JP2003007356A - 蓄電池の温度調節装置とそれを搭載した移動車 - Google Patents

蓄電池の温度調節装置とそれを搭載した移動車

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 蓄電池の昇温を十分に抑制することができ、
加温にも好適な蓄電池の温度調節装置を提供する。 【解決手段】 通電の極性に応じて放熱と吸熱の相反す
る作用をする第１の面１と、第２の面２とを持った熱電
変換デバイス３を備え、第１の面１を１つまたは複数の
蓄電池８ａ、８ｂと熱結合するとともに、第２の面２を
その面の熱作用を促進する熱作用促進媒体４と熱結合し
たことによって、上記のような目的を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、蓄電池の温度調節
装置とそれを搭載した移動車に関し、特に、走行用の電
動機、または電動機およびエンジンを持った自動車など
の移動車に適用して好適な蓄電池の温度調節装置とそれ
を搭載した移動車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電気自動車やハイブリッド自動車が既に
実用化され、走行用の電動機とそれを駆動する蓄電池が
搭載されている。特にハイブリッド自動車は現実性に優
れており、増産される傾向にある。
【０００３】図１０は既に知られているハイブリッド自
動車の駆動系の一例である。エンジンａと走行用のゼネ
レータｂとが搭載され、空調用の圧縮機ｃも搭載されて
いる。空調用の圧縮機ｃはエンジンａによって駆動輪ｄ
とともに駆動するようにしている。制御系ｅとしてはコ
ントロールユニットｆ、ＤＣ／ＤＣコンバータｇ、およ
びインバータｈを持っている。走行用のゼネレータｂを
駆動するのに３６Ｖ蓄電池ｉが搭載され、制御系ｅおよ
びスタータｋを駆動するのに１２Ｖ蓄電池ｊが搭載され
ている。蓄電池ｉ、Ｊは同じサイズで共に荷物室に搭載
されている。ゼネレータｂは、エンジンａによって走行
中は発電して蓄電池ｉ、ｊを充電し次の使用、つまり放
電に備える。蓄電池ｉによりゼネレータｂを駆動して走
行するときは、エンジンａの変速機ｍがニュートラルに
設定される。
【０００４】ところで、自動車に搭載される蓄電池は当
初６Ｖだったのが１２Ｖになり、現在上記のように３６
Ｖを保証するいわゆる４２Ｖ化が図られようとしてお
り、走行用のゼネレータｂを駆動するほか、空調用の圧
縮機ｃなども電動機付きとして蓄電池ｉで駆動するなど
のさらなる電動化が予測される。
【０００５】このような蓄電池ｉ、ｊは、前記のように
エンジン走行時は充電することで、充電容量を回復させ
てできるだけ長い時間使用し続けられるようにされる
が、自己発熱による寿命の早期低下が問題となってきて
いる。自己発熱は充電時および放電時の化学反応熱が主
な原因で、温度が上がると希硫酸ガスが逃げ、電極が腐
食するために寿命が低下する。放電時３６Ｖで数ＫＷ、
２００〜２５０Ａ流れることもある。このような関係
で、蓄電池の温度が５０〜６０℃での使用状態において
１０℃程度以上昇温すると寿命が勢い１／２程度に低下
してしまう。
【０００６】鉛蓄電池などでは、これに対応するのに６
０〜７０℃の温度範囲で２段階に充電オフ、放電オフの
制御を行っている。また、このような制御は早目にしな
いと蓄電池ｉ、ｊは暴走して瞬時に８０〜９０℃にまで
昇温してしまう。
【０００７】一方、ニッケル水素蓄電池などではファン
を付帯させるなどして空冷するものが提案され、また、
空冷を有効に行うために空冷通路の設け方が種々提案さ
れている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように
充放電を制限する方法では、蓄電池ｉ、ｊの昇温のため
に使用継続時間が短く、かつ回復時間が長くなって、折
角のハイブリッド機能を十分に生かし切れていないのが
現状である。つまり、蓄電池走行の割合がまだ低くさら
なる向上が望まれている。
【０００９】また、ニッケル水素蓄電池などで行われて
いる空冷の場合でも、前記のような保護制御が必要であ
るし、前記蓄電池走行の割合を高める上では冷却効果の
さらなる向上が望まれる。
【００１０】一方、鉛蓄電池は−５〜−３０℃でも２〜
３割程度性能が低下するものの機能はする。これに対
し、ニッケル水素蓄電池は機能不足となるので加温につ
き配慮する必要がある。
【００１１】しかし、従来の昇温に対する温度調節技術
は寒冷地などでの低温環境に対応することができない。
【００１２】本発明の主たる目的は、蓄電池の昇温を十
分に抑制することができ、加温にも好適な蓄電池の温度
調節装置およびそれを搭載した移動車を提供することに
あり、必要に応じ冷却および加温を使い分けて蓄電池を
所定の温度範囲に保てる蓄電池の温度調節装置およびそ
れを搭載した移動車を提供する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するために、本発明の蓄電池の温度調節装置は、通電の
極性に応じて放熱と吸熱の相反する作用をする第１の面
と、第２の面とを持った熱電モジュールもしくは熱電モ
ジュールと同じ特性を有する熱電素子チップ等の熱電変
換デバイスを備え、第１の面を１つまたは複数の蓄電池
と熱結合するとともに、第２の面をその面の熱作用を促
進する熱作用促進媒体と熱結合したことを特徴とするも
のである。
【００１４】このような構成では、熱電変換デバイスは
通電されるときの極性に対応して、第１の面と第２の面
とがまわりに対し放熱と吸熱の相反する作用をし、熱結
合対象である蓄電池および熱作用促進媒体に対して強制
加温および強制冷却を行う。これにより、第１の面が吸
熱を行う極性設定とされることによって、これに熱結合
された蓄電池を強制冷却して所定の温度以上に上がらな
いように温度調節することができ、第２の面はそれに熱
結合された熱作用促進媒体との間で放熱作用を促進され
て、前記第１の面での蓄電池に対する冷却能力を高める
ので、従来の空冷の場合に比し、蓄電池を効率よく十分
に冷却することができる。従って、ハイブリッド自動車
での蓄電池の使用割合を高められるのは勿論、使用し続
けられるようにもしながら、蓄電池の寿命を長大化する
ことができる。
【００１５】一方、第１の面が放熱を行う極性設定とさ
れることによって、これに熱結合された蓄電池を強制加
温して所定の温度以下に下がらないように温度調節する
ことができ、第２の面はそれに熱結合された熱作用促進
媒体との間で吸熱作用を促進されて、前記第１の面での
蓄電池に対する加温能力を高めるので、蓄電池を効率よ
く十分に加温することができる。従って、低温環境での
蓄電池の能力が低下するようなことを防止し使用し続け
ることができる。
【００１６】以上から、これら蓄電池および熱電変換デ
バイスが電気自動車やハイブリッド自動車に搭載されて
好適である。
【００１７】蓄電池はそれを覆う筐体に収容されている
と、まわりとの熱の授受を抑えて、温度調節のために冷
却するにも、加温するにも、熱電変換デバイスの第１の
面との熱結合部を経た所定の経路の熱移動によって達成
することができ、環境の影響を受けずに設定通りに温度
調節することができるし、まわりとの間の不用意な熱移
動とそれによる弊害を防止することができる。この意味
で、筐体は断熱材よりなるのが好適である。
【００１８】第１の面と蓄電池との熱結合は、互いが直
接に接触していてもよいが、蓄電池の表面に接触した熱
良導体を介しているか、蓄電池の表面を循環される流体
を介していると、蓄電池の表面積に比して小さな第１の
面によっても、蓄電池の広域な面との間で効率のよい熱
移動を図ることができ、流体を介する場合は特に、蓄電
池の外まわりはもとより、冷却用の通路などどのような
ディテール部とも効率のよい熱移動が図れる利点があ
る。
【００１９】熱作用促進媒体が、ブライン、水、空気等
の流体であると、経路設計が自由で第２の面との熱結合
を図りやすく、流体を循環させて再利用するのに適し、
このような循環系などにおいて流体を温度調節して用い
第２の面の熱作用をさらに促進して熱電変換デバイスの
温度調節機能を高めることができ、水、特にブラインを
使用して好適である。特に、空気は外気を用いることに
より第２の面との熱結合において大気に開放するだけで
もよいし、第２の面の位置によっては外気を取り入れた
後に排気する経路にて第２の面との熱結合を図ってもよ
い。
【００２０】流体がポンプによって温度調節部と熱結合
部との間を循環される構成では、熱電変換デバイス設置
位置と流体の温度調節部の設置位置とがどのように離れ
ていてもよいし、どのような位置関係にあっても対応す
ることができる。
【００２１】ポンプは第２の面の熱結合部に位置し、第
２の面が露出したポンプ室に羽根が配置されている構成
では、流体と第２の面の熱結合において、流体の第２の
面上での強制移動を図って熱伝導率を高め相互間の熱移
動を促進するので、第２の面の熱作用をさらに促進し、
第１の面での蓄電池に対する温度調節性能をさらに高め
ることができる。
【００２２】温度調節部は流体と空調空気または非空調
空気との熱交換を図って流体の温度調節を行うことがで
き、空調空気では特にその空気の空調特性を第２の面の
熱作用促進に有利に適用できる。
【００２３】蓄電池を配置する蓄電池配置部および熱電
変換デバイスの組と、温度調節部とは一体の温度調節ユ
ニット、または個別の本体ユニットと補助ユニットとす
ることができ、温度調節ユニットは移動車の車室または
荷物室に搭載されてもよいし、本体ユニットおよび補助
ユニットは、移動車の車室と荷物室とに別個に搭載され
ていてもよい。さらに、本体ユニットおよび補助ユニッ
トは、移動車の車室または荷物室に併置して搭載される
こともできる。
【００２４】蓄電池は鉛、ニッケル、ニッケル水素、リ
チュウムイオン系のいずれの場合でも有効であり、発熱
を伴い問題となる電源であれば燃料電池など他の種類の
電源に適用しても有効である。
【００２５】熱電変換デバイスの通電極性を切り換える
切り換え手段を備えていると、１つの温度調節装置に
て、その熱電変換デバイスによる蓄電池に対する前記冷
却特性と、加温特性とを人為的に、あるいは自動で切り
換えて蓄電池をその上限温度と下限温度との間の適温を
保つように温度調節することができる。
【００２６】以上から、上記各場合の、蓄電池の温度調
節装置を、蓄電池、電動機とともに搭載した移動車を構
成し、また、上記各場合の蓄電池の温度調節装置を、蓄
電池、エンジンおよび電動機とともに搭載した移動車を
構成して好適である。これらの場合、電動機によって駆
動される圧縮機を用いた空調機器が搭載されていると電
動化が進み環境に好適となる。また、環境保全上から自
動車が交差点などで一旦停止したような場合でもエンジ
ンを停止する制御を行うのに、これに伴いエンジンで駆
動されていた空調用電動機も停止して空調が止まるとい
うような問題を回避することができる。
【００２７】本発明のそれ以上の目的および特徴は、以
下の詳細な説明および図面の記載から明らかになる。本
発明の各特徴は、それ単独で、あるいは可能な限り種々
な組合せで複合して用いることができる。
【００２８】
【実施例】以下、本発明に係る蓄電池の温度調節装置に
つき図面を参照しながら幾つかの実施例とともに説明
し、本発明の理解に供する。
【００２９】本実施例は蓄電池、特に充放電が行われる
蓄電池は鉛、ニッケル、ニッケル水素、リチュウムイオ
ン系などの二次電池を電気自動車やハイブリッド自動車
に用いる蓄電池の温度調節装置の場合の一例である。し
かし、本発明はこれに限られることはなく、発熱を伴い
問題となる電源であれば燃料電池など他の種類の電源に
適用しても有効である。
【００３０】本実施例の蓄電池の温度調節装置は、例え
ば、図１〜図３に示す実施例、図４に示す実施例、図
５、図６に示す実施例、図７、図８に示す実施例のよう
に、通電の極性に応じて放熱と吸熱の相反する作用をす
る第１の面１と、第２の面２とを持った熱電モジュール
もしくは熱電モジュールと同じ特性を有する熱電素子チ
ップ等の熱電変換デバイス３を備えている。熱電変換デ
バイス３に用いた熱電モジュール７は１つの例としてペ
ルチェ素子を利用したもので、Ｐ型半導体とＮ型半導体
が並べ置かれ、Ｐ型とＮ型の熱電半導体を上下交互の電
極で直列に接続し、上下のセラミックよりなる絶縁性の
伝熱板５、６の間に配して樹脂封着材などで封止し一体
化しており、第１の面１と第２の面２とを伝熱板５、６
により形成している。しかし、既に知られ、これ以降提
供される共通した特性を有する熱電変換デバイス一般を
適用することができ、それらを用いて１つまたは複数の
蓄電池８ａ、８ｂなどの温度調節を行う方法および装置
は本発明の範疇に属する。
【００３１】前記温度調節のために、熱電変換デバイス
３の第１の面１を１つまたは複数の蓄電池８ａ、８ｂと
熱結合するとともに、第２の面２をその面の熱作用を促
進する熱作用促進媒体４と熱結合してある。ここではハ
イブリッドタイプの自動車１１の駆動系用の３６Ｖ蓄電
池８ａと制御系用の１２Ｖ蓄電池８ｂとを併用し、これ
ら双方を同時に温度調節する。熱電変換デバイス３は蓄
電池８ｂなどにより通電されるときの極性に対応して、
第１の面１と第２の面２とがまわりに対し放熱と吸熱の
相反する作用をして、熱結合対象である蓄電池８ａ、８
ｂおよび熱作用促進媒体５に対し強制加温および強制冷
却を行う。
【００３２】これにより、第１の面１が吸熱を行う極性
設定とされることによって、これに熱結合された蓄電池
８ａ、８ｂを強制冷却して所定の温度以上に上がらない
ように温度調節することができ、第２の面２はそれに熱
結合された熱作用促進媒体４との間で放熱作用を促進さ
れて、前記第１の面１での蓄電池８ａ、８ｂに対する冷
却能力を高めるので、従来の空冷の場合に比し、蓄電池
８ａ、８ｂを効率よく十分に冷却することができる。従
って、自動車１１での蓄電池８ａ、８ｂの使用割合を高
められるのは勿論、使用し続けられるようにもしなが
ら、蓄電池８ａ、８ｂの寿命を長大化することができ
る。電力消費の大きな蓄電池８ａにおいて特に有効であ
る。
【００３３】一方、第１の面１が放熱を行う極性設定と
されることによって、これに熱結合された蓄電池８ａ、
８ｂを強制加温して所定の温度以下に下がらないように
温度調節することができ、第２の面２はそれに熱結合さ
れた熱作用促進媒体４との間で吸熱作用を促進されて、
前記第１の面１での蓄電池８ａ、８ｂに対する加温能力
を高めるので、蓄電池８ａ、８ｂを効率よく十分に加温
することができる。従って、寒冷地など低温環境での蓄
電池の能力が低下するようなことを防止し使用し続ける
ことができる。
【００３４】以上から、これら蓄電池８ａ、８ｂおよび
熱電変換デバイス３は、ハイブリッドタイプの自動車１
１や電気自動車に適用して好適である。もっとも、自動
車以外のモータ走行する各種移動車一般に適用して有効
であるし、自動車や移動車以外での蓄電池の温度調節に
も適用できる。
【００３５】図１〜図３に示す実施例では、上記のよう
な温度調節を行うのに蓄電池８ａ、８ｂは図１に示すよ
うにそれを覆う筐体１２に収容している。これにより、
蓄電池８ａ、８ｂとまわりとの熱の授受を抑えて、温度
調節のために冷却するにも、加温するにも、熱電変換デ
バイス３の第１の面１との熱結合部を経た所定の経路の
熱移動によって達成することができ、環境の影響を受け
ずに設定通りに温度調節することができる。また、まわ
りとの間の不用意な熱移動とそれによる弊害を防止する
ことができる。この意味で、筐体１２は断熱材よりなる
のが好適である。断熱材としては発泡樹脂、グラスウー
ルやその他の断熱材を充填したパネルやシート、さらに
内部を真空にしたパネルやシートなど各種のものを採用
することができる。筐体１２は蓄電池８ａ、８ｂを交換
できるように収容して繰り返し用いるようにするのが好
適であり、また、収容した蓄電池８ａ、８ｂを熱電変換
デバイス３の第１の面１に熱結合させる構造を備えてお
くのが好適である。
【００３６】そこで、筐体１２はハードなケース１２ａ
とこのケース１２ａを開閉する蓋１２ｂとで構成してあ
る。蓋１２ｂはケース１２ａの口縁一部にヒンジ１２ｃ
にて連結してヒンジ１２ｃを中心とした回動によって開
閉できるようにしている。このために蓋１２ｂは開閉用
の取っ手１２ｄが設けられている。ケース１２ａと蓋１
２ｂとの間はシール部材１３によりシールし、内部空気
が外部と行き来してケース１２ａの内外で熱移動が生じ
るのを防止している。これが確実なように、蓋１２ｂを
密閉状態にロックするロック手段を設けるのが好適であ
る。しかし、蓋１２ｂの開閉方式は特に問うものではな
く着脱できるようにした蓋などでもよい。
【００３７】ケース１２ａはその底部に熱電変換デバイ
ス３の第１の面１を上向きにして取付けられて、ケース
１２ａに蓄電池８ａ、８ｂを収容しさえすればそれとの
熱結合が図れるようにされている。第１の面１と蓄電池
８ａ、８ｂとの熱結合は、互いが直接に接触し合う状態
としてもよいが、図１に示す例では蓄電池８ａ、８ｂの
表面に接触した銅やアルミニウムなどの熱良導体よりな
る金属板１４を介して行うようにしている。金属板１４
はケース１２ａの内面に沿って設けられ、蓄電池８ａ、
８ｂを載置することでその下面と接触するようにしてい
るが、蓄電池８ａ、８ｂの側周まわりではそれらの出し
入れが容易なように若干の隙間が設けられている。これ
により、蓄電池８ａ、８ｂの表面積に比して小さな第１
の面１によっても、蓄電池８ａ、８ｂの広域な面に対し
て効率のよい熱移動を図ることができ、冷却ないしは加
温の効率が向上する。蓄電池８ａ、８ｂとの間に隙間の
ある金属板１４の周壁も、熱電変換デバイス３の第１の
面１と蓄電池８ａ、８ｂとの間の熱移動を促進するのに
役立つ。しかし、そのような隙間をなくすと冷却や加温
の効率上さらに好適である。そこで、金属板１４の周壁
の上部に蓄電池８ａ、８ｂとの間に十分な遊びを設けて
蓄電池８ａ、８ｂを楽に導入でき、それよりも下方では
蓄電池８ａ、８ｂと極く近くまで接近し合い、あるいは
接触し合うようにすれば実用性は損なわれない。
【００３８】ケース１２ａはどの方向に開口を持って蓄
電池８ａ、８ｂを出し入れできるようにしてもよいし、
熱電変換デバイス３も筐体１２の側部などどの部分に設
けてもよい。場合によっては蓋１２ｂに設けることもで
きる。第１の面１と蓄電池８ａ、８ｂとの熱結合はま
た、蓄電池８ａ、８ｂの表面を循環される流体を介し行
う場合は特に、蓄電池８ａ、８ｂの外まわりはもとよ
り、冷却用の通路などどのようなディテール部にも熱作
用を及ぼせる利点がある。
【００３９】また、熱作用促進媒体４は、ブライン、
水、空気等の流体とすることができ、このような流体で
あることにより第２の面２との熱結合のための経路設計
が自由で第２の面２との熱結合を図りやすく、図１に示
す例のように循環路１５にて流体である熱作用促進媒体
４を循環させて再利用するのに適している。このような
熱作用促進媒体４としては液体である水、特にブライン
が熱移動効率の上で好適であり、循環路１５などにおい
て温度調節部１６を設け熱作用促進媒体４を温度調節し
て用いることにより第２の面２の熱作用をさらに促進し
て熱電変換デバイス３の温度調節機能を高めることがで
きる。
【００４０】温度調節部１６は図１に示すように熱交換
器１６ａとファン１６ｂとによって外気２２との熱交換
を図るものとすると、この熱交換のために特別な熱媒体
を必要とせず、ファン１６ｂによって強制的に効率よく
熱交換されるようにすることができる。もっとも、外気
２２は自動車１１の走行によって自然に取り入れ熱交換
器１６ａを経て排出するようにもできる。しかし、ファ
ン１６ｂを採用すると外部と遮断した自動車１１内の空
間にて達成でき、自動車１１の内外が通じることにより
ごみや排気ガスなどの侵入が生じない利点がある。
【００４１】図１に示す例では、特に、蓄電池８ａ、８
ｂを配置する蓄電池配置部１７と熱電変換デバイス３の
組と、温度調節部１６とは個別の本体ユニット１８と補
助ユニット１９としてあり、図２に示すように本体ユニ
ット１８は自動車１１の車室１１ａに搭載し、補助ユニ
ット１９は荷物室１１ｂに搭載してある。車室１１ａへ
の搭載は座席２１の下などのデッドスペースを利用する
のが好適であり、荷物室１１ｂへの搭載は奥側の下か上
かに設置して荷物の収容に邪魔になりにくくするのが好
適である。本体ユニット１８と補助ユニット１９とに分
離すると、自動車１１内の既存のデッドスペースを分担
して利用し合うための住み分け、本体ユニット１８は邪
魔になりにくいところ、温度調節部１６は外気の導入、
排気に便利なところでの住み分けなどに好適である。も
っとも、本体ユニット１８および補助ユニット１９とも
車室１１ａ内に配置して前の座席２１の下と後の座席２
１の下とに住み分けるようなこともできるし、荷物室１
１ｂの邪魔になりにくいところと外気の導入、排気に便
利なところとに住み分けるようなこともできる。
【００４２】なお、熱作用促進媒体４として空気を用い
てる場合、外気を用いることにより第２の面２との熱結
合において第２の面２を大気に開放するだけでもよい
し、第２の面２の位置によっては外気を取り入れた後に
排気する経路にて第２の面２と外気との熱結合を図って
もよい。
【００４３】流体である熱作用促進媒体４は図１、図３
に示すようなポンプ２３によって温度調節部１６と第２
の面２における熱結合部との間を強制的に循環されるよ
うにすれば、熱電変換デバイス３の設置位置と熱作用促
進媒体４の温度調節部１６の設置位置とがどのように離
れていてもよいし、上下左右などどのような位置関係に
あっても対応することができる。
【００４４】特に、ポンプ２３は図３に示すように、第
２の面２の熱結合部に位置し、第２の面２が露出したポ
ンプ室２４に羽根２３ａが配置されている。これによ
り、熱作用促進媒体４と第２の面２との熱結合におい
て、熱作用促進媒体４の第２の面２上での強制移動を図
って熱伝導率を高め相互間の熱移動を促進するので、第
２の面２の熱作用をさらに促進し、第１の面１での蓄電
池８ａ、８ｂに対する温度調節性能をさらに高めること
ができる。
【００４５】なお、羽根２３ａはポンプ室２４の背部に
続く吸入口２３ｂの中心にある軸受部２３ｃに例えばス
テンレス製の支軸２５によって回転できるように支持さ
れ、羽根部に磁石２３ｅが埋設され、吸入口２３ｂの外
回りに配したステータ２６からの作用で回転駆動される
ようになっている。吸入口２３ｂはケース１２ａの下部
に継ぎ足して形成した吸入室２７内に開口し、ポンプ室
２４の外周一部に接線方向に突出した吐出口２３ｄがケ
ース１２ａの内側に設けた吐出室２８に開口している。
これら吸入室２７および吐出室２８ないしは吸入口２３
ｂおよび吐出口２３ｄが温度調節部１６の熱交換器１６
ａと往路および復路を持った循環路１５にて接続され、
温度調節部１６にて温度調節した熱作用促進媒体４をポ
ンプ２３によって第２の面２との熱結合部に繰り返し供
給して第２の面２の熱作用を促進する。
【００４６】図１に示す例では温度調節部１６側の補助
ユニット１９内に蓄電池８ａ、８ｂを温度調節するため
の制御基板３１が設けられ、蓄電池８ａ、８ｂの温度を
検出するセンサ３２などからの温度情報を基に蓄電池８
ａ、８ｂを所定の温度範囲に保つように熱電変換デバイ
ス３への通電および温度調節部１６のファン１６ｂの駆
動とを制御する。この制御のために、本体ユニット１８
と補助ユニット１９とは通電や信号授受のための給電回
路３４などの配線３３が行われている。また、蓄電池８
ａ、８ｂの冷却と加温とを自動的に切り換えるために、
熱電変換デバイス３への図３に示す給電回路３４に通電
極性を切り換える切り換えスイッチ３５を設け制御基板
３１によって切り換え制御できるようにしてある。
【００４７】熱作用促進媒体４の温度調節のためには、
空調空気または非空調空気との熱交換を図ってもよく、
空調空気では特にその空気の空調特性を第２の面２の熱
作用促進に有利に適用できる。この場合、空調空気が排
出される車室１１ａ内に温度調節部１６を配置するのが
有利となる。例えば、温度調節部１６のための空調空気
吹き出し通路を設けるにも特に長くしなくてよくなる。
【００４８】以上から、本実施例の蓄電池の温度調節装
置を、蓄電池８ａ、８ｂ、走行用電動機とともに搭載し
た各種移動車を構成し、また、蓄電池８ａ、８ｂ、エン
ジンおよび走行電動機とともに搭載したハイブリッド自
動車１１を構成して好適である。これらの場合、電動機
によって駆動される圧縮機を用いた空調機器が搭載され
ていると電動化が進み環境に好適となるし、圧縮機の電
動化によって、環境保全上から自動車が交差点などで一
旦停止したような場合でもエンジンを停止する制御を行
うのに、エンジンにより駆動している空調機も同時に停
止して空調が止まるというような問題を回避することが
できる。
【００４９】図４に示す実施例では、図１〜図３に示す
実施例と同様な本体ユニット１８と補助ユニット１９と
を自動車１１の荷物室１１ｂの奥に左右一杯に引き離し
て邪魔になりにくく搭載するとともに、補助ユニット１
９が自動車１１のボディ側面に近くなることを利用し
て、自動車１１の側面に吸気口１３５と排気口１３６と
を設けて外気２２を温度調節部１６に取り入れて熱交換
器１６ａでの熱交換に供するようにしてある。これによ
り、荷物室１１ｂ内の空気を繰り返し使用する場合に比
し常に新鮮な外気を利用して温度調節部１６での温度調
節効率を高めることができる。
【００５０】図５、図６に示す実施例では、蓄電池８
ａ、８ｂを配置する蓄電池配置部１７と熱電変換デバイ
ス３の組と、温度調節部１６とが一体になって１つの温
度調節ユニット４１を構成するようにしてある。これに
より住み分け配置ができないものの、全体が１つに集約
されてユニット間を繋ぐような循環路１５や配線３３が
不要になる利点があり、一部壁も共用できるなど合理性
がある。従って、自動車１１などに搭載可能なデッドス
ペースがあるような場合に特に好適となる。本実施例で
は温度調節ユニット４１は自動車の荷物室１１ｂに搭載
したが、車室１１ａに搭載することができる。
【００５１】図７に示す実施例は、熱電変換デバイス３
の第１の面１と蓄電池８ａ、８ｂとの熱結合を、それら
の表面を流れる流体である熱媒体４２を介して行ってい
る。熱媒体４２は上記熱作用促進媒体４の場合同様に、
空気、水、ブラインなどでよく、熱効率的にはブライン
が好適である。このような流体を介した熱結合では、蓄
電池８ａ、８ｂの表面のディテール部分にもよく行き渡
って熱の授受を行うので、蓄電池８ａ、８ｂを冷却した
り加温したりして温度調節するのに熱移動効率を高めら
れる。そこで、空気、水などの熱媒体４２は図に示すよ
うにファン４３やポンプなどにてケース１２ａと蓄電池
８ａ、８ｂとの間を巡回させれば第１の面１と蓄電池８
ａ、８ｂとの間の熱移動効率がさらに向上する。この場
合、蓄電池８ａ、８ｂに図に示すような熱移動用の熱移
動通路４４を設けておくのが好適である。また、熱電変
換デバイス３の第１の面１にはフィン１ａを形成してお
くと熱媒体４２との熱移動が促進されるので好適であ
る。また、複数の蓄電池８ａ、８ｂ・・の相互間にも熱
移動通路４４を設けるのが好適である。
【００５２】図８に示す実施例は、自動車１１において
空調機器で作られる空調空気５１を熱電変換デバイス３
の第２の面２との熱結合対象である熱作用促進媒体とし
て用いている。空調空気５１は自動車の空調吹き出しダ
クト５２から分岐した分岐路５３によって熱電変換デバ
イス３の第２の面２との熱結合部に導いた後、自動車１
１外に排出するようにしてある。第２の面２は空調空気
５１との間の効率のよい熱移動のためにフィン２ａが設
けられている。
【００５３】図９に示す実施例は、自動車１１の側面の
外気取り入れ口６１から外気２２を取り入れて、ダクト
６２により熱電変換デバイス３の第２の面２との熱結合
部に導いた後、自動車１１外に排気するようにしてあ
る。この場合も第２の面２には外気２２との間の熱移動
効率を高めるためにフィン２ａが設けられている。
【００５４】
【発明の効果】本発明の蓄電池の温度調節装置によれ
ば、熱電変換デバイスは通電されるときの極性に対応し
て、第１の面と第２の面とがまわりに対し放熱と吸熱の
相反する作用をし、熱結合対象である蓄電池および熱作
用促進媒体に対して強制加温および強制冷却を行う。こ
れにより、第１の面が吸熱を行う極性設定とされること
によって、これに熱結合された蓄電池を強制冷却して所
定の温度以上に上がらないように温度調節することがで
き、第２の面はそれに熱結合された熱作用促進媒体との
間で放熱作用を促進されて、前記第１の面での蓄電池に
対する冷却能力を高めるので、従来の空冷の場合に比
し、蓄電池を効率よく十分に冷却することができる。従
って、ハイブリッド自動車での蓄電池の使用割合を高め
られるのは勿論、使用し続けられるようにもしながら、
蓄電池の寿命を長大化することができる。
【００５５】一方、第１の面が放熱を行う極性設定とさ
れることによって、これに熱結合された蓄電池を強制加
温して所定の温度以下に上がらないように温度調節する
ことができ、第２の面はそれに熱結合された熱作用促進
媒体との間で吸熱作用を促進されて、前記第１の面での
蓄電池に対する加温能力を高めるので、蓄電池を効率よ
く十分に加温することができる。従って、低温環境での
蓄電池の能力が低下するようなことを防止し使用し続け
ることができる。
【００５６】以上から、これら蓄電池および熱電変換デ
バイスが電気自動車やハイブリッド自動車に適用されて
好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蓄電池の温度調節装置を２つのユニッ
トで構成した１つの実施例を示す断面図である。
【図２】図１の装置を自動車に搭載した状態を示す透視
図である。
【図３】図１の装置の熱電変換デバイスとその第１、第
２の各面での熱結合状態を示す断面図である。
【図４】２つのユニットの自動車への搭載位置を図１、
図２の場合と変えた実施例を示す背面からの透視図であ
る。
【図５】本発明の蓄電池の温度調節装置を１つのユニッ
トで構成した１つの実施例を示す断面図である。
【図６】図５の装置を自動車に搭載した状態を示す透視
図である。
【図７】図１の装置の場合と熱電変換デバイスの第１の
面と蓄電池との熱結合を変えた場合の実施例を示す断面
図である。
【図８】熱電変換デバイスの第２の面を空調空気との間
で熱結合を行う場合の実施例を示す自動車の側面から見
た透視図である。
【図９】熱電変換デバイスの第２の面を外気との間で熱
結合を行う場合の実施例を示す自動車の側面から見た透
視図である。
【図１０】従来しられたハイブリッド自動車の駆動系お
よび制御系を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 第１の面 ２ 第２の面 １ａ、２ａ フィン ３ 熱電変換デバイス ４ 熱作用促進媒体 ７ 熱電モジュール ８ａ、８ｂ 蓄電池 １１ 自動車 １１ａ 車室 １１ｂ 荷物室 １２ 筐体 １４ 金属板 １５ 循環路 １６ 温度調節部 １６ａ 熱交換器 １６ｂ ファン １７ 蓄電池配置部 １８ 本体ユニット １９ 補助ユニット ２１ 座席 ２２ 外気 ２３ ポンプ ２３ａ 羽根 ２４ ポンプ室 ３５ 切り換えスイッチ ４１ 温度調節ユニット ４２ 熱媒体 ４３ ファン ４４ 熱移動通路 ５１ 空調空気 ５３ 分岐路 ６１ 外気取り入れ口 ６２ ダクト
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 35/28 Ｂ６０Ｋ 9/00 Ｃ Ｆターム(参考） 3D035 AA01 AA03 AA06 BA01 5H031 AA01 AA02 KK02 KK03 5H115 PA15 PC06 PG04 PI16 PI24 PI29 PO02 PO06 PO09 PU23 PU25 PV02 PV09 QA01 QN03 UI27 UI29 UI35

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 通電の極性に応じて放熱と吸熱の相反す
    る作用をする第１の面と、第２の面とを持った熱電モジ
    ュールもしくは熱電モジュールと同じ特性を有する熱電
    素子チップ等の熱電変換デバイスを備え、第１の面を１
    つまたは複数の蓄電池と熱結合するとともに、第２の面
    をその面の熱作用を促進する熱作用促進媒体と熱結合し
    たことを特徴とする蓄電池の温度調節装置。
  2. 【請求項２】 蓄電池および熱電変換デバイスは移動車
    の車体に搭載されている請求項１に記載の蓄電池の温度
    調節装置。
  3. 【請求項３】 蓄電池はそれを覆う筐体に収容されてい
    る請求項１、２のいずれか１項に記載の蓄電池の温度調
    節装置。
  4. 【請求項４】 筐体は断熱材よりなる請求項３に記載の
    蓄電池の温度調節装置。
  5. 【請求項５】 第１の面と蓄電池との熱結合は、互いが
    直接に接触している請求項１〜４のいずれか１項に記載
    の蓄電池の温度調節装置。
  6. 【請求項６】 第１の面と蓄電池との熱結合は、蓄電池
    の表面に接触した熱良導体を介している請求項１〜４の
    いずれか１項に記載の蓄電池の温度調節装置。
  7. 【請求項７】 第１の面と蓄電池との熱結合は、蓄電池
    の表面を循環される流体を介している請求項１〜４のい
    ずれか１項に記載の蓄電池の温度調節装置。
  8. 【請求項８】 熱作用促進媒体は、ブライン、水、空気
    等の流体である請求項１〜７のいずれか１項に記載の蓄
    電池の温度調節装置。
  9. 【請求項９】 流体は温度調節されたものである請求項
    １〜８のいずれか１項に記載の蓄電池の温度調節装置。
  10. 【請求項１０】 流体は、ポンプによって温度調節部と
    熱結合部との間を循環される請求項９に記載の蓄電池の
    温度調節装置。
  11. 【請求項１１】 ポンプは第２の面の熱結合部に位置
    し、第２の面が露出したポンプ室に羽根が配置されてい
    る請求項１０に記載の蓄電池の温度調節装置。
  12. 【請求項１２】 温度調節部は流体と空調空気または非
    空調空気との熱交換を図る請求項９〜１１のいずれか１
    項に記載の蓄電池の温度調節装置。
  13. 【請求項１３】 蓄電池を配置する蓄電池配置部および
    熱電変換デバイスの組と、温度調節部とは一体の温度調
    節ユニット、または個別の本体ユニットと補助ユニット
    とである請求項１〜１２のいずれか１項に記載の蓄電池
    の温度調節装置。
  14. 【請求項１４】 温度調節ユニットは移動車の車室また
    は荷物室に搭載されている請求項１３に記載の蓄電池の
    温度調節装置。
  15. 【請求項１５】 本体ユニットおよび補助ユニットは、
    移動車の車室と荷物室とに別個に搭載されている請求項
    １３に記載の蓄電池の温度調節装置。
  16. 【請求項１６】 本体ユニットおよび補助ユニットは、
    移動車の車室または荷物室に併置して搭載されている請
    求項１３に記載の蓄電池の温度調節装置。
  17. 【請求項１７】 蓄電池は鉛、ニッケル、ニッケル水
    素、リチュウムイオン系、のいずれかである請求項１〜
    １６のいずれか１項に記載の蓄電池の温度調節装置。
  18. 【請求項１８】 熱電変換デバイスの通電極性を切り換
    える切り換え手段を備えている請求項１〜１７のいずれ
    か１項に記載の蓄電池の温度調節装置。
  19. 【請求項１９】 請求項１〜１８のいずれか１項に記載
    の蓄電池の温度調節装置を、蓄電池、電動機とともに搭
    載した移動車。
  20. 【請求項２０】 請求項１〜１８のいずれか１項に記載
    の蓄電池の温度調節装置を、蓄電池、エンジンおよび電
    動機とともに搭載した移動車。
  21. 【請求項２１】 電動機によって駆動される圧縮機を用
    いた空調機器が搭載されている請求項１９、２０のいず
    れか１項に記載の移動車。
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