数の断熱部材１０２は、細長い板状に形成され、伝熱板１０１の波板形状の頂点部分に沿うように取り付けられる。断熱部材１０２は、断熱性を有する材料で構成される。断熱性を有する材料の例としては、発泡ポリスチレン、木材などが挙げられる。なお、図３では、断熱部材１０２の図示を省略している。

【0045】

駆動部１１０は、熱の移動の状態を変化させようとする２つの部材に対して上記の外力（２つの部材を互いに近づく方向に移動させるための外力）を印加する。駆動部１１０により外力が印加されることで、伝熱板１０１が２つの部材に押されて波板形状から平板形状に変形する。そして、駆動部１１０による外力の印加が解除されることで、伝熱板１０１が復元力により平板形状から波板形状に戻る。

【0046】

この例では、駆動部１１０は、筐体１０ａに固定される。駆動部１１０は、２つの部材の一方（具体的には熱交換部１２）を２つの部材の他方（具体的にはペルチェモジュール１３）へ向かう方向に押し付けることで、２つの部材の間に配置された伝熱板１０１を波板形状から平板形状に変形させる。そして、駆動部１１０は、２つの部材の一方に対する押し付けを解除することで、伝熱板１０１の復元力により伝熱板１０１を平板形状から波板形状に戻す。例えば、駆動部１１０は、電磁ソレノイドである。

【0047】

熱の移動の状態を変化させようとする２つの部材の間に配置された伝熱板１０１が波板形状である場合、２つの部材と波板形状の伝熱板１０１との間に隙間（空気層）が形成されるので、伝熱板１０１が平板形状である場合よりも、２つの部材の間の熱抵抗が大きくなる。

【0048】

また、この例では、伝熱板１０１の波板形状の頂点部分に沿うように断熱部材１０２が取り付けられている。そのため、伝熱板１０１が波板形状である場合に、伝熱板１０１の波板形状の頂点部分と部材（熱の移動の状態を変化させようとする部材）との間に断熱部材１０２が介在することになるので、熱の移動の状態を変化させようとする２つの部材の間の断熱性を向上させることができる。これにより、２つの部材の間の熱の移動を阻害することができる。

【0049】

また、熱の移動の状態を変化させようとする２つの部材の間に配置された伝熱板１０１が２つの部材に押されて平板形状となる場合、伝熱板１０１と部材（熱の移動の状態を変化させようとする部材）とが接触するので、伝熱板１０１が波板形状である場合よりも、２つの部材の間の熱抵抗が小さくなる。

【0050】

なお、この例では、伝熱板１０１に取り付けられる断熱部材１０２の形状（特に厚み）は、伝熱板１０１が２つの部材に押されて平板形状となる場合に、伝熱板１０１が部材（熱の移動の状態を変化させようとする部材）と接触することが可能となるように設計されている。

【0051】

したがって、熱の移動の状態を変化させようとする２つの部材に対して互いに近づく方向に移動させるための外力を印加して伝熱板１０１を波板形状から平板形状にすることにより、２つの部材の間の熱抵抗を減少させて、２つの部材の間における熱の移動の状態を「伝熱阻害状態」から「伝熱許容状態」にすることができる。また、２つの部材に対して印加される外力を解除して伝熱板１０１を平板形状から波板形状にすることにより、２つの部材の間の熱抵抗を増加させて、２つの部材の間における熱の移動の状態を「伝熱許容状態」から「伝熱阻害状態」にすることができる。

【0052】

〔温度センサ〕
温度センサ２１は、電池モジュール１１の温度を検出する。なお、温度センサ２１は、電池モジュール１１の温度を直接的に検出してもよいし、電池モジュール１１の温度を間接的に検出してもよい。例えば、温度センサ２１は、複数の電池モジュール１１の温度の平均値を「電池モジュール１１の温度」として検出してもよい。または、温度センサ２１は、複数の電池モジュール１１が収容された筐体１０ａ内の空気の温度を「電池モジュール１１の温度」として検出してもよい。

【0053】

〔制御装置〕
制御装置３０は、車両用電源システム１の各部を制御する。図５に示すように、この例では、制御装置３０は、温度センサ２１、ポンプ５、ファン６、伝熱切換機構１５、ペルチェ駆動部４０などと信号線により接続される。制御装置３０は、記憶部３１と、制御部３２とを有する。

【0054】

記憶部３１は、各種の情報を記憶する。例えば、記憶部３１には、車両用電源システム１の各部の制御のために利用される情報が記憶される。車両用電源システム１の各部の制御のために利用される情報の例としては、各種のセンサにより検出された値、各種の制御に利用される閾値などが挙げられる。

【0055】

制御部３２は、車両用電源システム１の各部を制御する。例えば、制御部３２は、プロセッサと、プロセッサを動作させるためのプログラムおよびデータを記憶するメモリとにより構成される。

【0056】

〔電池ユニットの制御〕
次に，図６を参照して、電池ユニット１０の制御について説明する。

【0057】

〈ステップＳ１１〉
まず、制御部３２は、温度センサ２１により検出された電池モジュール１１の温度を取得する。

【0058】

〈ステップＳ１２〉
制御部３２は、電池モジュール１１の冷却が必要であるか否かを判定する。例えば、制御部３２は、電池モジュール１１の温度が第１温度閾値を上回る場合に、電池モジュール１１の冷却が必要であると判定する。第１温度閾値は、例えば、電池モジュール１１の冷却が必要であると見なされるときの電池モジュール１１の温度に設定される。電池モジュール１１の冷却が必要である場合には、ステップＳ１３の処理が行われ、そうでない場合には、ステップＳ１１の処理が行われる。

【0059】

〈ステップＳ１３（伝熱制御ステップとペルチェ制御ステップ）〉
電池モジュール１１の冷却が必要である場合、制御部３２は、熱交換部１２とペルチェモジュール１３との間の熱の移動の状態が「伝熱許容状態」となるように、伝熱切換機構１５を制御する。この例では、制御部３２は、熱の移動の状態を変化させようとする２つの部材に対して外力（２つの部材を互いに近づく方向に移動させるための外力）が印加されるように、駆動部１１０を制御する。

【0060】

また、制御部３２は、ペルチェモジュール１３が通電するように、ペルチェ駆動部４０を制御する。これにより、電池モジュール１１と熱交換部１２との間の熱の移動が促進される。その結果、電池モジュール１１の冷却が促進され、電池モジュール１１の温度が低下していく。

【0061】

〈ステップＳ１４〉
次に、制御部３２は、温度センサ２１により検出された電池モジュール１１の温度を取得する。

【0062】

〈ステップＳ１５〉
制御部３２は、電池モジュール１１の冷却の継続が必要であるか否かを判定する。例えば、制御部３２は、電池モジュール１１の温度が第１温度閾値よりも低い第２温度閾値を下回る場合に、電池モジュール１１の冷却の継続が必要ではないと判定する。第２温度閾値は、例えば、電池モジュール１１の冷却の継続が必要ではないと見なされるときの電池モジュール１１の温度に設定される。電池モジュール１１の冷却の継続が必要である場合には、ステップＳ１４の処理が行われ、そうでない場合には、ステップＳ１５の処理が行われる。

【0063】

〈ステップＳ１６（伝熱制御ステップとペルチェ制御ステップ）〉
電池モジュール１１の冷却の継続が必要ではない場合、制御部３２は、熱交換部１２とペルチェモジュール１３との間の熱の移動の状態が「伝熱阻害状態」となるように、伝熱切換機構１５を制御する。この例では、制御部３２は、熱の移動の状態を変化させようとする２つの部材に対する外力（２つの部材を互いに近づく方向に移動させるための外力）の印加が解除されるように、駆動部１１０を制御する。

【0064】

また、制御部３２は、ペルチェモジュール１３の通電が停止されるように、ペルチェ駆動部４０を制御する。これにより、電池モジュール１１と熱交換部１２との間の熱の移動が促進されなくなる。その結果、電池モジュール１１の冷却が促進されなくなり、電池モジュール１１の温度が上昇していく。

【0065】

〔実施形態と比較例との対比〕
次に、実施形態１の電池ユニット１０とその比較例とを対比して説明する。以下では、説明の便宜上、比較例となる電池ユニットの構成要素のうち実施形態の電池ユニット１０の構成要素と同様の構成要素については、実施形態の電池ユニット１０の構成要素の符号と同一の符号を用いている。

【0066】

〈比較例となる電池ユニット〉
まず、比較例となる電池ユニットについて説明する。比較例となる電池ユニットには、伝熱切換機構１５が設けられていない。比較例となる電池ユニットでは、熱交換部１２とペルチェモジュール１３とが接触している。

【0067】

図７は、比較例となる電池ユニットにおける電池モジュール１１の温度Ｔｂの変化と、比較例となる電池ユニットのペルチェモジュール１３における電力消費の変化とを例示している。

【0068】

図７に示すように、時刻ｔ１において、電池モジュール１１の温度Ｔｂが第１温度閾値Ｔｔｈ１を上回ると、ペルチェモジュール１３が通電する。これにより、電池モジュール１１の冷却が促進され、電池モジュール１１の温度Ｔｂが次第に低下していく。その後、時刻ｔ２において、電池モジュール１１の温度Ｔｂが第２温度閾値Ｔｔｈ２を下回ると、ペルチェモジュール１３の通電が停止する。これにより、電池モジュール１１の冷却が促進されなくなり、電池モジュール１１の温度Ｔｂが次第に上昇していく。

【0069】

なお、比較例となる電池ユニットでは、伝熱切換機構１５が設けられていないので、ペルチェモジュール１３の通電が停止している期間（例えば時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間）において、ペルチェモジュール１３を経由する電池モジュール１１と熱交換部１２との間の熱の移動の状態を「伝熱阻害状態」にすることができない。そのため、ペルチェモジュール１３の通電が停止している期間において、熱交換部１２から停止中のペルチェモジュール１３を経由して電池モジュール１１に熱が移動してしまう。

【0070】

このように、比較例となる電池ユニットでは、ペルチェモジュール１３の通電を停止すると、電池モジュール１１の温度Ｔｂがすぐに上昇してしまうので、またすぐにペルチェモジュール１３を通電することになる。そのため、ペルチェモジュール１３の通電を停止してからペルチェモジュール１３の通電を再開するまでの時間を長くすることが困難であり、ペルチェモジュール１３における電力消費を低減することが困難である。

【0071】

〈実施形態の電池ユニット〉
図８は、実施形態１の電池ユニット１０における電池モジュール１１の温度Ｔｂの変化と、実施形態１の電池ユニット１０のペルチェモジュール１３における電力消費の変化とを例示している。

【0072】

実施形態１の電池ユニット１０では、伝熱切換機構１５が設けられているので、ペルチェモジュール１３の通電が停止している期間（例えば時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間）において、ペルチェモジュール１３を経由する電池モジュール１１と熱交換部１２との間の熱の移動の状態を「伝熱阻害状態」にすることができる。そのため、ペルチェモジュール１３の通電が停止している期間において、熱交換部１２から停止中のペルチェモジュール１３を経由して電池モジュール１１に熱が移動することを阻害することができる。

【0073】

このように、実施形態１の電池ユニット１０では、ペルチェモジュール１３の通電を停止した後に、ペルチェモジュール１３を経由する電池モジュール１１と熱交換部１２との間の熱の移動の状態を「伝熱阻害状態」にすることで、電池モジュール１１の温度Ｔｂの上昇を抑制することができる。そのため、ペルチェモジュール１３の通電を停止してからペルチェモジュール１３の通電を再開するまでの時間を長くすることでき、ペルチェモジュール１３における電力消費を低減することができる。図８に示した実施形態１におけるペルチェモジュール１３の電力消費の平均値Ｐａｖｅは、図７に示した比較例におけるペルチェモジュール１３の電力消費の平均値Ｐａｖｅよりも低くなっている。

【0074】

〔実施形態１の効果〕
以上のように、実施形態１では、伝熱切換機構１５は、ペルチェモジュール１３を経由する電池モジュール１１と熱交換部１２との間の熱の移動の状態を「熱の移動が許容される伝熱許容状態」と「熱の移動が阻害される伝熱阻害状態」とに切り換え可能である。

【0075】

ペルチェモジュール１３を経由する電池モジュール１１と熱交換部１２との間の熱の移動の状態を「伝熱許容状態」にすることにより、電池モジュール１１と熱交換部１２との間において熱を適切に移動させることができる。また、ペルチェモジュール１３を経由する電池モジュール１１と熱交換部１２との間の熱の移動の状態を「伝熱阻害状態」にすることにより、電池モジュール１１と熱交換部１２との間における不要な熱の移動を抑制することができる。

【0076】

具体的には、実施形態１では、ペルチェモジュールの通電および非通電を制御する。ペルチェモジュールが通電する場合に、上記の熱の移動の状態が伝熱許容状態となるように伝熱切換機構１５を制御する。このような制御により、電池モジュール１１と熱交換部１２との間において熱を適切に移動させることができる。また、ペルチェモジュールが通電しない場合に、上記の熱の移動の状態が伝熱阻害状態となるように伝熱切換機構１５を制御する。このような制御により、電池モジュール１１と熱交換部１２との間における不要な熱の移動を抑制することができる。

【0077】

実施形態１では、伝熱切換機構１５は、熱交換部１２とペルチェモジュール１３との間の熱の移動の状態を、伝熱許容状態と伝熱阻害状態とに切り換え可能である。熱交換部１２とペルチェモジュール１３との間の熱の移動の状態を伝熱許容状態にすることにより、電池モジュール１１と熱交換部１２との間において熱を適切に移動させることができる。また、熱交換部１２とペルチェモジュール１３との間の熱の移動の状態を伝熱阻害状態にすることにより、電池モジュール１１と熱交換部１２との間における不要な熱の移動を抑制することができる。

【0078】

（実施形態１の変形例）
図９は、実施形態１の変形例の電池ユニット１０の構成を例示する。実施形態１の変形例の電池ユニット１０は、伝熱切換機構１５の構成が実施形態１の電池ユニット１０と異なる。実施形態１の変形例の電池ユニット１０のその他の構成は、実施形態１の電池ユニット１０の構成と同様である。

【0079】

図９に示すように、実施形態１の変形例では、伝熱切換機構１５は、中間伝熱板２００と、第１伝熱板２０１と、第２伝熱板２０２と、複数の第１断熱部材２０３と、複数の第２断熱部材２０４と、駆動部２１０とを有する。

【0080】

中間伝熱板２００は、矩形の板状に形成され、熱の移動の状態を変化させようとする２つの部材（図９の例では熱交換部１２とペルチェモジュール１３）との間に配置される。中間伝熱板２００は、熱伝導性の高い材料で構成される。

【0081】

第１伝熱板２０１は、熱の移動の状態を変化させようとする２つの部材の一方（図９の例では熱交換部１２）と中間伝熱板２００との間に配置される。第１伝熱板２０１の構成は、図１に示した伝熱板１０１の構成と同様である。第２伝熱板２０２は、熱の移動の状態を変化させようとする２つの部材の他方（図９の例ではペルチェモジュール１３）と中間伝熱板２００との間に配置される。第２伝熱板２０２の構成は、図１に示した伝熱板１０１の構成と同様である。

【0082】

複数の第１断熱部材２０３は、細長い板状に形成され、第１伝熱板２０１の波板形状の頂点部分のうち２つの部材の一方（図９の例では熱交換部１２）と対向する頂点部分に沿うように取り付けられる。複数の第２断熱部材２０４は、細長い板状に形成され、第２伝熱板２０２の波板形状の頂点部分のうち２つの部材の他方（図９の例ではペルチェモジュール１３）と対向する頂点部分に沿うように取り付けられる。

【0083】

駆動部２１０は、熱の移動の状態を変化させようとする２つの部材に対して外力（２つの部材を互いに近づく方向に移動させるための外力）を印加する。駆動部２１０により外力が印加されることで、第１伝熱板２０１および第２伝熱板２０２の各々が２つの部材に押されて波板形状から平板形状に変形する。そして、駆動部２１０による外力の印加が解除されることで、第１伝熱板２０１および第２伝熱板２０２の各々が復元力により平板形状から波板形状に戻る。

【0084】

（実施形態２）
図１０は、実施形態２の電池ユニット１０の構成を例示する。実施形態２の電池ユニット１０は、伝熱切換機構１５の構成が実施形態１の電池ユニット１０と異なる。実施形態２の電池ユニット１０のその他の構成は、実施形態１の電池ユニット１０の構成と同様である。

【0085】

〈伝熱切換機構〉
実施形態２では、伝熱切換機構１５は、電池モジュール１１とペルチェモジュール１３との間の熱の移動の状態を、伝熱許容状態と伝熱阻害状態（図１０に示す状態）とに切り換え可能である。なお、実施形態２では、熱交換部１２とペルチェモジュール１３とが接触している。

【0086】

この例では、伝熱切換機構１５は、熱の移動の状態を変化させようとする電池モジュール１１とペルチェモジュール１３との間の熱抵抗を変化させることで、電池モジュール１１とペルチェモジュール１３との間における熱の移動の状態を、伝熱許容状態と伝熱阻害状態とに切り換える。実施形態２では、熱の移動の状態を変化させようとする２つの部材は、電池モジュール１１およびペルチェモジュール１３である。

【0087】

具体的には、伝熱切換機構１５は、伝熱板１０１と、複数の断熱部材１０２と、駆動部１１０とを有する。実施形態２では、伝熱板１０１は、電池モジュール１１とペルチェモジュール１３との間に配置される。

【0088】

〔実施形態２の効果〕
以上のように、実施形態２では、伝熱切換機構１５は、電池モジュール１１とペルチェモジュール１３との間の熱の移動の状態を、伝熱許容状態と伝熱阻害状態とに切り換え可能である。電池モジュール１１とペルチェモジュール１３との間の熱の移動の状態を伝熱許容状態にすることにより、電池モジュール１１と熱交換部１２との間において熱を適切に移動させることができる。また、電池モジュール１１とペルチェモジュール１３との間の熱の移動の状態を伝熱阻害状態にすることにより、電池モジュール１１と熱交換部１２との間における不要な熱の移動を抑制することができる。

【0089】

（実施形態３）
図１１は、実施形態３の電池ユニット１０の構成を例示する。実施形態３の電池ユニット１０は、図１に示した実施形態１の電池ユニット１０の構成に加えて、伝熱部材１４を備える。また、実施形態３の電池ユニット１０は、伝熱切換機構１５の構成が実施形態１の電池ユニット１０と異なる。実施形態３の電池ユニット１０のその他の構成は、実施形態１の電池ユニット１０の構成と同様である。

【0090】

〈伝熱部材〉
伝熱部材１４は、電池モジュール１１とペルチェモジュール１３との間に設けられる。この例では、複数（具体的に５つ）の伝熱部材１４が設けられる。伝熱部材１４は、Ｌ字型に折れ曲がる板状に形成され、複数の電池モジュール１１の扁平面（面積が最大となる面）と対向する第１面部と、ペルチェモジュール１３と接触する第２面部とを有する。複数の電池モジュール１１と複数の伝熱部材１４は、電池モジュール１１と伝熱部材１４の第１面部とが交互に配置されるように一列に並ぶ。

【0091】

〈伝熱切換機構〉
実施形態３では、伝熱切換機構１５は、電池モジュール１１と伝熱部材１４との間の熱の移動の状態を、伝熱許容状態（図１２に示す状態）と伝熱阻害状態（図１１に示す状態）とに切り換え可能である。なお、実施形態３では、熱交換部１２とペルチェモジュール１３とが接触し、ペルチェモジュール１３と伝熱部材１４とが摺接している。

【0092】

この例では、伝熱切換機構１５は、熱の移動の状態を変化させようとする電池モジュール１１と伝熱部材１４との間の熱抵抗を変化させることで、電池モジュール１１と伝熱部材１４との間における熱の移動の状態を、伝熱許容状態と伝熱阻害状態とに切り換える。実施形態３では、熱の移動の状態を変化させようとする２つの部材は、電池モジュール１１および伝熱部材１４である。

【0093】

具体的には、伝熱切換機構１５は、複数の伝熱板３０１と、複数の断熱部材３０２と、駆動部３１０とを有する。

【0094】

複数の伝熱板３０１は、電池モジュール１１と伝熱部材１４の第１面部との間に配置される。複数の伝熱板３０１の各々の構成は、図１に示した伝熱板１０１の構成と同様である。複数の断熱部材３０２は、細長い板状に形成され、複数の伝熱板３０１の各々の波板形状の頂点部分のうち電池モジュール１１と対向する頂点部分に沿うように取り付けられる。なお、図１２では、断熱部材３０２の図示を省略している。

【0095】

駆動部３１０は、熱の移動の状態を変化させようとする電池モジュール１１と伝熱部材１４の第１面部に対して外力（２つの部材を互いに近づく方向に移動させるための外力）を印加する。

【0096】

図１２に示すように、駆動部３１０により外力が印加されることで、複数の伝熱板３０１の各々が電池モジュール１１と伝熱部材１４の第１面部に押されて波板形状から平板形状に変形する。そして、図１１に示すように、駆動部３１０による外力の印加が解除されることで、複数の伝熱板３０１の各々が復元力により平板形状から波板形状に戻る。

【0097】

〔実施形態３の効果〕
以上のように、実施形態３では、伝熱切換機構１５は、電池モジュール１１と伝熱部材１４との間の熱の移動の状態を、伝熱許容状態と伝熱阻害状態とに切り換え可能である。電池モジュール１１と伝熱部材１４との間の熱の移動の状態を伝熱許容状態にすることにより、電池モジュール１１と熱交換部１２との間において熱を適切に移動させることができる。また、電池モジュール１１と伝熱部材１４との間の熱の移動の状態を伝熱阻害状態にすることにより、電池モジュール１１と熱交換部１２との間における不要な熱の移動を抑制することができる。

【0098】

（実施形態３の変形例）
図１３は、実施形態３の変形例の電池ユニット１０の構成を例示する。実施形態３の変形例の電池ユニット１０は、伝熱切換機構１５の構成が実施形態３の電池ユニット１０の構成と異なる。実施形態３の変形例の電池ユニット１０のその他の構成は、実施形態３の電池ユニット１０の構成と同様である。

【0099】

〈伝熱切換機構〉
実施形態３の変形例では、伝熱切換機構１５は、図１１に示した伝熱切換機構１５の構成に加えて、複数の伝熱部材１４の第２面部（ペルチェモジュール１３と接触する面部）と複数の電池モジュール１１との間に配置された複数の伝熱板３０１と、補助駆動部３１１とを有する。

【0100】

補助駆動部３１１は、熱の移動の状態を変化させようとする電池モジュール１１と伝熱部材１４の第２面部に対して外力（２つの部材を互いに近づく方向に移動させるための外力）を印加する。

【0101】

図１４に示すように、補助駆動部３１１により外力が印加されることで、複数の伝熱板３０１の各々が電池モジュール１１と伝熱部材１４の第２面部に押されて波板形状から平板形状に変形する。そして、図１３に示すように、補助駆動部３１１による外力の印加が解除されることで、複数の伝熱板３０１の各々が復元力により平板形状から波板形状に戻る。

【0102】

（その他の実施形態）
以上の説明では、伝熱切換機構１５の伝熱板（例えば伝熱板１０１）に断熱部材（例えば断熱部材１０２）が取り付けられる場合を例に挙げたが、これに限定されない。伝熱板には、断熱部材が取り付けられなくてもよい。

【0103】

また、以上の説明では、伝熱切換機構１５が伝熱板と断熱部材と駆動部（例えば伝熱板１０１と断熱部材１０２と駆動部１１０）とを有する場合を例に挙げたが、これに限定されない。例えば、伝熱切換機構１５は、熱の移動の状態を変化させようとする２つの部材の状態を「２つの部材が接触する第１状態」と「２つの部材が接触せずに離間する第２状態」とに切り換え可能であってもよい。具体的には、伝熱切換機構１５は、伝熱板および断熱部材を有さずに、２つの部材の少なくとも一方を移動させることで第１状態と第２状態とに切り換える駆動部を有してもよい。このような駆動部は、電磁ソレノイドであってもよいし、その他のアクチュエータであってもよい。

【0104】

また、以上の説明において、ラジエータ２と電池ユニット１０の熱交換部１２とにより構成される冷却水回路（熱交換媒体回路の一例）に、車両に搭載された他のデバイス（例えば電気駆動系のデバイス）が接続されて冷却されるようになっていてもよい。

【0105】

また、以上の実施形態を適宜組み合わせて実施してもよい。以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、ここに開示する技術、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

【産業上の利用可能性】

【0106】

以上説明したように、ここに開示する技術は、車両用電池ユニットとして有用である。

【符号の説明】

【0107】

１ 車両用電源システム
２ ラジエータ
３ 第１流路
４ 第２流路
５ ポンプ
６ ファン
１０ 車両用電池ユニット
１１ 電池モジュール
１２ 熱交換部
１３ ペルチェモジュール
１４ 伝熱部材
１５ 伝熱切換機構
２１ 温度センサ
３０ 制御装置
４０ ペルチェ駆動部
３１ 記憶部
３２ 制御部
１０１ 伝熱板
１０２ 断熱部材
２００ 中間伝熱板
２０１ 第１伝熱板
２０２ 第２伝熱板
２０３ 第１断熱部材
２０４ 第２断熱部材
３０１ 伝熱板
３０２ 断熱部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】