JP2008204992A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】結露を低減し、高信頼性の蓄電装置を提供することを目的とする。
【解決手段】複数の蓄電素子３５からなる蓄電部１７を収納したケース３３において、第１開口部３７の近傍にファン２３、ヒータ２６、および第１温湿度センサ２８を、第２開口部３９の近傍に第２温湿度センサ２９をそれぞれ設け、第１温湿度センサ２８の第１温度、または第２温湿度センサ２９の第２温度が蓄電素子３５の既定上限温度を上回った場合は、ファン２３をオン、ヒータ２６をオフにし、それ以外の場合は、第１温湿度センサ２８の第１相対湿度、または第２温湿度センサ２９の第２相対湿度が既定高相対湿度より大きければ、ファン２３とヒータ２６をオンにし、前記第１相対温度が既定低相対湿度以下であればヒータ２６をオフにするとともに、前記第２相対湿度が前記既定低相対湿度以下であればファン２３をオフにするようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、蓄電素子により電力を蓄える補助電源用の蓄電装置に関するものである。

近年、環境への配慮や燃費向上のためにハイブリッド車が市販されている。これは、自動車（以下、車両という）をエンジンだけでなくモータによっても駆動するので、効率が向上し、低燃費化を実現できる。このハイブリッド車にはモータを駆動するために大電力を扱う蓄電装置が必要となる。この蓄電装置はモータを駆動するだけでなく、制動時の回生エネルギーを蓄える動作を行っている。これにより、制動エネルギーを有効利用できるので、低燃費が可能となる。

このような動作により、蓄電装置は車両の使用中に何度も短時間に充放電を繰り返すことになる。その結果、特に電力を蓄える蓄電素子（二次電池やキャパシタ等）の内部抵抗に起因した発熱が起こるが、これをそのまま放置すると、蓄電素子の寿命を短くしてしまい信頼性が低減する。そこで、蓄電素子の冷却を行う蓄電装置が、例えば特許文献１に提案されている。図４はこのような蓄電装置の分解斜視図である。

図４において、電力を蓄える蓄電素子には例えば二次電池からなる単電池１０１を用いる。これを複数個（図４では６個）接続して電池モジュール１０３を構成する。さらに、必要な電力を賄うために電池モジュール１０３を複数列、複数段に積層して電池モジュール群１０５を形成する。電池モジュール群１０５はケース本体１０７に固定される。また、電池モジュール１０３の端部に形成されたネジ穴付きの端子１０９にバスバー１１１をネジ１１３で固定することにより、電池モジュール１０３の間を電気的に接続する。さらに、ケース本体１０７には電池モジュール群１０５を冷却するファン１１５が取り付けられている。ケース本体１０７にフタ１１７を固定することで蓄電装置が完成する。

このような蓄電装置は車両使用時にファン１１５を動作させることにより、電池モジュール群１０５を冷却することができるので、高信頼性が得られる。
特許第３６８１０５１号公報

上記の蓄電装置によると、確かに車両使用時にファン１１５で電池モジュール群１０５を冷却することにより高信頼性が得られるのであるが、問題となるのは車両使用終了後や車両非使用時において蓄電装置の内部が結露した場合に、端子１０９とバスバー１１１が異種金属であれば腐食する可能性があるという点である。すなわち、異種金属からなる端子１０９とバスバー１１１が接合している部分に結露水が付着すると、局部電池を形成して腐食が進行するという課題があった。

これを避けるために、簡単には端子１０９とバスバー１１１を同じ金属にすればよい。しかし、車両駆動用のモータには数１００Ａ程度の電流が流れるので、発熱の要因となる蓄電装置の内部抵抗をできるだけ低減するために、バスバー１１１には一般に比抵抗が小さい銅を用いる。一方、端子１０９については、例えば蓄電素子に電気二重層キャパシタを用いた場合、その構造上、電極端子はアルミニウムを使用している。従って、電気二重層キャパシタの端子を銅製のバスバーで接続するような構成であれば、端子とバスバーを同じ金属にすることができない。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、結露水を低減することで端子とバスバーが異種金属であっても腐食を低減し、高信頼性が得られる蓄電装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の蓄電装置は、複数の蓄電素子の端子を接続して形成される蓄電部と、前記蓄電部に接続され、前記蓄電部の充放電を制御する充放電回路と、前記充放電回路に接続され、前記充放電回路を制御する制御回路と、前記蓄電部、前記充放電回路、および前記制御回路を内蔵するケースと、前記ケースにおいて、前記蓄電部への送風可能位置に取り付けられ、前記蓄電部に前記ケースの外部空気を導入するように前記制御回路により制御されるファンと、前記ファンの送風側に配置し、前記制御回路により制御されるヒータと、前記ヒータと前記蓄電部の間に設け、前記制御回路に接続した第１温湿度センサと、前記ファンと対向しない位置に設けた空気導入部と、前記ケースにおいて前記空気導入部から前記蓄電部をはさんで最も遠い位置に設けた空気排出部と、前記蓄電部の中心位置に対し前記第１温湿度センサと点対称の位置に設け、前記制御回路に接続した第２温湿度センサとからなり、前記制御回路は、前記第１温湿度センサの出力から第１温度と第１相対湿度を取り込み、前記第２温湿度センサの出力から第２温度と第２相対湿度を取り込み、前記第１温度、または前記第２温度が前記蓄電素子の既定上限温度を上回った場合は優先的に前記ファンをオンにするとともに前記ヒータをオフにし、それ以外の場合は、前記第１相対湿度、または前記第２相対湿度が既定高相対湿度より大きければ、前記ファン、および前記ヒータをオンにし、前記第１相対温度が既定低相対湿度以下であれば前記ヒータをオフにするとともに、前記第２相対湿度が前記既定低相対湿度以下であれば前記ファンをオフにするようにしたものである。

本発明の蓄電装置によれば、第１温度や第２温度が蓄電素子の既定上限温度を超えるような高温であれば優先的にファンのみを動作させて冷却するとともに、第１相対湿度や第２相対湿度が１００％ＲＨ（以下、％ＲＨを相対湿度の単位として定義する）に近づき、結露しそうになればファンとヒータを動作させて相対湿度を下げるように制御するので、蓄電装置の内部が結露する可能性を大きく低減することができ、高信頼な蓄電装置を実現できるという効果が得られる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明においては、蓄電素子に電気二重層キャパシタを用いた蓄電装置を、ハイブリッド車の主電源の電力不足時に補助的に車両駆動用のモータへ電力を供給する補助電源として適用した場合について述べる。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態における蓄電装置のブロック回路図である。図２は、本発明の実施の形態における蓄電装置の概略断面図である。図３は、本発明の実施の形態における蓄電装置の動作を示すフローチャートである。なお、図１において、太線は電力系配線を、細線は信号系配線をそれぞれ示す。

図１において、蓄電装置１１は車両に搭載したバッテリからなる主電源１３と車両駆動用のモータからなる負荷１５の間に接続されている。

蓄電装置１１の詳細構成は以下の通りである。

まず、電力を蓄える蓄電部１７は電極端子がアルミニウム製の電気二重層キャパシタからなる蓄電素子を複数個、それぞれの端子を接続することで形成されている。蓄電素子の端子間の接続は銅製のバスバー（図示せず）を用いている。この接続部分の構成は図４に示した従来のものと同様である。なお、蓄電素子の接続方法は要求される電力仕様に応じて、直列、並列、または直並列のいずれであってもよい。

蓄電部１７には蓄電素子への充放電を制御する充放電回路１９が接続されている。さらに、充放電回路１９はマイクロコンピュータからなる制御回路２１によって充放電が制御される。すなわち、制御回路２１は充放電回路１９に対して充電や放電の開始、停止等の指示を行う充放電信号Ｃ／Ｄを送信することにより制御している。具体的には、充放電回路１９は例えば車両の急加速時等で主電源１３の電力だけでは負荷１５に必要な電力を供給できない時に、蓄電部１７の電力も併せて供給するよう制御する。また、通常走行時等で大電力を必要としない間に主電源１３から蓄電部１７を満充電にするよう制御する。

また、充放電回路１９には主電源１３の電圧Ｖｂ、蓄電部１７の電圧Ｖｃ、および放電出力電圧Ｖｄを検出するための電圧検出回路が内蔵されており、それらの電圧値は電圧値信号Ｖｉｎとして制御回路２１に取り込まれる。

蓄電部１７には、制御回路２１によって駆動制御されるファン２３によって外部空気が導入される構成としている。具体的には、制御回路２１から送信されたファンオンオフ信号ＦＯＦがファンスイッチ２５に入力されると、ファン２３の駆動、停止が行われる。なお、ファン２３の駆動電力は充放電回路１９の電力系出力から得ている。

ファン２３の送風側にはヒータ２６が配置されている。ヒータ２６は制御回路２１からのヒータオンオフ信号ＨＯＦによりヒータスイッチ２７をオンオフすることで制御される。なお、ヒータ２６への電力はファン２３と同様に充放電回路１９の電力系出力から得ている。このような構成とすることにより、ファン２３の駆動時にヒータ２６がオンになると、蓄電部１７へはヒータ２６で暖められた空気が導入される。

なお、ヒータのオンオフ制御はファンがオンの時のみ行える構成としている。このために、制御回路２１がファンオンオフ信号ＦＯＦのオン信号を送信しているときにのみヒータオンオフ信号ＨＯＦのオンオフ信号を送信するようソフトウエア的に制御している。しかし、本実施の形態では図１に示すように、ファンスイッチ２５の出力、すなわちファンスイッチ２５とファン２３の間の配線にヒータスイッチ２７を接続し、ファンスイッチ２５がオンにならなければヒータスイッチ２７をオンにしてもヒータ２６に電力が供給されないような構成としている。これにより、ハードウエア的にもヒータ２６はファン２３が駆動している時にのみ動作させることができる。このような二重構成とすることにより、ファン２３が停止しているにもかかわらずヒータ２６のみが動作してしまい、ヒータ２６の近傍の蓄電素子が高温にさらされて寿命が短くなるという可能性を低減し、高信頼性を得ている。

蓄電部１７の近傍には２個の温湿度センサが設けられている。これらの温湿度センサの位置関係は後述するが、それぞれ第１温湿度センサ２８、および第２温湿度センサ２９と呼ぶ。第１温湿度センサ２８と第２温湿度センサ２９は、それぞれの設置場所の温度、および湿度を出力する機能を有しており、本実施の形態では低コスト、かつ小型であることから、マイクロマシン技術で作製された温度センサ付き相対湿度センサを用いた。第１温湿度センサ２８と第２温湿度センサ２９は制御回路２１に接続されており、温度や相対湿度等のデータ信号ＴＨ１、ＴＨ２をそれぞれ制御回路２１に送信する。また、第１温湿度センサ２８と第２温湿度センサ２９の測定誤差はフルスケール比±３％である。

制御回路２１は車両に搭載された車両用制御回路（図示せず）とデータの送受信を行う機能を有する。これにより、例えば蓄電装置１１の過充電、過放電、故障等のデータを車両用制御回路に送信できるので、蓄電装置１１が異常であることを運転者に警告し、異常の内容によっては修理を促すことができる。

蓄電装置１１は主に以上のような回路構成を有しているが、これらの構成部品は全て図２に示すようなケース３３に内蔵されている。なお、図２は蓄電装置１１の断面図であるので、充放電回路１９、制御回路２１、ファンスイッチ２５、ヒータスイッチ２７、および接続配線類は省略している。また、蓄電素子３５はケース３３の底面に対し垂直方向に配置した。

ここで、図２によりケース３３の構造について詳細を説明する。本実施の形態では蓄電素子３５を６４個配置した構成とした。従って、図２に細点線で示したように６４個の蓄電素子３５から蓄電部１７が構成されることになる。

ケース３３において蓄電部１７を配置した部分の壁面の一部には第１開口部３７と第２開口部３９が設けられている。第１開口部３７と第２開口部３９は蓄電部１７への空気出入口となるものであり、第１開口部３７から第２開口部３９へ直接空気が流れないようにするために、図２に示すように両者をそれぞれ対向しない位置に配している。これにより、第１開口部３７から導入された空気は蓄電部１７の中を全体に満遍なく流れることができる。

ケース３３の外部空気を蓄電部１７に導入するために、ケース３３にはファン２３が取り付けられているが、その位置は蓄電部１７への送風可能位置、すなわち図２に示すように、蓄電部１７にファン２３の風が到達できる位置として第１開口部３７の近傍とした。

また、ファン２３の送風側と第１開口部３７の間にはヒータ２６が取り付けられている。従って、ファン２３の動作中にヒータ２６をオンにすると、温風が蓄電部１７に導入されることになる。なお、ファン２３、およびヒータ２６は第２開口部３９の近傍に取り付けてもよいが、この場合の空気の流れる方向は図２の矢印とは逆になる。

ファン２３の近傍で対向しない位置には空気導入部４１が設けられている。空気導入部４１はケース３３の外部から空気を導入する部分である。空気導入部４１は図２に示すように第１開口部３７とも対向しない位置に配されるので、ケース３３の外部の空気と蓄電部１７が直接接することがない。従って、外部空気の影響による蓄電部１７の空気の温度や湿度のバラツキを低減することができる。

同様に、第２開口部３９と対向しない位置に空気排出部４３が設けられている。空気排出部４３はケース３３の空気を外部に排出する部分である。第２開口部３９と空気排出部４３が対向しない位置にした理由は第１開口部３７と空気導入部４１の位置関係の場合と同じである。これらのことから、図２に示すように第１開口部３７、第２開口部３９、空気導入部４１、および空気排出部４３は、いずれもそれぞれ互いに直接対向しない位置となる。その結果、空気排出部４３はケース３３において空気導入部４１から蓄電部１７をはさんで最も遠い位置に設けられることになる。なお、空気導入部４１と空気排出部４３には外部のゴミ、埃が蓄電部１７に導入されないようにフィルタ（図示せず）が設けられている。

このようなケース３３の構造とすることにより、ファン２３を駆動した時のケース３３の内部における空気の流れは図２の矢印に示すように、まず外部（ここでは車外）の空気が空気導入部４１から第１開口部３７を通って蓄電部１７に導入され、蓄電部１７の中を全体に満遍なく流れる。次に、この空気は第２開口部３９を通って空気排出部４３から車外に排出される。これにより、蓄電部１７の空気は車外の空気に置換される。置換後にファン２３を停止しても、第１開口部３７と空気導入部４１、および第２開口部３９と空気排出部４３は互いに対向しない位置に配されているので、蓄電部１７は直接ケース３３の外部空気と接することがない。従って、蓄電部１７が置換後の空気を保持する時間を長くすることができる。

ここで、第１温湿度センサ２８と第２温湿度センサ２９のケース３３に対する位置関係を説明する。図２に示すように、第１温湿度センサ２８はヒータ２６と蓄電部１７の間に設けられている。これにより、第１温湿度センサ２８は、ファン２３とヒータ２６がオフの時は第１開口部３７近傍の空気の温度と相対湿度を、ファン２３とヒータ２６がオンの時はそれらから蓄電部１７に供給される空気の温度、および相対湿度を検出することになる。

一方、第２温湿度センサ２９は蓄電部１７の中心位置に対し第１温湿度センサ２８と点対称の位置に設けられている。これは、具体的には第２開口部３９と蓄電部１７の間に設けられることになる。従って、第２温湿度センサ２９は、第２開口部３９近傍の空気や蓄電部１７から排出される空気の温度、および相対湿度を検出することになる。

次に、このような蓄電装置１１の動作について図３を参照しながら説明する。なお、図３の動作は制御回路２１において既定時間毎に実行されるので、サブルーチンの形態で示した。ここで、既定時間は蓄電部１７の温湿度を制御するために必要な時間間隔から決定すればよいが、温湿度が短期的に変動する車両使用時や車両使用終了直後などでは既定時間を小さくしてきめ細かく温湿度制御を行い、温湿度が比較的安定している車両非使用時などでは既定時間を長くするというように、既定時間を可変するようにしてもよい。

制御回路２１は上記した既定時間が経過し、図３に示す温湿度制御サブルーチンにジャンプしてくると、まずイグニションスイッチ（図示せず）の状態を判断する（ステップ番号Ｓ１１）。なお、イグニションスイッチの状態情報は車両用制御回路から制御回路２１に送信されている。もし、イグニションスイッチがオンであれば（Ｓ１１のＹｅｓ）、車両使用中であるので、蓄電部１７の冷却動作を行うために、後述するＳ８１にジャンプする。

一方、イグニションスイッチがオンでなければ（Ｓ１１のＮｏ）、車両非使用時であるので、以下に示す温湿度制御を行う。

まず、現在の蓄電部１７の電圧Ｖｃを充放電回路１９から取り込み、既定値と比較する（Ｓ１３）。なお、既定値は蓄電部１７の寿命に影響しない電圧であり、例えば満充電電圧の半分の電圧とした。もし、電圧Ｖｃが既定値以上であれば（Ｓ１３のＮｏ）、充放電回路１９の電力系配線の出力を蓄電部１７側に切り替える（Ｓ１５）。これにより、電圧Ｖｃが満充電電圧の半分の電圧に至るまでは、ファン２３やヒータ２６は蓄電部１７の電力により駆動されることになる。この際、車両非使用時であるので、車両駆動用のモータからなる負荷１５が動作することはない。従って、蓄電部１７から負荷１５へは電力が供給されない。Ｓ１５の後は後述するＳ２５にジャンプする。

一方、電圧Ｖｃが既定値未満であれば（Ｓ１３のＹｅｓ）、蓄電部１７からの出力を停止するように充放電回路１９へ充放電信号Ｃ／Ｄを送信する（Ｓ１７）。次に、現在の主電源１３の電圧Ｖｂを充放電回路１９から取り込み、下限値と比較する（Ｓ１９）。なお、下限値は主電源１３が次回に車両を起動することができる最低電圧値である。もし、電圧Ｖｂが下限値未満であれば（Ｓ１９のＹｅｓ）、蓄電部１７の電圧Ｖｃが既定値未満であり、かつ電圧Ｖｂが下限値未満となるので、いずれからもファン２３やヒータ２６に電力を供給できない。この場合、制御回路２１は電力を消費しているヒータ２６とファン２３を直ちにオフにするようヒータスイッチ２７、およびファンスイッチ２５にそれぞれヒータオンオフ信号ＨＯＦ、およびファンオンオフ信号ＦＯＦを送信する（Ｓ２１）。これにより、これ以上電力を消費して次回の車両起動が行えなくなる可能性を低減している。なお、Ｓ２１の時点でヒータスイッチ２７やファンスイッチ２５が既にオフの場合は、オフ状態を維持する。その後、図３のサブルーチンを終了する。なお、このサブルーチンは既定時間毎に実行されるが、電圧Ｖｃと電圧Ｖｂが両方下限値未満であれば（Ｓ１３とＳ１９が両方Ｙｅｓの場合）、そのままＳ２１を経由してサブルーチンを終了するだけなので、その間に蓄電装置１１が消費する電力は僅かである。

一方、電圧Ｖｂが下限値以上であれば（Ｓ１９のＮｏ）、充放電回路１９の電力系配線の出力を主電源１３側に切り替える（Ｓ２３）。これにより、ファン２３やヒータ２６は主電源１３の電力により駆動されることになる。

以上の動作（Ｓ１３〜Ｓ２３）をまとめると、車両使用終了後に制御回路２１は、蓄電部１７の電圧Ｖｃが既定値になるまではファン２３やヒータ２６を蓄電部１７の電力で動作させ、電圧Ｖｃが既定値を下回ると、電圧Ｖｂが下限値を下回るまではファン２３やヒータ２６を主電源１３の電力で動作させることになる。このように制御することで、車両使用終了後に、まず蓄電部１７の電力を優先的に消費することにより、蓄電部１７の電圧を蓄電部１７の劣化にほとんど影響しない電圧まで早く下げることができる上、蓄電部１７の電力を有効に利用できる。さらに、蓄電部１７の電圧Ｖｃが既定値未満になれば、主電源１３の電圧Ｖｂが下限値未満になるまでファン２３やヒータ２６を駆動することができるので、蓄電部１７の電圧Ｖｃが既定値未満になった後も、後述するように蓄電部１７を低湿度環境に維持できる。従って、結露の可能性を低減することができる。

Ｓ１５、またはＳ２３が実行された後、制御回路２１は第１温湿度センサ２８の出力から第１温度と第１相対湿度を取り込み、第２温湿度センサ２９の出力から第２温度と第２相対湿度を取り込む（Ｓ２５）。

次に、第１温度と既定上限温度を比較する（Ｓ２９）。なお、蓄電素子３５は温度によって寿命が異なり、高温ほど短くなる傾向になる。そこで、既定上限温度は蓄電素子３５において、蓄電装置１１に必要とされる寿命（例えば車両寿命と同じ約１０年）が得られる温度とした。既定上限温度の具体的な数値は、使用する蓄電素子３５の温度に対する寿命試験の結果から適宜決定すればよい。

もし、第１温度が既定上限温度を上回っていれば（Ｓ２９のＹｅｓ）、後述するＳ３３にジャンプする。第１温度が既定上限温度以下であれば（Ｓ２９のＮｏ）、同様にして第２温度と既定上限温度を比較する（Ｓ３１）。もし、第２温度が既定上限温度以下であれば（Ｓ３１のＮｏ）、第１温度、第２温度ともに既定温度以下であるので、蓄電部１７を冷却する必要はない。従って、後述する湿度制御（Ｓ４７）にジャンプする。

一方、第２温度が既定上限温度を上回っていれば（Ｓ３１のＹｅｓ）、そのまま放置すると蓄電素子３５の寿命が短くなるので、蓄電部１７を冷却するためにファン２３をオンにすると同時に、ヒータ２６をオフにする（Ｓ３３）。この時、すでにファン２３がオンであればオン状態を維持し、ヒータ２６がオフであればオフ状態を維持する。その後、サブルーチンを終了する。

以上説明したＳ２９からＳ３３の動作により、第１温度、または第２温度が蓄電素子３５の既定上限温度を上回った場合は、ファン２３をオンにするとともにヒータ２６をオフにしている。これにより、蓄電部１７を冷却することができる。なお、この動作は後述する湿度制御（Ｓ４７以降）を行う前に優先的に実行される。これにより、湿度低減のためにヒータ２６を動作させていても、第１温度、または第２温度が既定上限温度を上回ると、これ以上蓄電素子３５が熱くならないようにファン２３による冷却制御を優先することになる。従って、蓄電素子３５の寿命が短くならない範囲で湿度制御を行っていることになる。

次に、湿度制御について説明する。第１温度、第２温度ともに既定温度以下であれば（Ｓ３１のＮｏ）、第１温度と第２温度がともに０℃未満であるか否かを判断する（Ｓ４７）。もし、両者とも０℃未満であれば（Ｓ４７のＹｅｓ）、蓄電部１７の内部空気に含まれる水蒸気の絶対量が少なくなる上、結露水は凍結するので、結露の影響はほとんど発生しない。従って、ヒータ２６、およびファン２３を動作させる必要がないので、これらをオフにする（Ｓ４９）。なお、既にオフであれば、オフ状態を維持する。その後、サブルーチンを終了する。

一方、第１温度と第２温度のいずれかが０℃未満でなければ、蓄電部１７の内部空気温度が露点以下に下がると結露水が発生するので、これを避けるために以下のような動作を行う。

まず、第１相対湿度が既定高相対湿度より大きいか否かを判断する（Ｓ５１）。ここで、相対湿度が１００％ＲＨになれば結露が発生するので、その前に湿度制御を行うために、既定高相対湿度は１００％ＲＨより小さく１００％ＲＨに近い値に設定すればよい。但し、既定高相対湿度は蓄電素子３５の数や蓄電部１７の大きさ、さらにはファン２３やヒータ２６の性能によって、ファン２３とヒータ２６で生成した結露しない空気を導入し終わるまでの時間が変わってくるので、あらかじめ既定高相対湿度をどれ位に設定すれば結露しないかを実験的に求めることにより決定する。なお、本実施の形態では既定高相対湿度を８０％ＲＨとした。

もし、第１相対湿度が既定高相対湿度より大きければ（Ｓ５１のＹｅｓ）、間もなく結露する可能性が高いため、蓄電部１７内部の相対湿度を直ちに下げる必要がある。そのためには、蓄電部１７の内部空気の温度を上げればよい。そこで、ファン２３をオンにするとともに、ヒータ２６をオンにする（Ｓ５３）。なお、ファン２３やヒータ２６が既にオンの時は、オン状態を維持する。これにより、蓄電部１７にはヒータ２６で暖められた空気がファン２３によって導入されるので、蓄電部１７の内部空気温度が上昇し、その分相対湿度が低下する。このように動作させることで、蓄電部１７の内部相対湿度が１００％ＲＨになることがなくなるので、結露を抑制することができる。その後、サブルーチンを終了する。

一方、第１相対湿度が既定高相対湿度以下であれば（Ｓ５１のＮｏ）、第２相対湿度と既定高相対湿度を同様に比較する（Ｓ５５）。もし、第２相対湿度が既定高相対湿度より大きければ（Ｓ５５のＹｅｓ）、上記したＳ５３にジャンプすることにより結露を抑制する動作を行う。このように、第１相対湿度、または第２相対湿度のいずれかが既定高相対湿度より大きければファン２３とヒータ２６をオンにすることにより、蓄電部１７の第１開口部３７の近傍と第２開口部３９の近傍の温度や湿度がばらついていても、結露可能性の高いほうに合わせてファン２３とヒータ２６を動作させるので、結露抑制が効果的に行われ高信頼性が得られる。

一方、第２相対湿度が既定高相対湿度以下であれば（Ｓ５５のＮｏ）、第１相対湿度と既定低相対湿度を比較する（Ｓ５７）。ここで、既定低相対湿度は既定高相対湿度より低い値であり、これによりヒータ２６やファン２３のオフ制御を判断している。すなわち、Ｓ５３で相対湿度を下げる動作を行っているが、相対湿度が十分下がればヒータ２６やファン２３を動作させ続ける必要はない。そこで、既定低相対湿度に至ったか否かの判断を行っている。なお、既定高相対湿度より低い既定低相対湿度を設定したのは、ヒータ２６やファン２３がオンオフを繰り返すチャタリング動作を防止するためであり、これも実験的に設定した。本実施の形態では既定低相対湿度を７０％ＲＨとした。

もし、第１相対湿度が既定低相対湿度より大きければ（Ｓ５７のＹｅｓ）、第１相対湿度は既定高相対湿度と既定低相対湿度の間の値であることになるので、ヒータ２６やファン２３が動作中であれば、さらに相対湿度を下げる動作を継続し、ヒータ２６やファン２３が停止中であれば、まだ既定高相対湿度に至っていないので停止状態を維持する。従って、Ｓ５７でＹｅｓの場合は何もせずそのままサブルーチンを終了する。

一方、第１相対湿度が既定低相対湿度以下であれば（Ｓ５７のＮｏ）、第１相対湿度が十分下がり、これ以上暖かい空気を蓄電部１７に導入する必要がない上に、このまま暖かい空気を導入し続けると蓄電素子３５の寿命が短くなる方向に向かうので、直ちにヒータ２６をオフにする（Ｓ５９）。但し、第１相対湿度は蓄電部１７への空気導入における最上流の相対湿度であるので、最下流における第２相対湿度が十分に下がっていない可能性がある。そこで、蓄電素子３５を保護するためにヒータ２６はオフにするが、最下流まで相対湿度の低い空気を流し続けるためにファン２３は動作させ続ける。

次に、もし第２相対湿度が既定低相対湿度より大きければ（Ｓ６１のＹｅｓ）、Ｓ５７のＹｅｓと同様に何もせずサブルーチンを終了する。一方、第２相対湿度が既定低相対湿度以下であれば（Ｓ６１のＮｏ）、第２相対湿度も十分下がっているので、ファン２３をオフにして（Ｓ６３）サブルーチンを終了する。

以上に説明したＳ４７からＳ６３の動作により、第１相対湿度、または第２相対湿度のいずれかが既定高相対湿度を上回ればファン２３とヒータ２６を動作させることにより暖かい空気を蓄電部１７に導入し、蓄電部１７の内部空気の相対湿度を下げ、結露を抑制している。

次に、Ｓ１１に戻って、イグニションスイッチがオンであれば（Ｓ１１のＹｅｓ）、車両使用中であるので、蓄電部１７への充放電動作を繰り返し行うことにより、蓄電部１７の温度は上昇していく。従って、ヒータ２６で暖かい空気を生成する必要がなく、むしろ蓄電部１７を冷却しなければならないので、ヒータ２６をオフにする（Ｓ８１）。なお、既にヒータ２６がオフの時は、オフ状態を維持する。

次に、第１温湿度センサ２８と第２温湿度センサ２９の出力から第１温度、および第２温度をそれぞれ取り込む（Ｓ８３）。その後、第１温度と既定上限温度を比較する（Ｓ８５）。なお、既定上限温度はＳ２９で説明したものと同じである。もし、第１温度が既定上限温度以下であれば（Ｓ８５のＮｏ）、第２温度と既定上限温度を同様に比較する（Ｓ８７）。この時も第２温度が既定上限温度以下であれば（Ｓ８７のＮｏ）、第１温度、第２温度ともに既定上限温度以下であるので蓄電部１７を冷却する必要はない。従って、ファン２３をオフにする（Ｓ８９）。なお、既にファン２３がオフであれば、オフ状態を維持する。その後、サブルーチンを終了する。

一方、第１温度が既定上限温度を上回っているか（Ｓ８５のＹｅｓ）、または第２温度が既定上限温度を上回っていれば（Ｓ８７のＹｅｓ）、蓄電素子３５の寿命を向上するためにファン２３をオンにする（Ｓ９１）。この場合もファン２３が既にオンであれば、オン状態を維持する。その後、サブルーチンを終了する。

このように、車両使用中は蓄電部１７の温度が上昇する傾向にあるので結露する可能性が小さい。従って、湿度制御を行わずファン２３による冷却制御のみを行うようにしている。

以上の構成、動作により、蓄電素子３５の近傍温度が既定上限温度を超えれば優先的にファン２３で冷却を行うとともに、結露しそうになればファン２３とヒータ２６を動作させて相対湿度を下げるように制御することで結露可能性を低減できるので、高信頼な蓄電装置が実現できる。

なお、本実施の形態では蓄電装置１１をハイブリッド車に適用した場合について述べたが、それに限らずアイドリングストップ、電動パワーステアリング、電動過給器等の各システムのように蓄電部１７の充放電が短時間に繰り返される補助電源等にも適用可能である。

また、本実施の形態では車両用の蓄電装置１１として説明したが、これは例えば停電時の非常用電源における蓄電装置としても使用できる。この場合は、図１における主電源１３が例えばＡＣ１００Ｖの交流電源となり、負荷１５が停電しても動作し続ける必要がある情報処理装置等となる。

このような用途では常時動作し続けるので、車両用のようにイグニションスイッチにより蓄電装置１１の動作を切り替えることがない。また、通常時は蓄電部１７を常に満充電にしておく必要があるため、蓄電部１７の電力でファン２３やヒータ２６を駆動できない。従って、図３に示す動作フローチャートにおいて、点線で囲んだ部分のみを既定時間毎に実行するようにすればよい。これによっても、蓄電部１７が発熱してくるとファン２３を動作させて冷却し、結露しそうになればファン２３とヒータ２６を動作させて相対湿度を下げ、結露可能性を低減することができる。

本発明にかかる蓄電装置は内部が結露する可能性を大きく低減することができ、高信頼性が得られるので、特に車両や非常用の補助電源に用いられる蓄電装置等として有用である。

本発明の実施の形態における蓄電装置のブロック回路図 本発明の実施の形態における蓄電装置の概略断面図 本発明の実施の形態における蓄電装置の動作を示すフローチャート 従来の蓄電装置の分解斜視図

符号の説明

１１ 蓄電装置
１７ 蓄電部
１９ 充放電回路
２１ 制御回路
２３ ファン
２６ ヒータ
２８ 第１温湿度センサ
２９ 第２温湿度センサ
３３ ケース
３５ 蓄電素子
３７ 第１開口部
３９ 第２開口部
４１ 空気導入部
４３ 空気排出部

Claims (5)

1. 複数の蓄電素子の端子を接続して形成される蓄電部と、
   前記蓄電部に接続され、前記蓄電部の充放電を制御する充放電回路と、
   前記充放電回路に接続され、前記充放電回路を制御する制御回路と、
   前記蓄電部、前記充放電回路、および前記制御回路を内蔵するケースと、
   前記ケースにおいて、前記蓄電部への送風可能位置に取り付けられ、前記蓄電部に前記ケースの外部空気を導入するように前記制御回路により制御されるファンと、
   前記ファンの送風側に配置し、前記制御回路により制御されるヒータと、
   前記ヒータと前記蓄電部の間に設け、前記制御回路に接続した第１温湿度センサと、
   前記ファンと対向しない位置に設けた空気導入部と、
   前記ケースにおいて前記空気導入部から前記蓄電部をはさんで最も遠い位置に設けた空気排出部と、
   前記蓄電部の中心位置に対し前記第１温湿度センサと点対称の位置に設け、前記制御回路に接続した第２温湿度センサとからなり、
   前記制御回路は、前記第１温湿度センサの出力から第１温度と第１相対湿度を取り込み、前記第２温湿度センサの出力から第２温度と第２相対湿度を取り込み、
   前記第１温度、または前記第２温度が前記蓄電素子の既定上限温度を上回った場合は、優先的に前記ファンをオンにするとともに前記ヒータをオフにし、
   それ以外の場合は、前記第１相対湿度、または前記第２相対湿度が既定高相対湿度より大きければ、前記ファン、および前記ヒータをオンにし、
   前記第１相対温度が既定低相対湿度以下であれば前記ヒータをオフにするとともに、前記第２相対湿度が前記既定低相対湿度以下であれば前記ファンをオフにするようにした蓄電装置。
2. 前記制御回路による制御は既定時間毎に実行される請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記ファンスイッチの出力に前記ヒータスイッチを接続した請求項１に記載の蓄電装置。
4. 前記既定上限温度は前記蓄電素子において必要な寿命が得られる温度である請求項１に記載の蓄電装置。
5. 前記空気導入部、および前記空気排出部は、前記蓄電部への空気出入口となる第１開口部、および第２開口部と、いずれもがそれぞれ対向しない位置に配した請求項１に記載の蓄電装置。

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