JP2006093155A - 二次電池モジュールの温度制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は，電池モジュールの温度を容易に調節し，外部環境に能動的に対処することによって極限環境でも温度調節が容易な二次電池モジュールの温度制御システムを提供する。
【解決手段】流入口及び排出口を有し，単位電池が内蔵設置されるハウジング；ハウジング内に形成される熱伝逹媒体の流通路に露出される部位を有し，単位電池と接触する熱伝逹部材；及び熱伝逹部材に設置されて単位電池の温度を調節する温度調節器；を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は二次電池に関する。より詳しくは，単位電池を連結して電池モジュールを構成する場合に，電池モジュールの温度を容易に制御することができるようにした二次電池モジュールの温度制御システムに関するものである。

最近，高エネルギー密度の非水電解液を利用した高出力二次電池が開発されている。大量の電力を必要とする機器，例えば，電気自動車などのモータ駆動にも用いられるように，上記高出力二次電池のなかには、当該二次電池を複数個直列に連結して大容量の二次電池を構成するものがある。

このように多くの単位電池を一体に組立てた大容量二次電池アセンブリー（以下，説明の便宜上‘電池モジュール’と称する）は，通常直列に連結される複数の二次電池（以下，説明の便宜上‘単位電池’と称する）からなる。

上記単位電池が角形電池である場合，この単位電池は，キャップ組立体の上部に突出した正極端子または負極端子の一方が，隣接する他の単位電池の反対極性の電極端子
と近接・対向するように配列した状態で，両単位電池の上記近接・対向する電極端子間を導電性連結具によって互いに電気的に連結し，直列型電池モジュールを構成する。

ここで，電池モジュールは，数個〜数十個の単位電池を連結させて一つの電池モジュールを構成するため，各単位電池で発生する熱を排出しなければならず，特に，上記単位電池が電動掃除機又は電動スクーターや自動車（電気自動車又はハイブリッド電気自動車）のモータ駆動用の大容量二次電池として用いる場合，熱排出は何より重要なものといえる。

その理由は，電池モジュールにおいて熱排出が適切に行われない場合，電池モジュールの温度が，各単位電池で発生する熱により過度に上昇し，結果的に電池モジュールはもちろん，この電池モジュールを用いた機器の誤作動または損傷が発生するからである。

各種モータを駆動する電池モジュールの場合，各単位電池は大電流で充放電されるので，熱排出はさらに強く要求される。

したがって，従来はニッケル−水素吸蔵合金（Ｎｉ−ＭＨ）電池を単位電池とし，これをモジュールに構成する場合，ペルチエ効果で熱流を制御する熱伝素子を用いて上記熱排出に対する問題を解決しようとする試みがあった。

しかし，従来は，上記熱伝素子を電池モジュールに適用する際に電池モジュールの幾何学的関係を考慮せず，電池モジュールの一部位に単純設置したため，電池モジュール冷却効果が良くなかった。

したがって，本発明は上記問題点を勘案して発明されたものであって，本発明の目的は，電池モジュールの温度を容易に調節することができるようにした二次電池モジュールの温度制御システムを提供することにあり，このために，一部の応用における熱伝素子の制御方法及び取付け構造を提示することである。

また，本発明は，外部環境に能動的に対処することにより，極限環境でも温度調節が容易な二次電池モジュールの温度制御システムを提供することを他の目的とする。

また，本発明は，構造を単純化して大きさを最小化できるようにした二次電池モジュールの温度制御システムを提供することを他の目的とする。

上記目的を達成するために本発明の二次電池モジュールの温度制御システムは，流入口及び排出口を有し，単位電池が内蔵設置されるハウジングと，上記ハウジング内に形成される熱伝逹媒体の流通路に露出される部位を有し，上記単位電池と接触する熱伝逹部材，上記熱伝逹部材に設置されて上記単位電池の温度を調節する調節器を含む。

本発明によれば，熱伝逹部材を通じて伝達される温度調節器の加熱エネルギーや冷却エネルギーによって電池の温度が高くなったり低くなったりするようになる。

ここで上記熱伝逹部材としては，例えばヒートシンク，ヒートパイプである。また，上記熱伝達部材は，上記単位電池を全体的に囲む構造でもよい。

上記ヒートシンク又はヒートパイプは，一端が上記ハウジングの冷却媒体の流通路上に位置されるようにして，冷却媒体に熱を伝達することができる。

また，上記温度調節器は，例えば熱伝素子含む。また，上記温度調節器は，上記熱伝逹部材に所定の間隔をおいて複数個が配列設置してもよい。

また，上記熱伝素子は，それ自身に電流の方向に沿って冷却が行われる冷却面と発熱が行われる発熱面とを備え，上記熱伝逹部材の外側面に冷却面又は発熱面のうちの少なくともいずれか一方付着できる構造を有する。

また，上記温度制御システムは，ハウジング内側に単位電池の温度を検出するための温度センサをさらに設置してもよい。

また，上記温度制御システムは，上記温度センサに連結されて検出された温度に応じて出力される制御信号を上記熱伝素子に印加して，発熱又は吸熱作用を選択的に行わせるコントローラをさらに含むことができる。

本発明において，上記熱伝逹部材に設置される熱伝素子は，冷却用熱伝素子と加熱用熱伝素子に区分して用いてもよい。

この場合，冷却用熱伝素子は単位電池を冷却させる場合にのみ動作させ，加熱用熱伝素子は単位電池の温度を上昇させる場合にのみ動作させる。

また，上記熱伝素子は，ハウジングの冷却媒体の流通路上に位置して，発熱面を冷却させるようにしてもよい。冷却用熱伝素子の場合は発熱面に冷却ファンをさらに設置することができる。

ここで，上記冷却媒体は，例えば空気である。

また，空気は，周囲の雰囲気を温度調節用外気に利用する空冷方式を通じて供給されることができる。

また，上記空気は，車両の空調システムを通じて供給されることができる。

上記構造より，単位電池は，熱伝逹媒体であるヒートシンクやヒートパイプを通じてハウジングに流通する冷却媒体によって熱伝逹が行われると共に，単位電池の温度に応じて制御され発熱状態又は吸熱状態で作動する熱伝素子によって温度が適切に調節され，電池モジュールを適正状態に維持させることができる。

また，電池モジュールの温度制御システムは，流入口及び排出口を有し，単位電池が内蔵設置されるハウジングと，上記流入口側の部位に設置され，上記ハウジングに流入する熱伝逹媒体の温度を制御する温度調節器を含む構成であってもよい。

本発明によれば，温度調節器の作動を通じて上記ハウジングに流入する冷却媒体の温度が適切に調節されることによって，単位電池の温度を容易に制御することができる。

ここで，上記温度調節器は，少なくとも一つ以上の熱伝素子からなることができる。

また，上記熱伝素子は，冷却用熱伝素子と加熱用熱伝素子とに区分設置してもよい。

この場合，冷却用熱伝素子は単位電池を冷却させる場合にのみ作用し，加熱用熱伝素子は単位電池の温度を高める場合にのみ作用する。

また，上記冷却用熱伝素子の場合，熱伝素子の一面側に冷却ファンをさらに設置することができる。

また，上記流入口に伝熱部材が連結設置され，上記熱伝素子がこの伝熱部材に設置され得る。

上記伝熱部材は，上記伝熱部材が付着されるベースプレート及び当該ベースプレートに間隔をおいて配置されて設置される複数の熱伝達フィンを含む。

これにより，上記流入口を通過する冷却媒体が，ベースプレートと複数の熱伝達フィンによってより広い面積で接するようになるので，熱伝素子からの熱エネルギーをさらに効率的に伝達することができる。

また，上記ハウジング内側に設置されて単位電池の温度を検出するための温度センサを含むことができる。

上記温度センサは，上記単位電池に各々設置されて各単位電池の温度を個別的に測定できるようにしてもよい。

また，上記温度センサに連結されて検出された温度に応じて上記熱伝素子に制御信号を印加して，発熱又は吸熱作用を選択的に行わせるコントローラをさらに含むことができる。

ここで，上記冷却媒体は，例えば空気である。

また，空気は，周囲の雰囲気を温度調節用外気に利用する空冷方式を通じて供給されることができる。

また，上記空気は，車両の空調システムを通じて供給されることができる。

本発明によれば，熱伝逹部材及び熱伝素子の温度調節方式を通じて能動的に電池モジュールの温度を制御することができ，温度調節が容易になるという長所がある。

また，簡単な構造であるので，空冷式や車両空調システムを利用する方式を含み一部又は全部の方式に容易に適用することができる。

また，電池モジュールがそれ自身で極限環境に対して能動的に対処することができるので，電池モジュールの適用範囲を広げ，信頼性を高めることができる。

以下に，添付した図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する発明特定事項については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

以下の説明では，本発明に係かる二次電池モジュールの温度制御システムの冷却媒体としてモジュール外部の空気をそのまま冷却媒体として用いる空冷方式の場合を実施形態として説明する。しかし，本発明は本実施形態の構造に限定されず，空冷方式以外に車両の空調システムを利用する方式の場合にも適用可能である。

（第１の実施形態）
図１は，本発明の第１の実施形態による二次電池モジュールの温度制御システム（以下，便宜上‘システム’と略称する。）の構成を示した概略的な側断面図である。

本システムにおいて，電池モジュール１０の構成を見ると，この電池モジュール１０には，通常は絶縁性の単位ケースに納められ，正極板と負極板が電解質層を挟んで配置された単位電池１１と，単位電池１１が所定の間隔をおいて配列されて装着されるハウジング１２とを含む。第１の実施形態における単位電池１１はリチウム系二次電池であって，例えばリチウムイオン電池として構成することができる。リチウム系二次電池には，リチウムイオン電池のほか，金属リチウム電池，ポリマーリチウム電池がある。

ハウジング１２は，一方の側面に，単位電池１１の温度を制御するための温度制御用空気が流入する流入口１３が形成され，他の側面，例えば反対側面には，単位電池１１を経た空気が排出される排出口１４が形成された構造である。ここで，ハウジング１２内部の流入口１３と排出口１４との間には空気流通路１５が，更に形成される。

本発明において，ハウジング１２の形状，つまりこのハウジング１２内における流入口１３と排出口１４の位置，及びハウジング１２内部での単位電池１１の配列構造については，上述の構造条件を満たすかぎり特に限定されない。

図１に示されているような，ハウジング１２の上側に流入口１３と排出口１４が形成された構造を用いて第１の実施形態を説明する。

本システムは，ハウジング１２内部において単位電池１１の外側面に密着設置されながら空気流通路１５に沿って延長形成されるヒートシンク２０と，ヒートシンク２０上面に付着設置されながら空気流通路１５内に突き出すように配置された複数個の熱伝素子２１と，単位電池１１の一方の側，例えば下面に設置されて各単位電池１１の温度を検出するための温度センサ２２と，温度センサ２２に連結されて検出温度に応じた制御信号を作成し，熱伝素子２１に印加するためのコントローラ２３とを含む。

このような構成のシステムは，例えば，ハイブリッド電気自動車など機器に用いたモータを駆動するための電源として用いる過程で，次の通りに上記モジュールの温度を制御することができる。

まず，各単位電池１１から熱が発生すれば，この熱は熱伝逹部材として機能するヒートシンク２０を経て空気流通路１５側に伝達されるが，この時，空気流通路１５には流入口１３から供給される空気が流れているため，流通路１５側に伝えられた熱は空気流によって冷却できる。場合によっては，空気が単位電池１１側に直接提供され，温度上昇した単位電池１１を冷却することもできる。

これと共に，本システムは，コントローラ２３から供給される制御信号に応じて熱伝素子２１がヒートシンク２０と接した面で作用して，上記冷却作用を倍加させることができる。

つまり，単位電池１１に設置された温度センサ２２は，単位電池１１の温度をリアルタイムで感知してその感知信号をコントローラ２３に伝送し，このコントローラ２３では，単位電池１１に対する冷却が必要であると判断されれば，熱伝素子２１にその制御信号を伝送して，放熱作用が強化されるように，この熱伝素子２１を駆動させる。

ここで，この熱伝素子２１は異種金属や半導体，例えばビスマス・テルル合金と電極用金属，を利用して電極接合面で吸熱（又は発熱）させることができる素子であって，その種類は材質・構造とも様々であるが，いずれか特定の物に限定されることはない。

例えば，熱伝素子２１は，異極型半導体を組み合わせた場合に生じる冷却効果を利用した素子が適用されることができる。

第１の実施形態では，熱伝素子２１がヒートシンク２０と共に単位電池１１で発生した熱を放熱できるように，ヒートシンク２０に伝達された熱を吸熱させることができる構成からなる。

もちろん，本発明に用いる熱伝素子２１が，必ずしも吸熱作用の専用構成に限られるものではない。使用状態によっては，この熱伝素子２１が発熱作用をするような構成になることもある。

つまり，必要に応じて，単位電池１１の温度を高めるべき状況（例えば，酷寒状態での充放電）では，熱伝素子２１が温度センサ２２及びコントローラ２３の制御に従って発熱作用し，単位電池１１の温度を高めて，この単位電池１１の作動状態を円滑にし，充放電中の発熱が過剰になれば，通常のように，吸熱・冷却する必要がある。もちろん，この場合にも，ヒートシンク２０は熱伝逹部材として機能することが要求される。

一方，温度センサ２２は，各単位電池１１に各々対応して一つずつ設置されることができ，その設置位置は，単位電池１１の温度を正確に検出できる位置であれば特に限定されない。また，制御の技術常識に従えば，１個のコントローラ２３と，一部又は全部の温度センサ２２および各熱伝素子２１を駆動する記憶式駆動増幅器を同期掃引する掃引システムを用いて，材料費を軽減できる。

更に，温度センサ２２と冷却用熱伝素子２１を同数にする必要はなく，温度センサの個数を３個〜５個に減少させても，中間位置の温度を内挿・外挿で推定できる。中間位置の異常温度は，両端側温度と中央温度の差または比によって，または，正常状態や典型的故障状態の温度分布をコントローラ２３の内部に設けたメモリーに記憶しておくことによって，或程度推測出来るものである。

また，熱伝素子２１として冷却専用と加熱専用を用いる時には，ヒートシンク２０上に所定の間隔をおいて，冷却専用と加熱専用を互いに交互に配置し，電池モジュール１０の大きさや，冷却用個数と加熱用個数によって，夫々適正な個数で設置できる。

また，ヒートシンク２０は，ヒートパイプのような他の熱伝逹部材で代替できる。

以下，本システムの作用について見てみれば，送風機（図示せず）などを通じてハウジング１２に強制供給される空気は，ハウジング１２の流入口１３を通じて，ハウジング１２内部に流入し，ヒートシンク２０とハウジング１２によって形成される流通路１５に沿って流れた後，ハウジング１２に形成された排出口１４を通じてハウジング１２の外部に放出される。

この過程で，単位電池１１で発生する熱はヒートシンク２０を通じて流通路１５側に伝達され，上記のように流通路１２を通過する空気によって冷却される。

また，この時に単位電池１１に設置された温度センサ２２は持続的に，または高速サンプリングされて，単位電池１１の温度を検出し，この検出された信号はコントローラ２３に伝送される。

コントローラ２３は，温度センサ２２の信号を演算して，電池の温度が予め設定された温度以上に高まるようになると，熱伝素子２１に制御信号を送って熱伝素子２１を制御作動させる。

ここで熱伝素子２１は，一方の面，つまり，この熱伝素子２１の温度調節用電極（図示せず）をヒートシンク２０に接触させており，流通路１５を通過する空気流には，他面，つまり，この熱伝素子２１の吸/放熱用電極面（図示せず）のうち，残っている面を接触させていて，上記のようにコントローラ２３によって作動して，この熱伝素子２１に所定方向の電流が流れるようになれば，上記温度調節用電極が接触したヒートシンク２０と接した面を冷却するようになり，電流方向を逆にすれば加熱する。

そうなると，このヒートシンク２０側に伝達された単位電池１１の熱は，熱伝素子２１によって１次的に吸熱・冷却され，ヒートシンク２０及び熱伝素子２１の吸/放熱用電極を通じて流通路１５に放出されて，この流通路１５を通過する冷たい空気などの冷媒によって２次的にさらに冷却できるようになる。

このように，本システムは熱伝素子２１の作用でヒートシンク２０を冷却させて，単位電池１１に対する最終的な冷却効率を増加させることができる。

一方，熱伝素子２１を利用した単位電池１１の温度上昇は，上述の冷却動作とは反対に，熱伝素子２１に流れる電流を反対方向に流れるようにすれば，上記温度調節用電極がヒートシンク２０を加熱させ，上記吸/発熱用電極は流通路１５の周囲の熱を吸入して，これによってヒートシンク２０を経て伝達される熱は単位電池１１の温度を上昇させる。

（第２の実施形態）
図２は，本発明の第２の実施形態を示した図である。この第２の実施形態において，ヒートシンク２０に設置される熱伝素子２１は，ヒートシンク２０を加熱するための加熱用熱伝素子２１ａと，ヒートシンク２０を冷却させるための冷却用熱伝素子２１ｂとに区分設置された構造からなる。

つまり，この第２の実施形態では，単位電池１１の温度を上昇させるための熱伝素子と単位電池１１を冷却させるための熱伝素子を加熱用と冷却用とに区分して備えている。

このような構成は，一つの熱伝素子を通じて単位電池１１の加熱と冷却を交互に行う場合，この熱伝素子の無理な作用で生じる歪みによって，その寿命が短縮することを防止することができる。

つまり，この第２の実施形態のように熱伝素子が全体的に単位電池の冷却又は加熱のために別個に備えられれば，当該熱伝素子は一つの機能のみを行うのでその寿命延長に利点を有するようになり，この熱伝素子が備えられたシステムは耐久性向上に利点を有するようになる。このような目的の加熱用熱伝素子として，構造・動作の簡単な抵抗加熱を用いても電力消費が多少増加するだけであり，特別の短所は認められない。

上記で加熱用熱伝素子２１ａと冷却用熱伝素子２１ｂは，空気の流通路１５に沿って交互に配置してもよい。

また，第２の実施形態によれば，単位電池１１に対する冷却効率を向上させるために，冷却用熱伝素子２１ｂの外側面，すなわち，流通路１５を向かう発熱面側に冷却ファン３０のような追加冷却手段を更に追加設置できる。つまり，冷却ファン３０は，上記発熱面側及び当該発熱面周囲のヒートシンク２０側の部位で発熱する熱をさらに冷却するためのものであって，熱伝素子２１ｂによる単位電池１１に対する冷却効率をさらに上昇させるようになる。

ここで，当該冷却ファン３０は空気の流通路１５上に位置するので，冷却ファン３０によって熱伝素子の熱が流通路に沿って流れる空気に伝達されて容易に放熱することができる。

（第３の実施形態）
図３は，本発明の第３の実施形態によるシステムを示している。

上記図面によれば，このシステムには，通常は絶縁性の単位ケースに納められ，正極板と負極板が電解質層を挟んで配置された単位電池４０と，単位電池４０が所定の間隔をおいて配列され，一方の側に単位電池４０の温度を制御するための温度制御用空気が流入する流入口４２が形成され，上記一方の側に対向した他方の側には単位電池４０を経た空気が排出される排出口４４が形成されるハウジング４６とを含む電池モジュール４８において，ハウジング４６の流入口４２側に設置されて，この流入口４２を通過してハウジング４６内部に流入する空気の温度を高めたり低くするための熱伝素子５０とを含む。

また，本システムは，単位電池４０の一方の側に設置されて単位電池４０の温度を検出するための温度センサ５２と，温度センサ５２に連結されて検出された単位電池４０の温度に応じて熱伝素子５０に制御信号を印加するためのコントローラ５４とを含む。

第３の実施形態によるシステムにおいては，コントローラ５４から制御信号の印加を受けた熱伝素子５０が，この制御信号に応じて発熱作用又は吸熱作用を行って流入口４２側のハウジング４６部位を加熱又は冷却させるが，この流入口４２を通過する空気はその温度が高まったり低くなったりする。

したがって，流入口４２を通じてハウジング４６内部に単位電池４０を通過する空気は，この単位電池４０を加熱したり又は冷却させてその温度調節ができるようになる。

このようにこの第３の実施形態では，実質的に単位電池４０を通過しながら単位電池４０の温度維持に関与する空気（上記ハウジングの外部からこのハウジング内に流入する外気）の温度を適正に調節することにより，電池モジュール４８の外部環境に関係なく，上記外気をそのまま温度制御用空気として用いることができる。

（第４の実施形態）
更に第４の実施形態として，一層効率的な空気の温度制御のために，図４に示したように，ハウジング４６の流入口４２側には熱伝素子５０を通じて発生する熱い熱や冷たい熱を伝達することができる伝熱部材５６がさらに設置されることができる。

この伝熱部材５６は，任意の大きさと形状を有するベースプレート５６ａと，このベースプレート５６ａに間隔をおいて多数配置されて一体に形成された熱伝達フィン５６ｂとを含む。この時，熱伝素子５０は，熱伝達フィン５６ｂを対向してベースプレート５６ａに接して設置される。

この第４の実施形態の場合，熱伝素子５０は伝熱部材５６を加熱又は冷却させて，この伝熱部材５６を経て流入口４２を通過する空気を加熱又は冷却させる。

この時，この空気は，伝熱部材５６を通過する過程で熱伝達フィン５６ｂとより広い面積で接するようになるので，熱伝素子５０による加熱又は冷却効率がさらに良くなる。

一方，熱伝素子５０はその効率をさらに増進させるために，図２を通じて説明した例のように，加熱用熱伝素子５０ａと冷却用熱伝素子５０ｂとに区分されることができる。

この構造により，流入口４２側のハウジング４６部位又は伝熱部材５６を加熱してハウジング４６に流入する空気の温度を上昇させる役割は，全的に加熱用熱伝素子５０ａによって行われるようになり，反対に，流入口４２側のハウジング４６部位又は伝熱部材５６を冷却させてハウジング４６に流入する空気の温度を低くする役割は，全的に冷却用熱伝素子５０ｂによって行われるようになる。

加熱用熱伝素子５０ａと冷却用熱伝素子５０ｂは，流入口４２側のハウジング４６部位や伝熱部材５６上に交互に配置されることができる。伝熱部材５６上に設置される場合，この伝熱部材は一つとして備えられて共用に用いることもでき，別個に備えられて各々用いられることもできる。

さらに，第４の実施形態において，冷却用熱伝素子５０ｂの外側面，つまり，ハウジング４６の外側に向かう発熱面に冷却ファン５８がさらに設置されることができる。

冷却ファン５８は，冷却用熱伝素子５０ｂの発熱面で発生する熱を冷却するためのものであって，この冷却用熱伝素子５０ｂの冷却温度をさらに低くすることができるようにする。冷却ファン５８は大気中に露出されていて，この冷却ファン５８から放出される熱は大気中に発散される。

一方，この第４の実施形態において，伝熱部材５６は，ハウジング４６の外部に配置されて流入口４２部位に連結設置される構造に説明されたが，ハウジング４６内部の流入口４２の内側に設置される構造も可能である。

以下，上記構造によるシステムの作用について見てみれば，送風機（図示せず）などを通じてハウジング４６に強制供給された空気は，このハウジング４６の流入口４２を通じてハウジング４６内部に流入して単位電池４０の間を通過しながら熱を伝逹した後，ハウジング４０に形成された排出口４４を通じてハウジング４６外部に放出される。

この過程で単位電池４０で発生する熱は，この単位電池４０を通過する空気によって冷却される。

また，単位電池４０に設置された温度センサ５２は持続的に単位電池４０の温度を検出し，検出された信号はコントローラ５４に印加される。

コントローラ５４は温度センサ５２の信号を演算して，単位電池４０の温度が予め設定された温度以上に高まると，熱伝素子５０に制御信号を伝送し，熱伝素子５０を制御して作動させる。

例えば，熱伝素子５０によって空気を冷却させる場合を見てみれば，熱伝素子５０はその一面，つまり，当該熱伝素子５０の温度調節用電極（図示せず）が伝熱部材５６を媒介として流入口４２を通過する空気と接する状態で，上記のように熱伝素子５０が作動してこの熱伝素子５０に電流が流れるようになれば，当該熱伝素子５０自体の吸熱作動によって上記温度調節用電極が冷却され，伝熱部材５６のベースプレート５６ａ及び熱伝達フィン５６ｂをもって空気を冷却させる。

よって，伝熱部材５６を通過する空気は，伝熱部材５６から放出される冷気によって冷却され，続いてハウジング４６内部を通過しながら単位電池４０の温度を低くすることができる。

ここで，熱伝素子５０の外側の発熱面，つまり，当該熱伝素子５０の吸/放熱用電極（図示せず）側では，冷却ファン５８が作動して上記吸/放熱用電極側で発生する熱を大気中に放出させることによって熱伝素子５０の発熱面の温度を低くし，熱伝素子５０による冷却効率を一層高めるようになる。

これとは反対に，単位電池４０の温度が適正温度以下である場合には，コントローラ５４が熱伝素子５０に電流が上記と反対方向に流れるようにすることにより，伝熱部材５６を通過する空気の温度を高めることができる。

つまり，上記の場合，熱伝素子５０は，ベースプレート５６ａに接した面が加熱されながらこの時に発生した熱を，ベースプレート５６ａと熱伝達フィン５６ｂを通じて伝熱部材５６を通過する空気に伝達させて空気を加熱するようになり，このように加熱された空気はハウジング４６を通過することにより単位電池４０を加熱して，その温度を上昇させる。

図５は図１乃至図４に言及された二次電池モジュール１０、４８がモータ９２を駆動することを概略的に図示したブロックダイアグラムである。

上記本発明の電池モジュールの温度制御システムは，高出力/大容量が要求されるハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）用電池として効果的に用いられることができるが，必ずしもその用途がＨＥＶ用に限られるわけではない。つまり，本システムは，電気自動車，スクーター，電気自転車，電気掃除機など，他のモータ駆動用電池モジュールに効果的に用いることができる。

上記では本発明の好ましい実施形態について説明したが，本発明はこれに限定されることではなく，特許請求の範囲と発明の詳細な説明及び添付した図面の範囲内で多様に変形して実施するのが可能であり，これも本発明の範囲に属する。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明の第１の実施形態による二次電池モジュールの温度制御システムの構成を示した概略的な側断面図である。 本発明の第２の実施形態による二次電池モジュールの温度制御システムの構成を示した概略的な側断面図である。 本発明の第３の実施形態による二次電池モジュールの温度制御システムの構成を示した概略的な側断面図である。 本発明の第４の実施形態による二次電池モジュールの温度制御システムの構成を示した概略的な側断面図である。 本発明による二次電池モジュールがモータを駆動することを概略的に図示したブロックダイアグラムである。

符号の説明

１０，４８ 電池モジュール
１１，４０ 単位電池
１２，４６ ハウジング
１３，４２ 流入口
１４，４４ 排出口
１５ 空気流通路
２０ ヒートシンク
２１，２１ａ，２１ｂ，５０ 熱伝素子
２２，５２ 温度センサ
２３，５４ コントローラ
３０，５８ 冷却ファン
５６ 伝熱部材
５６ａ ベースプレート
５６ｂ 熱伝達フィン

Claims (41)

1. 流入口及び排出口を有し，単位電池が内蔵設置されるハウジングと；
   前記ハウジング内に形成される熱伝逹媒体の流通路に露出される部位を有し，前記単位電池と接触する熱伝逹部材と；
   前記熱伝逹部材に設置されて前記単位電池の温度を調節する温度調節器と；
   を含むことを特徴とする二次電池モジュールの温度制御システム。
2. 前記熱伝逹部材はヒートシンクからなることを特徴とする請求項１に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。
3. 前記ヒートシンクは前記単位電池を囲み，前記熱伝逹媒体の流通路上に露出されることを特徴とする請求項２に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。
4. 前記温度調節器は熱伝素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。
5. 前記熱伝素子は，一面が前記熱伝逹部材に接し，他面は前記熱伝逹媒体の流通路上に位置することを特徴とする請求項４に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。
6. 前記流通路上に位置する熱伝素子の一面側に冷却ファンが設置されることを特徴とする請求項５に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。
7. 前記ハウジング内側に設置されて単位電池の温度を検出するための温度センサを含むことを特徴とする請求項１に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。
8. 前記ハウジング内側に設置されて単位電池の温度を検出するための温度センサを含むことを特徴とする請求項４に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。
9. 前記温度センサは，前記単位電池に各々設置されて各単位電池の温度を個別的に測定できるようにしたことを特徴とする請求項７に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。
10. 前記温度センサに連結されて検出された温度に応じて前記熱伝素子に制御信号を印加して，発熱又は吸熱作用を選択的に行わせるコントローラを含むことを特徴とする請求項８に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。
11. 前記熱伝逹媒体が空気であることを特徴とする請求項１に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。
12. 前記熱伝逹媒体の流通路上に，空気を流通させるためのファンが備えられることを特徴とする請求項１１に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。
13. 前記電池モジュールがモータ駆動用であることを特徴とする請求項１に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。
14. 前記単位電池がリチウム系二次電池であることを特徴とする請求項１に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。
15. 流入口及び排出口を有し，単位電池が内蔵設置されるハウジング；
    前記ハウジング内に形成される熱伝逹媒体の流通路に露出される部位を有し，前記単位電池と接触する熱伝逹部材；及び
    前記熱伝逹部材に設置されて前記単位電池の温度を調節する，冷却用熱伝素子又は加熱用熱伝素子のうちの少なくとも一つの熱伝素子；
    を含む二次電池モジュールの温度制御システム。
16. 前記熱伝逹部材はヒートシンクであることを特徴とする請求項１５に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。
17. 前記ヒートシンクは，前記単位電池を囲み，前記熱伝逹媒体の流通路に接することを特徴とする請求項１６に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。
18. 前記熱伝素子は，一方の面が前記熱伝逹部材に接し，他面は前記熱伝達媒体の流通路上に位置する，請求項１５に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。
19. 前記熱伝素子は前記冷却用熱伝素子と前記加熱用熱伝素子を含むことを特徴とする請求項１５に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。
20. 前記冷却用熱伝素子と前記加熱用熱伝素子が，前記熱伝逹部材上に所定の間隔を置いて交互に配置されることを特徴とする請求項１９に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。
21. 前記流通路上に位置する前記冷却用熱伝素子の一方の面側に冷却ファンが設置されることを特徴とする請求項１９に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。
22. 前記ハウジング内側に設置されて単位電池の温度を検出するための温度センサを含むことを特徴とする請求項１５に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。
23. 前記温度センサは，前記単位電池に各々設置されて各単位電池の温度を個別的に測定することを特徴とする請求項２２に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。
24. 前記温度センサに連結されて検出された温度に応じて，前記熱伝素子に制御信号を印加して，発熱又は吸熱作用を選択的に行わせるコントローラを含むことを特徴とする請求項２２に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。
25. 前記熱伝逹媒体が空気であることを特徴とする請求項１５に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。
26. 前記ハウジングの熱伝逹媒体の流通路上に，空気を流通させるためのファンが備えられることを特徴とする請求項２５に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。
27. 前記電池モジュールがモータ駆動用であることを特徴とする請求項１５に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。
28. 前記単位電池がリチウム系二次電池であることを特徴とする請求項１５に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。
29. 流入口及び排出口を有し，単位電池が内蔵設置されるハウジングと；
    前記流入口側の部位に設置されて，前記ハウジングに流入する熱伝逹媒体の温度を制御する温度調節器と；
    を含むことを特徴とする二次電池モジュールの温度制御システム。
30. 前記温度調節器は少なくとも一つ以上の熱伝素子からなることを特徴とする請求項２９に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。
31. 前記熱伝素子は，冷却用熱伝素子又は加熱用熱伝素子であることを特徴とする請求項３０に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。
32. 前記冷却用熱伝素子の一方の面側に冷却ファンが設置されることを特徴とする請求項３１に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。
33. 前記流入口に伝熱部材が連結して設置され，前記熱伝素子がこの伝熱部材に設置されることを特徴とする請求項２９に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。
34. 前記伝熱部材は，前記熱伝素子が付着されるベースプレート，及びこのベースプレートに間隙をおいて設置される複数の熱伝達フィンを含む，請求項３３に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。
35. 前記ハウジング内側に設置されて単位電池の温度を検出するための温度センサを含むことを特徴とする請求項２９に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。
36. 前記温度センサは，前記単位電池に各々設置されて各単位電池の温度を個別的に測定できるようにしたことを特徴とする請求項３５に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。
37. 前記温度センサに連結されて検出された温度に応じて前記熱伝素子に制御信号を印加して，発熱又は吸熱作用を選択的に行わせるコントローラを含むことを特徴とする請求項３５に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。
38. 前記熱伝逹媒体が空気であることを特徴とする請求項２９に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。
39. 前記ハウジングは，その内部に前記熱伝逹媒体が通過する流通路を有し，この流通路上には空気を流通させるためのファンが備えられることを特徴とする請求項３８に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。
40. 前記電池モジュールがモータ駆動用であることを特徴とする請求項２９に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。
41. 前記単位電池がリチウム系二次電池であることを特徴とする請求項２９に記載の二次電池モジュールの温度制御システム。

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