JP2005295668A - 車両用の電源装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】極寒の地域で、イグニッションキーをオンにして直ちにスタートさせる。
【解決手段】車両用の電源装置は、車両を走行させるモーターを駆動する走行用バッテリ５０と、この走行用バッテリ５０を加温するヒーター４０と、このヒーター４０の通電を制御する制御回路６０と、バッテリ温度を検出して、検出した温度信号を制御回路６０に出力する温度センサー５１とを備える。制御回路６０は、車両のイグニッションスイッチ６８をオフに切り換えてからヒーター４０で走行用バッテリ５０を暖気状態に保持する保温時間を記憶する保温タイマー６９を備えている。制御回路６０は、イグニッションスイッチ６８がオフに切り換えられた状態で、保温タイマー６９がタイムアップするまでの保温時間において、ヒーター４０の通電を制御して、走行用バッテリ５０を暖気状態に保持する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、温度が低いときに、自動車等の車両を走行させるモーターを駆動する走行用バッテリを加温するヒーターを備える車両用の電源装置に関する。
バッテリーは、非常に温度が低くなると出力が低下して充分な性能を発揮できなくなる。このため、ハイブリッドカーに搭載される走行用バッテリは、極寒の地域で使用されるときにバッテリ温度が低くなると、車をスタートさせるときに充分な性能を発揮できない。ハイブリッドカーは、エンジンとモーターの両方で正常に走行するように設計される。このため、走行用バッテリの性能が低下して、モーターによる動力が充分でないと、正常に走行できなくなる。この弊害は、バッテリーを暖気（加温）して解消できる。このことを実現するため、本出願人は、二次電池をヒーターで加温する電源装置を開発している（特許文献１参照）。
特開２００３−２２３９３８号公報
この公報に記載している電源装置は、複数の二次電池からなる走行用バッテリと、この走行用バッテリの二次電池を暖気（加温）するヒーターを実装する加温プレートとを備える。加温プレートは、二次電池を効率よく加温できるように、二次電池に接近して配置される。この電源装置は、加温プレートのヒーターに通電してジュール熱でヒーターを加温する。加温された多数のヒーターは、接近して配置している多数の二次電池を加温する。
ヒーターで走行用バッテリを暖気（加温）する電源装置は、たとえば、外気温度が−２０℃以下に低下する極寒の地域で車をスタートさせるときに、電池の暖気（加温）に相当な時間がかかる欠点がある。この欠点は、原理的には、ヒーターの消費電力を大きくして解消できる。しかしながら、ヒーターの消費電力を大きくすると、ヒーター温度が異常に高くなって、これを固定している基板やその近傍部品を過熱し、変形や熱障害等の原因となり、現実にはヒーターの消費電力を大きくすることができない。さらに、ヒーターを走行用バッテリで通電して暖気（加温）する場合、温度が低下して電気特性の著しく低下している電池でヒーターに通電すると、電池の放電特性が低下していることからして、ヒーターの消費電力を小さくすることが要求される。走行用バッテリによらず、電源コードを商用電源のコンセントに接続して、商用電源でヒーターに通電することもできる。ただ、この方法によると、電源コードをコンセントに接続するので暖気（加温）に手間がかかる。また、この方法によっても、ヒーターの過熱を防止しながら電池を暖気（加温）する必要があり、電池温度を設定温度とするまでに相当な時間がかかる。さらに、電池の熱容量は相当に大きいので、電池全体を暖気（加温）するために多量の熱エネルギーを必要とするが、このことも電池の暖気（加温）時間を長くする。
本発明は、従来のこのような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、極寒の地域で、電池を暖気（加温）することなくイグニッションキーをオンにして直ちにスタートできる車両用の電源装置を提供することにある。
また、電池を暖気（加温）するために電源コードをコンセントに接続する等の手間が必要なく、極めて便利に車をスタートできる車両用の電源装置を提供することにある。
本発明の車両用の電源装置は、車両を走行させるモーターを駆動する走行用バッテリ５０と、この走行用バッテリ５０を加温するヒーター４０と、このヒーター４０の通電を制御する制御回路６０と、バッテリ温度を検出して、検出した温度信号を制御回路６０に出力する温度センサー５１とを備える。制御回路６０は、車両のイグニッションスイッチ６８をオフに切り換えてからヒーター４０で走行用バッテリ５０を暖気状態に保持する保温時間を記憶する保温タイマー６９を備えている。制御回路６０は、イグニッションスイッチ６８がオフに切り換えられた状態で、保温タイマー６９がタイムアップするまでの保温時間において、ヒーター４０の通電を制御して、走行用バッテリ５０を暖気状態に保持する。
本発明の請求項２の車両用の電源装置は、保温タイマー６９に記憶される保温時間を１２時間〜３６時間としている。
本発明の請求項３の車両用の電源装置は、走行用バッテリ５０の電圧をヒーター供給電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ６１を備えており、このＤＣ／ＤＣコンバータ６１を介して走行用バッテリ５０からヒーター４０に電力を供給する。
本発明の請求項４の車両用の電源装置は、走行用バッテリ５０の電圧をヒーター供給電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ６１と、商用電源をヒーター供給電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ６２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１とＡＣ／ＤＣコンバータ６２とを切り換える切換回路６７とを備えている。切換回路６７は、商用電源から電力が入力される状態では、ＡＣ／ＤＣコンバータ６２を介してヒーター４０に電力を供給し、商用電源から電力が入力されない状態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１を介して走行用バッテリ５０からヒーター４０に電力を供給する。
本発明の請求項５の車両用の電源装置は、走行用バッテリ５０収納するケース１０を備え、保温タイマー６９の保温時間において、ヒーター４０で加温される空気をケース１０内に循環させて走行用バッテリ５０を保温する。
さらに、本発明の請求項６の車両用の電源装置は、複数の二次電池２０を対向するふたつの平行な面内に配置して、対向する間に空洞７３を設けており、この空洞７３にヒーター４０を配置している。さらに、本発明の請求項７の車両用の電源装置は、暖気状態を、ヒーター４０で走行用バッテリ５０を温度制御する状態としている。
本発明の車両用の電源装置は、極寒の地域で使用しながら、イグニッションキーをオンにしてから電池を暖気（加温）することなく、イグニッションキーをオンにして直ちに車をスタートできる特長がある。それは、本発明の電源装置が、イグニッションスイッチをオフにした後、保温タイマーがタイムアップするまでの保温時間は、制御回路がヒーターで走行用バッテリを暖気状態に保持するからである。
本明細書において、暖気状態とは、電池温度が略設定温度以上の状態であり、電池温度が設定温度以上であれば、ヒーターを通電して加温する必要はない。後述するように、バッテリにて加温するときの設定温度は、バッテリの負担を軽減するため、外気温度より略一定温度を加算した値であって、最大値を約１２〜１８℃の範囲の値に設定される。
また、本明細書において、「電池を暖気する」、「電池が暖気された」、「電池を暖気状態とする」とは、特に説明がない時は、電池を加温すること、並びに、電池が上述のように外気気温を考慮した略設定温度以上になっていることも意味する。
また、本発明の車両用の電源装置は、イグニッションスイッチがオフに切り換えられた後は、保温タイマーの保温時間においては、すでに暖気された走行用バッテリをヒーターで保温するので、保温時間におけるヒーターの消費電力を少なくできる特長がある。
とくに、本発明の請求項２に記載する電源装置のように、保温タイマーの保温時間を１２〜３６時間に設定すると、車で帰宅して次の日の朝に出発するときには、走行用バッテリがすでに暖気されているので、イグニッションスイッチをオンにして直ちに車をスタートできる。
さらに、本発明の請求項３の電源装置は、走行用バッテリの電圧をＤＣ／ＤＣコンバータでヒーター供給電圧に変換してヒーターに供給する。すなわち、走行用バッテリからヒーターに電力を供給する装置にあっては、イグニッションスイッチをオフにしてからは、暖気された走行用バッテリに通電しながら、ヒーターで加温するので、走行用バッテリはヒーターで加温され、さらに通電して保温されるので、有効に保温できる特長がある。
また、本発明の請求項４に記載する電源装置は、走行用バッテリからはＤＣ／ＤＣコンバータを介してヒーターに通電し、商用電源からはＡＣ／ＤＣコンバータを介してヒーターに通電し、さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータとＡＣ／ＤＣコンバータは出力電圧をヒーター供給電圧とし、さらにまた、ＤＣ／ＤＣコンバータとＡＣ／ＤＣコンバータの出力を切り換えてヒーターに通電するので、走行用バッテリと商用電源とに専用のヒーターを設ける必要がなく、走行用バッテリと商用電源で同じヒーターに通電できる。この構造によると、走行用バッテリ用のヒーターと、商用電源用のヒーターを別々に設ける必要がなく、ヒーターを理想的な位置に、場所をとることなくコクパクトに配置できる。
さらに、本発明の請求項５の電源装置は、走行用バッテリの保温時間においては、ヒーターで加温された空気をケース内に循環させて走行用バッテリを保温するので、外気温度が非常に低い状態において、ヒーターの消費電力を少なくしながら、走行用バッテリを保温できる。
また、本発明の請求項６の電源装置は、複数の二次電池を対向するふたつの平行な面内に配置して、対向する間に空洞を設けて、この空洞にヒーターを配置するので、ヒーターの熱を有効に利用して走行用バッテリを保温できる特長がある。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための車両用の電源装置を例示するものであって、本発明は車両用の電源装置を以下のものに特定しない。
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
図１ないし図４は、本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置を示している。図１は平面図、図２は横断面図、図３は縦断面図、図４はケース１０を開いた状態を示す平面図である。この電源装置は、ケース１０に複数の二次電池２０を並べて収納している。電源装置は、二次電池２０を複数の電池モジュール２１に分割してケース１０に収納している。電池モジュール２１は、複数の二次電池２０を直列に接続して直線状に連結したものである。電池モジュール２１を構成する二次電池２０は、円筒型電池のニッケル−水素電池である。ただ、二次電池には、リチウムイオン二次電池やニッケル−カドミウム電池などの充電できる他の電池も使用できる。また、円筒型電池でなくて角型電池とすることもできる。
ケース１０は、複数の電池モジュール２１を、同一平面に平行に並べて収納している。横に並べている電池モジュール２１は、互いに直列に接続されて出力電圧を高くしている。図のケース１０は、第１ケース１１と第２ケース１２の間に電池モジュール２１を収納している。第１ケース１１と第２ケース１２は、電池モジュール２１を案内する案内溝１３を設けている。案内溝１３は、その内形を電池モジュール２１の外形よりもわずかに大きくしている。ケース１０は、案内溝１３の内面と電池モジュール２１の表面との間に、空気を通過させる送風隙間１４ができる。さらに、第１ケース１１と第２ケース１２は、案内溝１３の底部に換気穴１５を開口している。換気穴１５からケース１０に換気される冷却空気は送風隙間１４に送風される。送風隙間１４を通過する冷却空気は、電池モジュール２１の表面を流れて電池モジュール２１を冷却する。
電池モジュール２１は、その両端をケース１０に固定して、案内溝１３の内面から離して配設される。この電池モジュール２１は、ケース１０に連結する端子２２を両方の電池端面から突出して固定している。この構造を図５に示す。この図の電池モジュール２１は、電池端面に垂直に端子２２を固定している。端子２２は、第２ケース１２の定位置に嵌入されるバスバー２３にネジ止めして固定される。バスバー２３は、隣接する電池モジュール２１を互いに連結すると共に、電池モジュール２１を直列に電気接続する。バスバー２３と端子２２は、第２ケース１２と第１ケース１１に挟着されて定位置に固定される。端子２２を介して、電池モジュール２１は案内溝１３内に配設される。電池モジュール２１は、案内溝１３の内面との間に、空気を通過させる送風隙間１４ができる状態でケース１０に固定される。この構造は、換気穴１５からケース１０に流入される空気を送風隙間１４に通過させて、電池モジュール２１の表面に効率よく接触させて熱交換できる。
電源装置は、図１ないし図３に示すように、二次電池２０を暖めるヒーター４０を実装する加温プレート３０を備えている。この加温プレート３０の表面に接近して、複数の二次電池２０を平行に並べて配設している。これらの図の電源装置は、図において第２ケース１２を下側に、第１ケース１１を上側に配設しており、ケース１０の上面に加温プレート３０を固定している。この電源装置は、ケース１０に収納された二次電池２０と加温プレート３０との間に第１ケース１１のケース面を配設している。ただ、本発明の電源装置は、これらの図に示す姿勢から上下を反転した状態として、すなわち第２ケースを上側に、第１ケースを下側に配設して、二次電池が収納されたケースの下面に加温プレートを固定することもできる。
加温プレート３０は、絶縁基板３１と、この絶縁基板３１に固定された複数のヒーター４０を備える。絶縁基板３１は、図１の平面図に示すように、ケース１０に連結して固定するために、周縁に凸部３２を設け、さらにスリット状に開口している通気穴３３の間に連通部３４を設けている。第１ケース１１は、絶縁基板３１の連通部３４と凸部３２を係止する係止フック１６を一体的に成形して設けている。加温プレート３０は、図１の平面図と図６の断面斜視図に示すように、凸部３２と連通部３４を係止フック１６に挿入して、第１ケース１１に固定される。
第１ケース１１はケース面である底面を貫通して換気穴１５を開口しており、この換気穴１５に連通するように、加温プレート３０の絶縁基板３１に通気穴３３を貫通して設けている。第１ケース１１の換気穴１５は、電池モジュール２１に沿って伸びるスリット状である。絶縁基板３１の通気穴３３も、電池モジュール２１に沿って伸びるスリット状に開口している。ケース１０の換気穴１５と絶縁基板３１の通気穴３３は同じ位置に対向して開口され、加温プレート３０が換気穴１５を閉塞しないようにしている。空気は、通気穴３３と換気穴１５を通過してケース１０内の二次電池２０を冷却し、あるいは加温する。この加温プレート３０は、加熱されたヒーター４０が空気を加熱し、ヒーター４０で加熱された空気を通気穴３３と換気穴１５に通過させてケース１０内の二次電池２０を暖める。また、ヒーター４０は加温プレート３０を加温し、この加温プレート３０が熱伝導でケース１０を加温し、ケース１０が二次電池２０を加温する。図示しないが、図２の姿勢から上下を反転して、ケースの下面に加温プレートを固定している電源装置は、加温プレートで加熱された空気が軽くなって、通気穴と換気穴を通過して送風隙間に流動されるので、より効率よく二次電池を暖めることができる。
加温プレート３０は、複数のヒーター４０を直列に接続して絶縁基板３１に固定している。ヒーター４０は、抵抗、半導体、ＰＴＣ等の通電することによって発熱する電子部品である。この加温プレート３０は、ヒーター４０に通電してジュール熱で各々のヒーター４０を加温し、ヒーター４０の発熱で二次電池２０を加温する。
加温プレート３０は、絶縁基板３１を貫通してスリット状の通気穴３３を開口しており、通気穴３３の間にヒーター４０を固定している。通気穴３３は、絶縁基板３１を第１ケース１１に固定する状態で、換気穴１５と対向する位置に配設される。絶縁基板３１には、二次電池２０を暖めるために、複数のヒーター４０を固定している。
絶縁基板３１はプリント基板で、ヒーター４０のリード線４１を挿通して半田付けするために複数の連結孔３５を設けている。連結孔３５は、その周囲に導電リング３６を設けている。連結孔３５の導電リング３６は、ヒーター４０を固定する部分では電気接続されず、ヒーター４０を固定しない部分ではプリント基板の表面に固定している導電線３７で電気接続している。ヒーター４０は、両端のリード線４１を絶縁基板３１の連結孔３５に挿入し、リード線４１を導電リング３６に半田付けして絶縁基板３１に固定される。
ヒーター４０は、連結孔３５に半田付けして互いに直列に接続される。プリント基板に半田付けして固定される全てのヒーター４０は同一の抵抗値である。同一抵抗値のヒーター４０を直列に連結して通電すると、全てのヒーター４０の発熱量は等しくなる。発熱量が電流の自乗と抵抗値の積に比例するからである。複数の二次電池２０を暖める加温プレート３０は、必ずしも均一に加温して全ての二次電池２０を均一に加温できるとは限らない。たとえば、ケース１０の周縁部の電池モジュール２１は、中央部分の電池モジュール２１に比較して冷却されやすいことがある。加温プレート３０は、全体を均一に発熱させるのが大切なのではなくて、全ての二次電池２０をより均一に暖めることが大切である。
図１の加温プレート３０は、並列に接続するヒーター４０の個数を調整し、あるいはヒーター４０にかわってジャンパー線４２を接続して、部分的な発熱を調整できる。抵抗の発熱量が、電流の自乗と抵抗値の積で特定されるからである。このため、たとえば、ヒーター４０に代わってジャンパー線４２を接続して発熱しないようにできる。ジャンパー線４２は抵抗が０Ωであるから、電流を流しても発熱しない。また、直列に接続しているヒーター４０に、並列接続するヒーター４０の数を調整して、発熱量を調整できる。たとえば、ヒーター４０を固定する部分にふたつのヒーター４０を並列に接続して、発熱量を半分にできる。並列接続してヒーター４０の抵抗値を半分にできるからである。また、ヒーターを固定する部分に３個のヒーターを並列に接続して、発熱量を１／３にすることもできる。さらに、ヒーター４０を固定する部分にふたつのヒーター４０を直列に接続し、抵抗値を２倍にして発熱量を２倍にすることもできる。図の加温プレート３０は、側部で２個のヒーター４０を直列に接続して発熱量を大きくしており、中央部ではヒーター４０に代わってジャンパー線４２を接続して発熱量を小さく、加温プレート３０の発熱量を局部的に調整して、複数の二次電池２０を均一に加温できるようにしている。
加温プレート３０は、他の例として、図７に示すように、二次電池２０と対向する面にヒーター４０を固定することもできる。ここに配設されたヒーター４０は、第１ケース１１を加温し、第１ケース１１が二次電池２０を暖める。図の第１ケース１１は、案内溝１３の内面を二次電池２０の表面に沿う形状としている。ヒーター４０で加温された第１ケース１１は、輻射熱で二次電池２０を暖め、あるいは送風隙間１４の空気を介して二次電池２０を暖める。この構造の電源装置は、ファンを使用することなく、垂直姿勢で自動車に搭載でき、あるいは図に示す姿勢から上下反転して自動車に搭載して、加温プレートで二次電池を暖めることができる。なお、この図の実施例において、前述の実施例と同じ構成要素については、同一番号を付している。
図８は、図１〜７に開示される二次電池２０及びケース１０を利用した電源装置を示し、二次電池２０が収納されたケース１０をひとつのケースユニット７０として、このケースユニット７０を２段に積層して連結している。図９は、図８の電源装置を利用して、空気を循環させる構造を示している。
図８、図９において、下側に位置するケースユニット７０は、図２に示す電源装置と同じ構造であり、上側に位置するケースユニット７０は、図２に示す電源装置を上下反転したものである。したがって、この図の実施例において、図２に示す実施例と同じ構成要素については、同一番号を付してその説明を省略する。
図８と図９に示す電源装置は、ふたつのケースユニット７０を上下二段に離して水平に配置して、上段のケースユニット７０と下段のケースユニット７０との間に空洞７３を設けている。２つのケースユニット７０は、加温プレート３０が互いに対向する姿勢で積層して連結している。この電源装置は、二段のケースユニット７０でもって、複数の二次電池２０を対向するふたつの平行な面内に配置して、対向する間に空洞７３を設け、空洞７３にヒーター４０を配置している。２つのケースユニット７０は、外ケース７１で連結している。図の外ケース７１、７１は、２つのケースユニット７０を所定の間隔で連結するために、中間部分に位置決凸部７２を有する。外ケース７１は、２つのケースユニット７０の間隔が最適となるように、位置決凸部７２の厚さを決定している。外ケース７１、７１は、樹脂材料からなる略矩形の板体であって、図１に示す装置において、図１の紙面における左辺側と右辺側に、各々、設置されることになる。この構造の電源装置は、ヒーター４０で空洞７３を加温し、空洞７３で上下の二次電池２０を加温する。空洞７３を加温するヒーター４０は、空洞７３の空気とケース１０を加温して、二次電池２０を加温する。空洞７３は、密閉されないが閉鎖される空間である。したがって、この空洞７３を加温するヒーター４０は、空気とケース１０を介して二次電池２０を効率よく加温する。
図８、図９の電源装置は、下段に配置しているケースユニット７０の上面に加温プレート３０を固定している。さらに、図の電源装置は、上側に位置するケースユニット７０の加温プレート３０にヒーター４０を設けていない。上側のケースユニット７０に収納される二次電池２０は、下側のケースユニット７０の加温プレート３０に固定されたヒーター４０で加温される。このように、一方の加温プレート３０にのみヒーター４０を配設する電源装置は、ヒーター４０の数を少なくしながら、いいかえると少ない消費電力で多数の二次電池２０を有効に加温できる特長がある。とくに、下側の加温プレート３０にヒーター４０を配設する構造は、下側のケースユニット７０に収納される二次電池２０については、下側の加温プレート３０から第１ケース１１に伝導される熱で効率よく加温し、上側のケースユニット７０に収納される二次電池２０については、加熱されて軽くなった空気を、通気穴３３と換気穴１５から流動させて効率よく加温する。したがって、全ての二次電池を、少ない消費電力で効率よく、しかも均一に暖めることができる。ただ、ヒーターは、上側に位置するケースユニットの加温プレートに配設することも、上下両方の加温プレートに配設することもできる。さらに、図の鎖線の矢印で、空気の流路を示すように、加温プレート３０で加温された空気をファン７４（図においては、Ｆとして記載される）で送風して二次電池２０を加温することもできる。二次電池２０を加温した後、空気は、装置の上側及び下側（図８の紙面において装置の両側）に位置する換気穴１５、１５より排気されることになる。ここで、鎖線の流路は、一方の外ケース７１の断面を貫通しているが、図示しないが、貫通している部分には貫通口等が設けられている。
さらに、図９の電源装置はユニットボックスの形状としており、加温プレート３０で加温された空気をファン７４でケース１０内に循環させて二次電池２０を加温する。装置の上面、下面（図９の紙面において装置の左側、右側）両側において、樹脂材料からなる略矩形の板体のプレート７５、７５が設置されている。また、図１に示す装置において図１の紙面における上辺側、下辺側に、プレート７６を設置することにより、図９の装置において空気の流路を形成している。この図に示すように、ファン７４で加温空気を循環させる電源装置は、ヒーター４０で加温される空気を閉ループ内に循環させて（空気の流路は鎖線で示される）、二次電池２０を効率よく暖める。ここで、図９の装置の上下側の排気穴１５、１５より排出される空気は、図示しないが、プレート７５、７５に設けた開口等を通過し、詳細な構造は省略するが、ファン７４の吸入側に戻されることになる。電源装置は、自動車に必ずしも水平に搭載されるとは限らない。電源装置は、垂直あるいは傾斜する姿勢で自動車に搭載されることもある。加温プレート３０で暖められた空気をファン７４で循環させる電源装置は、自動車に搭載される姿勢に関係なく二次電池２０を有効に加温できる。
また、図８、９で説明した空気の流路は、ヒーター４０により加温する時に利用されるだけでなく、二次電池２０を冷却する空気の流路としても利用することができる。
図１０は、電源装置のブロック図を示す。この電源装置は、走行用バッテリ５０の電圧をヒーター供給電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ６１と、商用電源をヒーター供給電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ６２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１とＡＣ／ＤＣコンバータ６２とを切り換える切換回路６７と、この切換回路６７とＤＣ／ＤＣコンバータ６１及びＡＣ／ＤＣコンバータ６２を制御する制御回路６０と、バッテリ温度を検出して、検出した温度信号を制御回路６０に出力する温度センサー５１を備えている。
制御回路６０は、車両のイグニッションスイッチ６８をオフに切り換えてからヒーター４０で走行用バッテリ５０を暖気状態に保持する保温時間を記憶する保温タイマー６９を備えている。この制御回路６０は、イグニッションスイッチ６８がオフに切り換えられると、保温タイマー６９がカウントを開始する。保温タイマー６９がカウントを開始してタイマーがタイムアップするまでの保温時間において、制御回路６０はヒーター４０の通電を制御して、走行用バッテリ５０を暖気状態に保持する。したがって、バッテリ温度が設定温度よりも低くなると、ヒーター４０に通電して走行用バッテリ５０を加温する。このように、上記暖気状態とは、ヒーター４０で走行用バッテリ５０を温度制御する状態を意味している。
保温タイマー６９に記憶される保温時間は、たとえば２４時間に設定される。保温時間をこの時間に設定すると、一日車両を移動させないで、次の日にスタートさせるとき、走行用バッテリ５０が保温されているので、暖気（加温）することなく直ちに車をスタートできる。ただし、保温時間は、１２時間〜３６時間に設定することもできる。また、車両の使用状態によっては、保温時間を１２時間以下とし、あるいは３６時間よりも長く設定することもできる。保温タイマー６９の保温時間を長くすると、車を使用しない時間を長くしても、暖気（加温）しないで直ちにスタートできる。ただ、保温時間を長くすると、走行用バッテリ５０でヒーター４０を加温する装置にあっては、走行用バッテリ５０の放電量が多くなる。走行用バッテリ５０の過放電を防止するために、制御回路６０は、走行用バッテリ５０の残容量を検出しながら、ヒーター４０の通電を制御する。走行用バッテリ５０の残容量が最小放電容量になると、制御回路６０はヒーター４０の通電を停止して、走行用バッテリ５０の放電を停止させる。商用電源でヒーター４０に通電する場合は、商用電源タイマー（図示せず）の設定時間が経過するまで、ヒーター４０で走行用バッテリ５０を暖気状態に保温する。商用電源タイマーの設定時間は、たとえば２時間に設定されて、保温タイマー６９の保温時間よりも短くする。商用電源で走行用バッテリ５０を保温する状態は、走行用バッテリ５０を放電しないので、保温タイマー６９の保温時間が経過するまで、ヒーター４０で走行用バッテリ５０を暖気状態に保持し、あるいは、次に車をスタートするまで走行用バッテリ５０を暖気状態に保持することもできる。
図１０の電源装置は、商用電源から電力が入力される状態では、制御回路６０が切換回路６７をＡＣ／ＤＣコンバータ６２側に切り換えて、ＡＣ／ＤＣコンバータ６２を介してヒーター４０に電力を供給する。商用電源から電力が入力されない状態では、制御回路６０が切換回路６７をＤＣ／ＤＣコンバータ６１側に切り換えて、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１を介して走行用バッテリ５０からヒーター４０に電力を供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ６１で走行用バッテリ５０を暖気（加温）する状態では、効率よく速やかに暖気（加温）できる。それは、放電により二次電池２０自身が発熱して暖められると共に、加温プレート３０のヒーター４０により加温されて、走行用バッテリ５０を暖めるからである。
ＡＣ／ＤＣコンバータ６２は、リード線６３とコンセント６４を介して家庭用の商用電源に接続される。この電源装置は、外部から入力される商用電源でヒーター４０を加熱する。
制御回路６０は、温度センサー５１から入力される信号で、バッテリ温度を検出してヒーター４０の通電をオンオフする。温度センサー５１は、たとえばサーミスタである。サーミスタは、検出温度を抵抗値の変化として検出して、制御回路６０に入力する。温度センサー５１の検出温度が設定温度よりも低いときに、制御回路６０はヒーター４０に通電して走行用バッテリ５０を暖める。
制御回路６０は、保温タイマー６９の保温時間において、さらに、保温時間が経過した後においては、イグニッションスイッチ６８がオンに切り換えられたときに、電池温度を検出して、検出温度が設定温度よりも低いときに、ヒーター４０に通電する。保温時間が経過した後、イグニッションスイッチ６８がオフの状態では、電池温度が設定温度よりも低くなっても、ヒーター４０に通電しない。また、イグニッションスイッチ６８をオンに切り換えた状態においても、走行用バッテリ５０の残容量が設定容量よりも少ないときは、バッテリ温度が設定温度よりも低くてもヒーター４０に通電しない。走行用バッテリ５０の過放電を防止するためである。走行用バッテリ５０が充電されて残容量が設定容量よりも大きくなると、ヒーター４０に通電して走行用バッテリ５０を暖気（加温）する。
以上の電源装置は、保温タイマー６９の保温時間において、図１０に示す以下のフローチャートで二次電池２０を暖める。
［ｎ＝１のステップ］
外部電源が印加されているかどうか、すなわち商用電源が入力されているかどうかを判定する。
［ｎ＝２のステップ］
商用電源が入力されていると、外部電源モードとする。このモードにおいて、切換回路６７は、ＡＣ／ＤＣコンバータ６２をヒーター４０に接続して、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１をヒーター４０から切り離す。
［ｎ＝３のステップ］
このモードになると、イグニッションスイッチ６８（キー）がオンかどうかを判定する。イグニッションスイッチ６８がオンであると、ｎ＝８のステップにジャンプして、ドライブモードとする。
［ｎ＝４のステップ］
イグニッションスイッチ６８がオンでないと、ヒーター４０をオンにして、２時間（商用電源タイマーの設定時間）走行用バッテリ５０を暖気（加温）する。
［ｎ＝５のステップ］
商用電源タイマーの設定時間（２時間）が経過すると、電池温度を商用電源設定温度（約１５〜２０℃に設定される。）に比較し、電池温度が設定温度よりも低いと、ｎ＝３のステップにジャンプし、電池温度が設定温度よりも高いと終了する。
［ｎ＝６のステップ］
商用電源が入力されていない、すなわち、外部電源が印加されない状態では、このステップで内部電源モードとして、切換回路６７が、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１をヒーター４０に接続して、走行用バッテリ５０からヒーター４０に電力を供給する状態とする。
［ｎ＝７のステップ］
このステップで、イグニッションスイッチ６８（キー）がオンかどうかを判定する。
［ｎ＝８、９のステップ］
イグニッションスイッチ６８がオンであると、ドライブモードとして、ヒーター４０の通電を停止する。
［ｎ＝１０のステップ］
イグニッションスイッチ６８がオンでないと、ヒーター４０をオンにして、２時間（ヒータータイマーの設定時間）走行用バッテリ５０を暖気（加温）する。
［ｎ＝１１のステップ］
ヒータータイマーの設定時間である２時間が経過すると、保温タイマー６９の保温時間が経過したかどうかを判定する。この保温タイマー６９は、イグニッションスイッチ６８がオフに切り換えられた状態でカウントを開始する。保温タイマー６９の保温時間が経過していると終了する。
［ｎ＝１２のステップ］
保温タイマー６９の保温時間が経過していないと、このステップにおいて、電池温度を設定温度に比較し、電池温度が設定温度よりも低いと、ｎ＝１のステップにジャンプし、保温時間が経過するまで、ｎ＝１、６、７、１０、１１のステップをループして、走行用バッテリ５０を暖気（加温）する。
バッテリ５０の電力により、加温する場合、設定温度は以下のようにして設定される。別途設けられる外気センサーにより、バッテリ５０の外側の温度を測定し、この測定した外気温度より約１０〜１５℃加算した値に設定される。設定温度は、最大値でも約１５℃（約１２〜１８℃の範囲で設定してよい）とする。また、電池温度が設定温度に到達しなくても、バッテリ５０の残容量が所定値以下になると加温を中止する。
［ｎ＝１３、１４のステップ］
電池温度が設定温度よりも低くない、言いかえると設定温度よりも高いと、ヒーター４０の通電を停止する。その後、電池温度が設定温度よりも低くなるまで、ｎ＝１３、１４のステップをループする。電池温度が設定温度よりも低くなると、ｎ＝１のステップにジャンプして、走行用バッテリ５０を暖気（加温）する。
本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置の平面図である。 図１に示す電源装置のＡ−Ａ線断面図である。 図１に示す電源装置のＢ−Ｂ線断面図である。 図１に示す電源装置のケースを開いた状態を示す平面図である。 電池モジュールをケースに収納する状態を示す分解斜視図である。 加温プレートとケースの連結構造を示す断面斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる車両用の電源装置の横断面図である。 本発明の他の実施例にかかる車両用の電源装置の横断面図である。 本発明の他の実施例にかかる車両用の電源装置の概略横断面図である。 本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置のブロック図である。 本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置が二次電池を暖気する工程を示すフローチャートである。
符号の説明
１０…ケース
１１…第１ケース
１２…第２ケース
１３…案内溝
１４…送風隙間
１５…換気穴
１６…係止フック
２０…二次電池
２１…電池モジュール
２２…端子
２３…バスバー
３０…加温プレート
３１…絶縁基板
３２…凸部
３３…通気穴
３４…連通部
３５…連結孔
３６…導電リング
３７…導電線
４０…ヒーター
４１…リード線
４２…ジャンパー線
５０…走行用バッテリ
５１…温度センサー
６０…制御回路
６１…ＤＣ／ＤＣコンバータ
６２…ＡＣ／ＤＣコンバータ
６３…リード線
６４…コンセント
６７…切換回路
６８…イグニッションスイッチ
６９…保温タイマー
７０…ケースユニット
７１…外ケース
７２…位置決凸部
７３…空洞
７４…ファン
７５…プレート
７６…プレート

Claims (7)

  1. 車両を走行させるモーターを駆動する走行用バッテリ(50)と、この走行用バッテリ(50)を加温するヒーター(40)と、このヒーター(40)の通電を制御する制御回路(60)と、バッテリ温度を検出して、検出した温度信号を制御回路(60)に出力する温度センサー(51)とを備えており、
    制御回路(60)が、車両のイグニッションスイッチ(68)をオフに切り換えてからヒーター(40)で走行用バッテリ(50)を暖気状態に保持する保温時間を記憶する保温タイマー(69)を備えており、
    制御回路(60)が、イグニッションスイッチ(68)がオフに切り換えられた状態で、保温タイマー(69)がタイムアップするまでの保温時間においてヒーター(40)の通電を制御して、走行用バッテリ(50)を暖気状態に保持するようにしてなる車両用の電源装置。
  2. 保温タイマー(69)に記憶される保温時間が１２時間〜３６時間である請求項１に記載される車両用の電源装置。
  3. 走行用バッテリ(50)の電圧をヒーター供給電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ(61)を備えており、このＤＣ／ＤＣコンバータ(61)を介して走行用バッテリ(50)からヒーター(40)に電力を供給する請求項１に記載される車両用の電源装置。
  4. 走行用バッテリ(50)の電圧をヒーター供給電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ(61)と、商用電源をヒーター供給電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ(62)と、ＤＣ／ＤＣコンバータ(61)とＡＣ／ＤＣコンバータ(62)とを切り換える切換回路(67)とを備えており、
    切換回路(67)は商用電源から電力が入力される状態ではＡＣ／ＤＣコンバータ(62)を介してヒーター(40)に電力を供給し、商用電源から電力が入力されない状態で、ＤＣ／ＤＣコンバータ(61)を介して走行用バッテリ(50)からヒーター(40)に電力を供給する請求項３に記載される車両用の電源装置。
  5. 走行用バッテリ(50)を収納するケース(10)を備え、保温タイマー(69)の保温時間において、ヒーター(40)で加温される空気をケース(10)内に循環させて走行用バッテリ(50)を保温する請求項１に記載される車両用の電源装置。
  6. 複数の二次電池(20)を対向するふたつの平行な面内に配置して、対向する間に空洞(73)を設けており、この空洞(73)にヒーター(40)を配置している請求項１に記載される車両用の電源装置。
  7. 暖気状態は、ヒーター(40)で走行用バッテリ(50)を温度制御する状態である請求項１に記載される車両用の電源装置。
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