(57)【要約】【課題】車両およびバッテリの様々な状況を加味し、流体加熱ヒータと発熱体とを効果的に組み合わせて用いることで、バッテリを効率的に昇温することができる車載用バッテリ調温装置を提供する。【解決手段】本発明の車載用バッテリ調温装置１０は、車両１２の内部に於いて、複数のバッテリセル５２から成る車載用バッテリ１１の近傍に配置され、バッテリセル５２を調温する。また、車載用バッテリ調温装置１０は、  内部を流通する加熱流体とバッテリセル５２とが熱交換することで、バッテリセル５２を昇温する流体加熱ヒータである温調プレート５４と、通電されて発せられる熱がバッテリセル５２に伝導することで、バッテリセル５２を昇温する発熱体である電熱線４１と、を有する。そして、車載用バッテリ１１の温度に基づいて、温調プレート５４および電熱線４１の動作を制御する電子制御ユニット２１と、を具備する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の内部に於いて、複数のバッテリセルから成るバッテリの近傍に配置され、前記バッテリセルを調温する車載用バッテリ調温装置であり、
内部を流通する加熱流体と前記バッテリセルとが熱交換することで、前記バッテリセルを昇温する流体加熱ヒータと、
通電されて発せられる熱が前記バッテリセルに伝導することで、前記バッテリセルを昇温する発熱体と、
前記バッテリの温度に基づいて、前記流体加熱ヒータおよび前記発熱体の動作を制御する演算制御部と、を具備することを特徴とする車載用バッテリ調温装置。
【請求項２】
前記演算制御部は、前記バッテリが充電されていない場合は、前記発熱体により前記バッテリセルを昇温することを特徴とする請求項１に記載の車載用バッテリ調温装置。
【請求項３】
前記演算制御部は、前記バッテリと外部との温度差が一定以上となれば、前記流体加熱ヒータまたは前記発熱体により、前記バッテリを昇温することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車載用バッテリ調温装置。
【請求項４】
前記流体加熱ヒータは、前記車両に配設されたエンジンを冷却する流体が流通することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の車載用バッテリ調温装置。
【請求項５】
前記演算制御部は、
前記バッテリが充電されている時には、
車室内空調装置を運転せず、前記流体加熱ヒータのみを用いて前記バッテリを充電することを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の車載用バッテリ調温装置。
【請求項６】
前記演算制御部は、
前記バッテリが充電されており、且つ、車室内空調装置が運転されており、
前記バッテリの温度が、前記バッテリの出力が制限される温度帯域であれば、
前記発熱体および前記流体加熱ヒータの両方で、前記バッテリを昇温することを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の車載用バッテリ調温装置。
【請求項７】
前記演算制御部は、
前記バッテリが充電されており、且つ、車室内空調装置が運転されており、
前記バッテリの温度が、前記バッテリの出力が制限されない温度帯域であれば、
前記発熱体のみで、前記バッテリを昇温することを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の車載用バッテリ調温装置。
【請求項８】
前記流体加熱ヒータは、前記バッテリセルの直下に配設される温調プレートであることを特徴とする請求項１から請求項７の何れかに記載の車載用バッテリ調温装置。
【請求項９】
前記発熱体は、前記バッテリどうしの間の空間部に配設されたシート状に配設された電熱線であることを特徴とする請求項１から請求項８の何れかに記載の車載用バッテリ調温装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用バッテリ調温装置に関し、特に、複数の熱源によりバッテリを昇温する車載用バッテリ調温装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の昇温機構を有するバッテリ１００として、図７および図８に示す構造が知られている。図７（Ａ）は、従来のバッテリ１００を説明する斜視図である。図７（Ｂ）は、従来のバッテリを説明する断面図であり、図７（Ａ）に示すＤ−Ｄ線方向の断面図である。図８（Ａ）は、従来のバッテリ１００のセルスタック１０１を説明する斜視図である。図８（Ｂ）は、従来のバッテリ１００のセルスタック１０１を説明する断面図であり、図８（Ａ）に示すセルスタック１０１のＥ−Ｅ線方向の断面図である。
【０００３】
図７（Ａ）に示す如く、バッテリ１００は、主に、箱型の筐体１０２と、筐体１０２の内部に配設される複数のセルスタック１０１（図７（Ｂ）参照）と、筐体１０２の内部と連通するダクト１０３と、ダクト１０３と連結するブロワ１０４と、を有している。
【０００４】
筐体１０２の内部には、例えば、５個のセルスタック１０１が配設され、バッテリ１００は、車両に搭載されたＰＣＵ（図示せず）にて制御され、車両内に配設されたモータ等に電力を供給する。
【０００５】
図７（Ｂ）に示す如く、ブロワ１０４は、バッテリシステムのＢＣＵ（図示せず）にて制御され、セルスタック１０１を構成するセル１０５を冷却する際に稼働し、筐体１０２（図７（Ａ）参照）内へと外部の空気を送風する。そして、実線１０９は空気の流れを示すが、筐体１０２内へと送風された空気は、送風路１１０を流れた後、各セル１０５間の間隙を流れることで、各セル１０５を冷却する。
【０００６】
図８（Ａ）に示す如く、個々のセルスタック１０１は、複数のセル１０５を含んで構成されている。セル１０５は、例えば、リチウムイオン電池等の２次電池にて構成されている。そして、各セル１０５の側面１０５Ａには、長手方向（紙面前後方向）に沿って凹部１０６が形成されている。凹部１０６には、空気を整流する複数の凸部１０７と、伝熱ヒータとしての配線１０８が形成されている。
【０００７】
配線１０８は、例えば、銅等の金属線にて形成され、配線１０８は、電力供給部（図示せず）と接続し、電力が供給されることで発熱し、セル１０５を外部から昇温させる。図示したように、配線１０８は、セル１０５を均等に昇温させるために、側面１０５Ａに対して出来る限り均一に配設されている。
【０００８】
図８（Ｂ）に示す如く、セルスタック１０１では、複数のセル１０５が隣接して配設され、凹部１０６は、隣接するセル１０５間の間隙となり、セルスタック１０１の長手方向（紙面前後方向）に貫通した冷却風路として用いられる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
また、特許文献２の図２およびその説明箇所を参照すると、バッテリを昇温するための熱源として、電気ヒータと潜熱蓄熱材とを併用する車両の二次電池温度調整装置が記載されている。ここでは、潜熱蓄熱材に電池セルが浸漬されており、電池セルの下方に電気ヒータが配設されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１７−１８４５２２号公報
【特許文献２】特開２０１７−２１６０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載された発明では、電熱線である配線１０８が通電されて発熱することで、熱伝導の原理を用いてセル１０５を昇温するものであったが、電熱線である配線１０８による昇温には長時間を要する課題があった。また、配線１０８のみによりセル１０５を全体的に昇温しようとすれば、配線１０８によりセル１０５を囲い込む必要があるため、昇温のためのコストが上昇する恐れもあった。
【００１２】
また、特許文献２に記載された二次電池温度調整装置では、電気ヒータと潜熱蓄熱材とを併用して電池セルを昇温しているため、潜熱蓄熱材により短時間で電池セルを昇温することができる。しかしながら、電気ヒータと潜熱蓄熱材との使い分けは、基本的には電池セルの温度のみに基づいているのみであり、車両の可動条件や電池セルの充放電状況など、電池セルの充放電に密接に関連している条件まで加味するものではなかった。
【００１３】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、車両およびバッテリの様々な条件を加味し、流体加熱ヒータと発熱体とを効果的に組み合わせて用いることで、バッテリを効率的に昇温することができる車載用バッテリ調温装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、車両の内部に於いて、複数のバッテリセルから成るバッテリの近傍に配置され、前記バッテリセルを調温する車載用バッテリ調温装置であり、  内部を流通する加熱流体と前記バッテリセルとが熱交換することで、前記バッテリセルを昇温する流体加熱ヒータと、通電されて発せられる熱が前記バッテリセルに伝導することで、前記バッテリセルを昇温する発熱体と、前記バッテリの温度に基づいて、前記流体加熱ヒータおよび前記発熱体の動作を制御する演算制御部と、を具備することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の車載用バッテリ調温装置では、前記演算制御部は、前記バッテリが充電されていない場合は、前記発熱体により前記バッテリセルを昇温することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の車載用バッテリ調温装置では、前記演算制御部は、前記バッテリと外部との温度差が一定以上となれば、前記流体加熱ヒータまたは前記発熱体により、前記バッテリを昇温することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の車載用バッテリ調温装置では、前記流体加熱ヒータは、前記車両に配設されたエンジンを冷却する流体が流通することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の車載用バッテリ調温装置では、前記演算制御部は、前記バッテリが充電されている時には、車室内空調装置を運転せず、前記流体加熱ヒータのみを用いて前記バッテリを充電することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の車載用バッテリ調温装置では、前記演算制御部は、前記バッテリが充電されており、且つ、車室内空調装置が運転されており、前記バッテリの温度が、前記バッテリの出力が制限される温度帯域であれば、前記発熱体および前記流体加熱ヒータの両方で、前記バッテリを昇温することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の車載用バッテリ調温装置では、前記演算制御部は、前記バッテリが充電されており、且つ、車室内空調装置が運転されており、前記バッテリの温度が、前記バッテリの出力が制限されない温度帯域であれば、前記発熱体のみで、前記バッテリを昇温することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の車載用バッテリ調温装置では、前記流体加熱ヒータは、前記バッテリセルの直下に配設される温調プレートであることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の車載用バッテリ調温装置では、前記発熱体は、前記バッテリどうしの間の空間部に配設されたシート状に配設された電熱線であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、車両の内部に於いて、複数のバッテリセルから成るバッテリの近傍に配置され、前記バッテリセルを調温する車載用バッテリ調温装置であり、  内部を流通する加熱流体と前記バッテリセルとが熱交換することで、前記バッテリセルを昇温する流体加熱ヒータと、通電されて発せられる熱が前記バッテリセルに伝導することで、前記バッテリセルを昇温する発熱体と、前記バッテリの温度に基づいて、前記流体加熱ヒータおよび前記発熱体の動作を制御する演算制御部と、を具備することを特徴とする。これにより、本発明の車載用バッテリ調温装置によれば、バッテリの温度に基づいて、流体加熱ヒータおよび発熱体の動作を制御することで、流体加熱ヒータにより短時間でバッテリを昇温し、且つ、発熱体により消費電力を小さくすることができる。
【００２４】
また、本発明の車載用バッテリ調温装置では、前記演算制御部は、前記バッテリが充電されていない場合は、前記発熱体により前記バッテリセルを昇温することを特徴とする。これにより、本発明の車載用バッテリ調温装置によれば、バッテリが充電されていない際に、消費電力が小さい発熱体でバッテリを昇温することで、バッテリの過度な消耗を抑止することができる。
【００２５】
また、本発明の車載用バッテリ調温装置では、前記演算制御部は、前記バッテリと外部との温度差が一定以上となれば、前記流体加熱ヒータまたは前記発熱体により、前記バッテリを昇温することを特徴とする。これにより、本発明の車載用バッテリ調温装置によれば、バッテリと外部との温度差が大きくても、バッテリを加熱することで、バッテリに結露が発生することを抑止できる。
【００２６】
また、本発明の車載用バッテリ調温装置では、前記流体加熱ヒータは、前記車両に配設されたエンジンを冷却する流体が流通することを特徴とする。これにより、本発明の車載用バッテリ調温装置によれば、専用の加熱手段を用意することなく、エンジンの排熱を用いて、流体加熱ヒータによりバッテリを昇温することができる。
【００２７】
また、本発明の車載用バッテリ調温装置では、前記演算制御部は、前記バッテリが充電されている時には、車室内空調装置を運転せず、前記流体加熱ヒータのみを用いて前記バッテリを充電することを特徴とする。これにより、本発明の車載用バッテリ調温装置によれば、充電時に供給される電流を用いて流体加熱ヒータにより短期間でバッテリ昇温することができる。更に、車室内空調装置を運転しないことで、車室内空調装置のための８０℃程度の高温流体を流体加熱ヒータに流すのではなく、バッテリの昇温に適した温度の加熱流体を流体加熱ヒータに供給することができる。
【００２８】
また、本発明の車載用バッテリ調温装置では、前記演算制御部は、前記バッテリが充電されており、且つ、車室内空調装置が運転されており、前記バッテリの温度が、前記バッテリの出力が制限される温度帯域であれば、前記発熱体および前記流体加熱ヒータの両方で、前記バッテリを昇温することを特徴とする。これにより、本発明の車載用バッテリ調温装置によれば、発熱体および加熱ヒータの両方によりバッテリを効果的に昇温することができる。
【００２９】
また、本発明の車載用バッテリ調温装置では、前記演算制御部は、前記バッテリが充電されており、且つ、車室内空調装置が運転されており、前記バッテリの温度が、前記バッテリの出力が制限されない温度帯域であれば、前記発熱体のみで、前記バッテリを昇温することを特徴とする。これにより、本発明の車載用バッテリ調温装置によれば、加熱流体を車室内空調装置のみに供給することができ、車室内を効果的に暖めつつ、バッテリの昇温は発熱体で続行することができる。
【００３０】
また、本発明の車載用バッテリ調温装置では、前記流体加熱ヒータは、前記バッテリセルの直下に配設される温調プレートであることを特徴とする。これにより、本発明の車載用バッテリ調温装置によれば、調温プレートの内部を流通する加熱流体によりバッテリセルを効果的に昇温できる。
【００３１】
また、本発明の車載用バッテリ調温装置では、前記発熱体は、前記バッテリどうしの間の空間部に配設されたシート状に配設された電熱線であることを特徴とする。これにより、本発明の車載用バッテリ調温装置によれば、シート状に配設された電熱線により、バッテリを効果的に昇温することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係る車載用バッテリ調温装置を備えた車両を説明する図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は平面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る車載用バッテリ調温装置を説明する図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る車載用バッテリを説明する図であり、（Ａ）と斜視図であり、（Ｂ）は分解斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る車載用バッテリ調温装置を説明する図であり、（Ａ）は側面図であり、（Ｂ）は断面図であり、（Ｃ）は断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る車載用バッテリ調温装置を説明するブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る車載用バッテリを説明する図であり、車載用バッテリの温度制御等を詳細に示す表である。
【図７】従来のバッテリを説明する図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は断面図である。
【図８】従来のバッテリのセルスタックを説明する図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の一実施形態に係る車載用バッテリ調温装置１０を図面に基づき詳細に説明する。尚、本実施形態の説明の際には、同一の部材には原則として同一の符番を用い、繰り返しの説明は省略する。
【００３４】
図１（Ａ）は、本実施形態の車載用バッテリ調温装置１０（図５参照）及び車載用バッテリ１１を搭載した車両１２を説明する斜視図である。図１（Ｂ）は、本実施形態の車載用バッテリ調温装置１０および車載用バッテリ１１の配設状態を説明する平面図である。ここで、車載用バッテリ１１は、後述するバッテリセル５２の集合体であることから、バッテリモジュール、バッテリスタック、バッテリ等と称されることもある。
【００３５】
図１（Ａ）に示す如く、自動車や電車等の車両１２には、モータや様々の電装部品に電力を供給するための車載用バッテリ１１（図１（Ｂ）参照）が搭載されている。車両１２としては、ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）やＰＨＥＶ（Ｐｌｕｇ−ｉｎ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）等を採用できる。そして、これらの車両１２にも、高い蓄電機能を有した複数の車載用バッテリ１１が搭載されている。
【００３６】
図１（Ａ）は、車載用バッテリ１１を備えた車両１２の平面図である。車両１２は、主に、車体１３と、車両１２の底面１４近傍のバッテリ配置領域１５に配設された複数の車載用バッテリ１１と、車載用バッテリ１１から供給される電力により駆動される駆動モータ２５（図５参照）と、駆動モータ２５の駆動力で回転するタイヤ（図示せず）と、を有している。
【００３７】
図１（Ｂ）に示す如く、車両１２のバッテリ配置領域１５には、行列状に複数の車載用バッテリ１１が配設されている。車載用バッテリ１１は、例えば、略直方体形状であり、車両１２の前後方向に沿ってその長手方向が配置されている。そして、複数の車載用バッテリ１１が、バッテリ配置領域１５に効率良く配置され、多くの車載用バッテリ１１が搭載されることで、車両１２の連続走行距離を伸ばすことができる。
【００３８】
図示したように、車載用バッテリ調温装置１０の昇温ヒータ１６が車載用バッテリ１１の長手方向の側面１１１，１１２に沿って配設されている。昇温ヒータ１６は、車載用バッテリ１１を挟むように配設され、車載用バッテリ１１の側面１１１，１１２から車載用バッテリ１１を昇温する。そして、車両１２が低温環境下にて車載用バッテリ１１を充放電する際に、昇温ヒータ１６は、車載用バッテリ１１を適切な温度範囲まで昇温させることで、出力特性や放充電特性等のバッテリ特性を良好に保つことができる。
【００３９】
具体的には、車両１２のバッテリ配置領域１５では、最前列には、２個の車載用バッテリ１１が配設されると共に、それらの車載用バッテリ１１と隣接して３個の昇温ヒータ１６が配設されている。一方、２列目から４列目には、各列４個の車載用バッテリ１１が配設されると共に、それらの車載用バッテリ１１と隣接して５個の昇温ヒータ１６が配設されている。
【００４０】
後述するように、昇温ヒータ１６の長手方向（車両１２の前後方向）の両端部近傍には、第１開閉扉３１（図４（Ｂ）参照）と、第２開閉扉３２（図４（Ｂ）参照）とが、開閉可能に配設されている。そして、車載用バッテリ１１と昇温ヒータ１６との間には空間部３５（図４（Ｂ）参照）が形成され、その空間部３５は、第１開閉扉３１および第２開閉扉３２により塞がれ、あるいは開放される。そして、車載用バッテリ１１を空冷する際には、第１開閉扉３１および第２開閉扉３２は開状態となり、空間部３５は外部と連通し、冷却風通路として開放された状態となる。一方、車載用バッテリ１１を昇温する際には、第１開閉扉３１および第２開閉扉３２は閉状態となり、空間部３５と外部との連通は制限され、密閉空間または密閉空間に近い状態となる。
【００４１】
図２を参照して、車載用バッテリ調温装置１０により車載用バッテリ１１を昇温する状態を説明する。図２（Ａ）は、車載用バッテリ調温装置１０の配設状態を説明する斜視図である。図２（Ｂ）は、車載用バッテリ調温装置１０により車載用バッテリ１１を昇温する状態を説明する断面図であり、図２（Ａ）に示す配設状態のＡ−Ａ線方向の断面図である。
【００４２】
図２（Ａ）では、図１（Ｂ）に示す車両１２のバッテリ配置領域１５の最前列に配設された２個の車載用バッテリ１１および３個の車載用バッテリ調温装置１０を示している。そして、車載用バッテリ調温装置１０の昇温ヒータ１６は、車載用バッテリ１１の側面１１１，１１２に対して配設され、車載用バッテリ１１を挟み込むように配設されている。また、２個の車載用バッテリ１１の間には、１個の昇温ヒータ１６が配設され、同時に２個の車載用バッテリ１１を一つの昇温ヒータ１６で昇温することができる。
【００４３】
図２（Ｂ）に示す如く、筐体部３３の上面部３３２および底面部３３３の先端面が、それぞれ車載用バッテリ１１の側面１１１，１１２の外周端部周辺に対して密接した状態となるように、昇温ヒータ１６が、車載用バッテリ１１に対して配設されている。また、バッテリセル５２どうしの間には空間部３５が形成され、空間部３５の内部に、不織布４２に織り込まれた電熱線４１が配置されている。
【００４４】
図３を用いて、車載用バッテリ１１を説明する。図３（Ａ）は、車載用バッテリ１１を説明する斜視図である。図３（Ｂ）は、車載用バッテリ１１を説明する分解斜視図である。
【００４５】
図３（Ａ）に示す如く、車載用バッテリ１１は、主に、収納ケース５１と、収納ケース５１内に収納される複数のバッテリセル５２（図３（Ｂ）参照）と、収納ケース５１の上面を塞ぐカバー５３と、収納ケース５１の下方に配設される流体径路である温調プレート５４（図３（Ｂ）参照）と、温調プレート５４の下方に配設される断熱部材５５（図３（Ｂ）参照）と、を有している。
【００４６】
車載用バッテリ１１は、例えば、略直方体形状であり、車載用バッテリ１１の側方の側面１１１，１１２では、車両１２（図１（Ａ）参照）の前後方向にその長手方向が配設され、車両１２の上下方向にその短手方向が配設されている。上述したように、側面１１１，１１２の長手方向の幅は、筐体部３３の側面３６，３７の長手方向の幅と略同一である。また、側面１１１，１１２の短手方向の幅は、筐体部３３の側面３６，３７の短手方向の幅と略同一である。
【００４７】
図３（Ｂ）に示す如く、収納ケース５１は、主に、一対のエンドプレート５６と、一対のバインドバー５７とから構成され、複数のバッテリセル５２を前方、後方、左方および右方から囲み、支持している。そして、エンドプレート５６は、例えば、板状に成形された樹脂板または鋼板等から成り、両端部に位置するバッテリセル５２の前側面および後側面を覆う部材である。また、バインドバー５７は、例えば、樹脂板または鋼板等から成り、複数のバッテリセル５２の右側面および左側面を覆う部材である。また、カバー５３は、例えば、樹脂板または鋼板等から成り、バッテリセル５２を上方から覆う部材である。
【００４８】
バッテリセル５２は、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の２次電池である。個々のバッテリセル５２は、例えば、角型平板形状であり、車両１２の前後方向に沿って、その前後に小さな隙間を有した状態にて等間隔に配列されている。そして、複数のバッテリセル５２が、導電性の接続板（図示せず）を介して直列接続されることで、高出力の車載用バッテリ１１が構成されている。尚、図示していないが、バッテリセル５２の上面には、それぞれ上方に突出した正極側端子と負極側端子とが配設されている。
【００４９】
温調プレート５４は、複数のバッテリセル５２の下面の近傍に配設された流体加熱ヒータである。温調プレート５４の内部には、水などの調温用流体が流通するパイプ（図示せず）が配設されている。温調プレート５４が複数のバッテリセル５２の下方に配設されることで、バッテリセル５２の充電時および放電時における電池特性が向上する。具体的には、バッテリセル５２の温度が使用可能温度範囲よりも高い場合には、温調プレート５４に冷却媒体が流通することでバッテリセル５２を冷却し、バッテリセル５２を冷却する。一方、バッテリセル５２の温度が使用可能温度範囲よりも低い場合には、温調プレート５４に加熱媒体が流通することでバッテリセル５２を昇温する。
【００５０】
断熱部材５５は、温調プレート５４の下方に配置された板状の部材であり、例えば、発泡ポリエチレン等の断熱性を有する発泡合成樹脂から成る。断熱部材５５が、温調プレート５４の下方に配置されることで、温調プレート５４と外部とを断熱することができ、温調プレート５４の温調効果を増大させることができる。
【００５１】
図４を参照して、車載用バッテリ調温装置１０の昇温ヒータ１６を説明する。図４（Ａ）は、昇温ヒータ１６を説明する側面図である。図４（Ｂ）は、本実施形態の車載用バッテリ調温装置１０の昇温ヒータ１６を説明する断面図であり、図４（Ａ）に示す昇温ヒータ１６のＢ−Ｂ線方向の断面図である。図４（Ｃ）は、本実施形態の車載用バッテリ調温装置１０の昇温ヒータ１６を説明する断面図であり、図４（Ａ）に示す昇温ヒータ１６のＣ−Ｃ線方向の断面図である。
【００５２】
図４（Ａ）および図４（Ｃ）に示す如く、昇温ヒータ１６の筐体部３３は、車両１２の前後方向に長手方向を有し、その断面形状は、例えば略Ｈ字形状である。筐体部３３の主柱部３３１は、その短手方向（車両１２の左右方向）の中央部に上下方向延在して形成されると共に、筐体部３３の長手方向に延在して形成されている。また、主柱部３３１の上端側には、筐体部３３の上面部３３２が主柱部３３１と一体に形成され、主柱部３３１の下端側には、筐体部３３の底面部３３３が主柱部３３１と一体に形成されている。上面部３３２および底面部３３３は、筐体部３３の長手方向に延在して形成されている。
【００５３】
図４（Ｂ）に示すように、筐体部３３には、その長手方向の両端部の近傍に、開閉部としての第１開閉扉３１および第２開閉扉３２が配設されている。第１開閉扉３１および第２開閉扉３２が、図４（Ｂ）に示す閉状態となることで、熱伝導経路として介在する空気は、空間部３５の内部に留まる。そして、空間部３５の内部の空気が、一定の温度まで上昇した後には、その温度を維持し易くなる。その結果、サブバッテリ２３（図６参照）から電熱線４１に供給される電力量を調整することで、昇温ヒータ１６の消費電力を低減できる。
【００５４】
また、筐体部３３では、第１開閉扉３１および第２開閉扉３２の内側には、主柱部３３１の側面３６，３７に沿って空間部３５が形成されている。昇温ヒータ１６が車載用バッテリ１１の側面１１１，１１２（図２（Ｂ）参照）に隣接して配設された状態において、空間部３５は、車載用バッテリ１１の側面１１１，１１２と筐体部３３の側面３６，３７との間に位置する。そして、第１開閉扉３１および第２開閉扉３２の閉状態時には、空間部３５は略密閉空間となり、空間部３５の内部の空気が熱伝導経路として用いられ、車載用バッテリ１１を昇温する。
【００５５】
一方、第１開閉扉３１および第２開閉扉３２の開状態時には、空間部３５は冷却風通路となり、車載用バッテリ１１を空冷する。第１開閉扉３１および第２開閉扉３２が、左右方向に於ける内側端部を支点として、紙面上時計回りに回動することで、第１開閉扉３１および第２開閉扉３２は開状態と成る。第１開閉扉３１および第２開閉扉３２の開状態時には、空気は、例えば第１開閉扉３１側から第２開閉扉３２側へと向けて流れる。外部の空気は、第１開閉扉３１側から空間部３５の内部へと送り込まれ、その後、空間部３５の内部で車載用バッテリ１１を冷却した空気は、第２開閉扉３２から外部へと送り出される。これにより、車載用バッテリ１１が冷却される。
【００５６】
図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示す如く、昇温ヒータ１６の筐体部３３には、発熱体としての電熱線４１と、電熱線４１を支持する不織布４２と、が内蔵されている。電熱線４１は、不織布４２の表面に縫い付けられた状態にて支持され、サブバッテリ２３（図５参照）から電力が供給されることで発熱する。そして、不織布４２は、例えば、熱伝導率の優れたガラス繊維から形成され、筐体部３３の側面３６，３７の略全面に対して配設されている。不織布４２は、電熱線４１を支持すると共に、電熱線４１から発生した熱を周囲の空気層へと効率的に伝熱する。
【００５７】
図４（Ｃ）に示す如く、筐体部３３の長手方向の端部近傍には、上記した第２開閉扉３２が配設されている。第２開閉扉３２は、主柱部３３１、上面部３３２および底面部３３３に対して、回動自在に可動できる程度のクリアランスを有して配設されている。係る事項は、第１開閉扉３１も同様である。
【００５８】
上述したように、筐体部３３の主柱部３３１には、電熱線４１および不織布４２が内蔵されている。そして、電熱線４１は、サブバッテリ２３（図６参照）から電力が供給されることで発熱すると共に、熱伝導率の優れた不織布４２も利用して、空間部３５の内部の空気を効果的に加熱する。
【００５９】
図５は、車載用バッテリ調温装置１０を説明するブロック図である。車載用バッテリ調温装置１０は、主に、電子制御ユニット２１と、車載用バッテリ１１を温める昇温ヒータ１６と、車載用バッテリ１１の温度を測定する温度センサ２２と、車載用バッテリ１１を昇温あるいは空冷する際に開閉動作する第１開閉扉３１および第２開閉扉３２と、車載用バッテリ１１を昇温する流体加熱ヒータである温調プレート５４と、昇温ヒータ１６等に電力を供給するサブバッテリ２３と、を有している。ここで、サブバッテリ２３は、車載用バッテリ１１等から給電されている。
【００６０】
車載用バッテリ１１は、例えば、３５０Ｖの高電圧の電力供給源である。車載用バッテリ１１は、インバータ２４を介して駆動モータ２５と接続し、駆動モータ２５へと電力を供給する。駆動モータ２５は、車両１２（図１（Ａ）参照）の駆動輪（図示せず）を駆動するための動力を出力する。
【００６１】
電子制御ユニット２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等を有して構成され、車両制御のための各種の演算等を実行する演算制御部である。そして、電子制御ユニット２１は、例えば、運転手がブレーキ（図示せず）を踏んだ状態にて、車両１２のイグニッションスイッチ２６を押下することで始動する。
【００６２】
温度センサ２２は、車載用バッテリ１１の温度を計測する。温度センサ２２は、車載用バッテリ１１を構成するバッテリセル５２の各々に取り付けられ、各バッテリセル５２の温度を示す情報は、電子制御ユニット２１に伝送される。
【００６３】
電子制御ユニット２１は、例えば、温度センサ２２からの測定値を記憶する。そして、車載用バッテリ１１を昇温する際には、電子制御ユニット２１は、図４（Ｂ）に示した第１開閉扉３１および第２開閉扉３２を閉状態へと回動させると共に、昇温ヒータ１６をオン動作させる。また、後述するように、車載用バッテリ１１の状況に応じて、電子制御ユニット２１は、温調プレート５４もオン動作する。
【００６４】
一方、電子制御ユニット２１は、車載用バッテリ１１を冷却する際には、第１開閉扉３１および第２開閉扉３２を開状態へと回動させると共に、昇温ヒータ１６が稼働していた場合には昇温ヒータ１６をオフ動作させ、温調プレート５４が稼働していた場合は温調プレート５４をオフ動作する。ここで、昇温ヒータ１６および温調プレート５４を効果的に組み合わせて動作させる方法は、図６を参照して後述する。
【００６５】
図６の表を参照して、上記した車載用バッテリ調温装置１０により車載用バッテリ１１を調温する方法を説明する。本実施形態では、電熱線４１と温調プレート５４とを効果的に組み合わせて車載用バッテリ１１を昇温している。これにより、電熱線４１により比較的小さな消費電力で車載用バッテリ１１を昇温でき、更に、温調プレート５４により車載用バッテリ１１を早期に昇温することができる。ここで、図６を参照する以下の説明では、具体的な車載用バッテリ１１の温度等に言及するが、係る温度は一実施例であるので、車載用バッテリ１１の温度等はバッテリ性能等の各種条件に応じて変動する。
【００６６】
図６では、上段から、車載用バッテリ１１の電池温度、温調動作、車載用バッテリ１１の使用制限、その内容、充電のみを行っている場合の電熱線４１および温調プレート５４の動作、充電と車室内空調を行っている場合の電熱線４１および温調プレート５４の動作、充電無しで車両１２が放置または走行中の場合の電熱線４１および温調プレート５４の動作、結露防止時の動作を示している。以下の説明に於いて、車載用バッテリ１１の温度とは、例えばバッテリセル５２の平均温度であるが、特定のバッテリセル５２の温度を代表値として採用することもでき、更には、バッテリセル５２の温度の中央値等を採用することができる。
【００６７】
電子制御ユニット２１は、上記した車載用バッテリ１１の温度を計測する温度センサ２２の出力に基づいて、電熱線４１および温調プレート５４のオンオフ動作を制御する。また、電子制御ユニット２１は、温度センサ２２を介して、全てのバッテリセル５２の温度を監視している。電子制御ユニット２１は、例えば、複数のバッテリセル５２の平均温度に基づいて以下の制御を行っている。
【００６８】
温調動作に関して説明すると、車載用バッテリ１１の温度が−３５℃ないし１０℃までの間は、電子制御ユニット２１は、車載用バッテリ１１を昇温する昇温動作を実行する。この調温動作としては、図４（Ｂ）に示したように、第１開閉扉３１および第２開閉扉３２を閉状態とし、電熱線４１に通電して空間部３５の内部を加熱し、空間部３５からの熱伝導作用により車載用バッテリ１１を昇温する動作を採用できる。更には、図３（Ｂ）を参照して、温調プレート５４に高温流体を流すことで、温調プレート５４からの熱伝導により車載用バッテリ１１を昇温する動作を採用できる。電熱線４１と温調プレート５４とを組み合わせた昇温方法は、車両１２および車載用バッテリ１１の条件によって異なり、その詳細は後述する。
【００６９】
温度センサ２２で計測したバッテリセル５２の平均温度が１０℃ないし３５℃までの間は、電子制御ユニット２１は、車載用バッテリ１１を調温しない調温停止帯域とする。係る温度帯域であればバッテリセル５２は、昇温および冷却を行わなくても、効率的に充電または放電を行うことができる。
【００７０】
調温停止帯域では、原則として車載用バッテリ１１の調温動作は実行しないが、電子制御ユニット２１の指示に基づいて、バッテリセル５２どうしの温度を均一化するための均温動作を実行することもできる。これは、昇温動作と冷却動作を適宜行うことで実行することができる。例えば、何れかのバッテリセル５２の温度が、予め定められた高温側設定温度を上回ったら、上記した冷却動作を実行する。逆に、何れかのバッテリセル５２の温度が、予め定められた低温側設定温度を下回ったら、上記した昇温動作を実行する。係る均温動作を実行することで、特定のバッテリセル５２が極端に低温または高温となることを防止できる。調温停止帯域で均温動作としての昇温動作を行う場合、暖気が外部に漏出することを防止するために、図４（Ｂ）に示した第１開閉扉３１および第２開閉扉３２を閉状態としても良い。一方、均温動作としての冷却動作を実行する場合は、バッテリセル５２から発生する熱を外部に逃がすために、図４（Ｂ）に示した第１開閉扉３１および第２開閉扉３２を開状態としても良い。
【００７１】
温度センサ２２で計測したバッテリセル５２の平均温度が３５℃以上の場合は、車載用バッテリ１１を冷却する冷却帯域となる。冷却帯域では、例えば、電子制御ユニット２１は、図４（Ｂ）に示した第１開閉扉３１および第２開閉扉３２を開状態とすることで、空間部３５と外部とを連通させ、空間部３５の内部に於いて冷却風を通過させる。この時、図示しない送風機で送風することで、冷却風の流通を促進することができる。空間部３５の内部を通過する冷却風と、バッテリセル５２とが熱交換することで、バッテリセル５２が冷却される。また、電子制御ユニット２１の指示に基づいて、温調プレート５４に冷却流体を流通させることでバッテリセル５２を冷却することもできる。空間部３５を流通する冷却風による冷却と、温調プレート５４による冷却とは、どちらか一方が採用されても良いし、両方が同時に採用されても良い。
【００７２】
次に、各温度帯域に於ける車載用バッテリ１１の制限およびその内容を説明する。
【００７３】
車載用バッテリ１１の温度が−３５℃から−２５℃までの温度帯域では、電子制御ユニット２１は、車載用バッテリ１１からの出力は停止する。また、車両１２のイグニッション・オンを禁止する。出力を停止する理由は、−２５℃以下となると、車載用バッテリ１１で用いる電解液が凍結するからである。
【００７４】
車載用バッテリ１１の温度が−２５℃から−５℃までの間は、電子制御ユニット２１は、車載用バッテリ１１からの出力を制限する。このように出力を制限する理由は、車載用バッテリ１１で用いる電解液の反応が鈍く、充電または放電時に於ける効率が低下するためである。
【００７５】
車載用バッテリ１１の温度が−５℃から５０℃までの間は、電子制御ユニット２１は、車載用バッテリ１１からの出力を通常に使用する。即ち、特段の制限を設けることなく、電子制御ユニット２１は、車載用バッテリ１１の充電または放電を行う。
【００７６】
車載用バッテリ１１の温度が５０℃から５５℃までの間は、電子制御ユニット２１は、車載用バッテリ１１からの出力を制限する。即ち、車載用バッテリ１１が充電または放電する際の出力を制限し、車載用バッテリ１１からの発熱を抑制する。
【００７７】
車載用バッテリ１１の温度が５５℃以上の場合は、電子制御ユニット２１は、車載用バッテリ１１からの出力を停止する。即ち、この温度帯域では、車載用バッテリ１１の性能が劣化するため、車載用バッテリ１１からの充電または放電を禁止する。即ち、イグニッション・オンを禁止する。
【００７８】
次に、車両１２および車載用バッテリ１１の状況に応じて、電熱線４１および温調プレート５４を使い分けて車載用バッテリ１１を昇温する方法を説明する。
【００７９】
先ず、車両１２が車載用バッテリ１１に電力を供給することで充電を行い、且つ、車室内空調装置を運転しない場合を説明する。車載用バッテリ１１を充電する電源としては、車載エンジンにより駆動される発電機、外部電源が採用される。この場合は、車載用バッテリ１１の温度が−２５℃以下の温度帯域では、電子制御ユニット２１は、電熱線４１および温調プレート５４の両方を動作させない。一方、車載用バッテリ１１の温度が−２５℃から１５℃までの温度帯域では、電子制御ユニット２１は、電熱線４１は停止した状態で、温調プレート５４に加熱流体を流通させることで、車載用バッテリ１１を昇温する。このようにすることで、エンジンを冷却した冷却水（例えば不凍液）を、温調プレート５４に供給し、車載用バッテリ１１を効果的且つ早期に昇温できる。一方、電熱線４１に発熱用の電力を供給しないことで、車載用バッテリ１１に優先的に電力を供給することができる。車載用バッテリ１１の温度が１５℃以上の温度帯域では、車載用バッテリ１１は充分に昇温されているので、電子制御ユニット２１は、電熱線４１および温調プレート５４の昇温動作を停止する。
【００８０】
次に、車載用バッテリ１１を充電しつつ、車室内空調装置を運転する場合を説明する。この場合は、例えば、充電設備から電力を供給することで車載用バッテリ１１を充電しつつ、車室で乗員が休憩等を行う場合である。ここでの車室内空調は、プレ空調とも称される。具体的には、車載用バッテリ１１の温度が−３５℃から−２５℃までの温度帯域では、電子制御ユニット２１は、電熱線４１および温調プレート５４の両方を動作させない。車載用バッテリ１１の温度が−２５℃から−５℃までの温度帯域では、電子制御ユニット２１は、電熱線４１と温調プレート５４の両方を動作させることで、車載用バッテリ１１を昇温する。このようにすることで、車載用バッテリ１１を電熱線４１および温調プレート５４により効果的に昇温できる。車載用バッテリ１１の温度が−５℃から１５℃までの温度帯域では、電子制御ユニット２１は、電熱線４１のみで車載用バッテリ１１を昇温し、温調プレート５４は停止する。これにより、エンジンを冷却した流体で車室内を集中的に暖房することができる。車載用バッテリ１１の温度が１５℃以上の温度帯域では、車載用バッテリ１１は充分に昇温されているので、電子制御ユニット２１は、電熱線４１および温調プレート５４の昇温動作を停止する。
【００８１】
次に、車載用バッテリ１１を充電しない場合、即ち、車載用バッテリ１１が放電することで車両１２が走行または放置している場合を説明する。車載用バッテリ１１の温度が−３５℃から２５℃までの温度帯域では、電子制御ユニット２１は、電熱線４１および温調プレート５４の両方を動作させない。車載用バッテリ１１の温度が−２５℃から１５℃までの温度帯域では、電子制御ユニット２１は、電熱線４１のみを動作させ、温調プレート５４を停止する。車両１２が走行中であっても、係る温度帯域では車載用バッテリ１１の温度が低いことから、電熱線４１で車載用バッテリ１１を昇温する。一方、この温度帯域で温調プレート５４を停止状態とする理由は、エンジンを冷却する８５℃程度の流体を、リチウムイオン電池に熱的に接触させると、リチウムイオン電池に悪影響が及ぶ恐れがあるからである。車載用バッテリ１１の温度が１５℃から３５℃までの温度帯域では、電子制御ユニット２１は、電熱線４１を停止し、温調プレート５４も基本的には停止する。ただし、電子制御ユニット２１は、バッテリセル５２どうしの温度差が５℃以上の場合は、温調プレート５４の内部に、温度が２５℃程度の均温水を循環させる。また、車載用バッテリ１１の温度が３５℃以上の場合は、電熱線４１は停止し、温調プレート５４に１５℃以下の水を循環させることで、車載用バッテリ１１を冷却する。
【００８２】
次に、車載用バッテリ１１に結露が発生することを防止するための制御を説明する。車載用バッテリ１１の温度が１５℃以下の場合は、結露が発生する恐れが小さいので、電熱線４１は停止する。また、車載用バッテリ１１の温度が１５℃から４０℃までの間は、車載用バッテリ１１と外気温の温度差が２０℃を超えたら、電子制御ユニット２１は、電熱線４１を動作させる。具体的には、車載用バッテリ１１の温度が７℃以上であり、且つ、車載用バッテリ１１と外気温の温度差が２０℃を超えたら、電熱線４１の動作を開始する。また、車載用バッテリ１１の最高温度を計測し、電熱線４１の動作を開始した温度よりも最高温度が７℃高かったら、電子制御ユニット２１は電熱線４１の動作を停止する。これは、車載用バッテリ１１の温度を計測する温度センサ２２であるサーミスタの測定誤差が２℃であることと、温調プレート５４どうしの温度差が５℃であることを考慮している。また、車載用バッテリ１１の温度が３５℃以上の場合は、電熱線４１は停止する。
【００８３】
ここで、上記した電熱線４１および温調プレート５４が昇温動作を開始する動作開始温度は、サーミスタである温度センサ２２の誤差を考慮した温度とすることができる。具体的には、例えば、バッテリセル５２の温度が低下して０℃から昇温を行う際、温度センサ２２の計測温度が０℃であったとしても、温度センサ２２の計測誤差が存在するので、実際にはバッテリセル５２の温度は０℃以下となっている場合がある。係る事項を考慮し、電池温度特性を考慮して０℃から昇温を行う場合であっても、実際の制御では、動作開始温度は、温度センサ２２の計測誤差を加えた温度、例えば２℃とする。このようにすることで、バッテリセル５２の平均温度を、バッテリセル５２の充放電性能を所定以上に確保できる温度、例えば、例えば０℃以上に保持することができる。
【００８４】
また、上記した電熱線４１および温調プレート５４が昇温動作を停止する動作停止温度は、サーミスタである温度センサ２２の誤差およびバッテリセル５２どうしの温度差を考慮した温度とすることができる。例えば、動作停止温度を０℃としてバッテリセル５２を昇温した場合、温度センサ２２の誤差（例えば２℃）とバッテリセル５２どうしの温度差（例えば５℃）が存在する。このことを考慮すれば、温度センサ２２の計測値が０℃であるときに、電熱線４１および温調プレート５４が動作を停止すると、何れかのバッテリセル５２の温度が−７℃であるときに昇温を停止してしまい、バッテリセル５２が充分に昇温されない恐れがある。よって、温度センサ２２の誤差およびバッテリセル５２どうしの温度差を考慮し、動作停止温度を７℃に設定すれば、全てのバッテリセル５２の温度を０℃まで昇温することができ、バッテリセル５２の充放電を効果的に行うことができる。
【００８５】
更に、温度センサ２２の誤差およびバッテリセル５２どうしの温度差を加味して、電熱線４１および温調プレート５４の動作開始温度および動作停止温度を設定する場合、ハンチングが発生しないように、動作開始温度と動作停止温度とは一定以上の温度差を持たせた方が良い。尚、バッテリセル５２は、熱容量が大きいため、０℃のバッテリセル５２を−１０℃の環境下に放置しても、１０℃の温度変化を得るために８時間程度の時間を要する。係る事項を考慮した場合、動作開始温度と動作停止温度との温度差は、それほど大きく設定する必要は無い。
【００８６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更が可能である。また、上記した各形態は相互に組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１０   車載用バッテリ調温装置
１１   車載用バッテリ
１１１ 側面
１１２ 側面
１２   車両
１３   車体
１４   底面
１５   バッテリ配置領域
１６   昇温ヒータ
２１   電子制御ユニット
２２   温度センサ
２３   サブバッテリ
２４   インバータ
２５   駆動モータ
２６   イグニッションスイッチ
３１   第１開閉扉
３２   第２開閉扉
３３   筐体部
３３１ 主柱部
３３２ 上面部
３３３ 底面部
３５   空間部
３６   側面
４１   電熱線
４２   不織布
５１   収納ケース
５２   バッテリセル
５３   カバー
５４   温調プレート
５５   断熱部材
５６   エンドプレート
５７   バインドバー
１００ バッテリ
１０１ セルスタック
１０２ 筐体
１０３ ダクト
１０４ ブロワ
１０５ セル
１０５Ａ  側面
１０６ 凹部
１０７ 凸部
１０８ 配線
１０９ 実線
１１０ 送風路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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