JP2010160932A - 蓄電池の加熱装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】低温環境において、簡単な構成にして効率よく蓄電池を加熱し、蓄電池の電気性能を維持することの可能な蓄電池の加熱装置を提供する。
【解決手段】電極束を容器に内蔵してなるバッテリ(14)と、バッテリを載置するトレイ(10)と、トレイの近傍に電磁誘導コイル(30)を配設し、該電磁誘導コイルに電流を供給する交流電源(34)を有した電磁誘導加熱手段 (32)とを備え、容器及びトレイのうち少なくともいずれか一方が導電体である。
【選択図】図１
【解決手段】電極束を容器に内蔵してなるバッテリ(14)と、バッテリを載置するトレイ(10)と、トレイの近傍に電磁誘導コイル(30)を配設し、該電磁誘導コイルに電流を供給する交流電源(34)を有した電磁誘導加熱手段 (32)とを備え、容器及びトレイのうち少なくともいずれか一方が導電体である。
【選択図】図１
Description
本発明は、蓄電池の加熱装置に係り、詳しくは電気自動車に搭載された蓄電池を加熱するための装置に関するものである。
通常、車両には蓄電池が搭載されており、当該蓄電池は、充電した電力を車両の各機器に供給するように構成されている。
一方、車両に搭載された蓄電池にとって、高温環境では劣化を促進させ、低温環境では性能が下がる上に、いずれの環境においても車両の電力消費量が多くなるため、厳しい作動環境となる。
一方、車両に搭載された蓄電池にとって、高温環境では劣化を促進させ、低温環境では性能が下がる上に、いずれの環境においても車両の電力消費量が多くなるため、厳しい作動環境となる。
特に、低温環境においては、蓄電池の内部抵抗が増大することにより蓄電池の充放電性能が低下するため、本来の電気性能を発揮することができず、特に蓄電池を動力源とする電気自動車については問題となる。
そこで、蓄電池にシート状のヒーターを貼付して加熱することにより、蓄電池の充放電性能を維持することも考えられる。ところが、シート状のヒーターを使用する場合、蓄電池の両側面または底面に貼り付けることになり、ヒーター片側が熱源として機能しないため、効率が悪いという問題がある。さらに、蓄電池間の隙間にシート状のヒーターを挿入すると通気性が悪くなり、蓄電池の冷却ができないという問題もある。
そこで、蓄電池にシート状のヒーターを貼付して加熱することにより、蓄電池の充放電性能を維持することも考えられる。ところが、シート状のヒーターを使用する場合、蓄電池の両側面または底面に貼り付けることになり、ヒーター片側が熱源として機能しないため、効率が悪いという問題がある。さらに、蓄電池間の隙間にシート状のヒーターを挿入すると通気性が悪くなり、蓄電池の冷却ができないという問題もある。
このようなことから、従来、コイルに電流を流し、電流が作る磁界を用いて加熱する方法が知られている（特許文献１参照）。
しかしながら、上記特許文献に示された従来技術では、加熱対象物体が電流により発生させた磁界を往復移動させることにより加熱しているものの、蓄電池そのものを加熱するようなものではない。また、車両においては空間が限られているため、上記特許文献に示されるように車両に搭載された蓄電池を往復移動させることには問題がある。さらに、当該従来技術では、発生させた磁界を往復移動させるための駆動装置が備えられており、構成が複雑となるため、好ましいことではない。
本発明は、上述した課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、低温環境において、簡単な構成にして効率よく蓄電池を加熱し、蓄電池の電気性能を維持することの可能な蓄電池の加熱装置を提供することにある。
上記の目的を達成するべく、請求項１の蓄電池の加熱装置は、電極束を容器に内蔵してなるバッテリと、該バッテリを載置するトレイと、前記バッテリの近傍に電磁誘導コイルを配設し、該電磁誘導コイルに電流を供給する交流電源を有した電磁誘導加熱手段とを備え、前記容器及び前記トレイのうち少なくともいずれか一方が導電体であることを特徴とする。
請求項２の蓄電池の加熱装置では、請求項１において、前記トレイは該トレイの近傍にカバーをさらに備え、該カバーに前記電磁誘導コイルを配設したことを特徴とする。
請求項３の蓄電池の加熱装置では、請求項１または２において、前記バッテリは複数個ずつ束ねられて一つのバッテリモジュールを構成するとともに、該バッテリモジュールは前記トレイに複数個載置され、前記電磁誘導コイルは、前記バッテリモジュールに対応する位置にそれぞれ配置されていることを特徴とする。
請求項３の蓄電池の加熱装置では、請求項１または２において、前記バッテリは複数個ずつ束ねられて一つのバッテリモジュールを構成するとともに、該バッテリモジュールは前記トレイに複数個載置され、前記電磁誘導コイルは、前記バッテリモジュールに対応する位置にそれぞれ配置されていることを特徴とする。
請求項４の蓄電池の加熱装置では、請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記バッテリは、該バッテリの温度を検出する温度検出手段を備えたことを特徴とする。
請求項１の蓄電池の加熱装置によれば、バッテリの近傍に電磁誘導加熱手段の電磁誘導コイルを有しているとともに、バッテリの容器及びトレイのいずれか一方が導電体である。
従って、電磁誘導加熱手段により電磁誘導コイルに電流が通電されると導電体に磁界が発生し、渦電流が発生することにより導電体であるバッテリを格納する容器またはトレイが発熱するので、効率よくバッテリが温められ、低温環境においてもバッテリの充放電性能を維持することができる。
従って、電磁誘導加熱手段により電磁誘導コイルに電流が通電されると導電体に磁界が発生し、渦電流が発生することにより導電体であるバッテリを格納する容器またはトレイが発熱するので、効率よくバッテリが温められ、低温環境においてもバッテリの充放電性能を維持することができる。
請求項２の蓄電池の加熱装置によれば、バッテリが載置されるトレイの近傍にカバーが設けられており、カバーには電磁誘導コイルが配置されているので、トレイに対するバッテリの搭載性を阻害することなくバッテリが温められ、低温環境においてもバッテリの充放電性能を維持することができる。
また、電磁誘導コイルにより、車両に搭載された各機器から発生する電磁波を遮断することができる。
また、電磁誘導コイルにより、車両に搭載された各機器から発生する電磁波を遮断することができる。
請求項３の蓄電池の加熱装置によれば、電磁誘導コイルはバッテリモジュールに対応する位置にそれぞれ配設されているので、バッテリを効率よく温めることができる。
請求項４の蓄電池の加熱装置によれば、バッテリには温度検出手段が備えられており、検出された温度により交流電源の出力を調節するので、バッテリを許容温度範囲内で温めることができる。
請求項４の蓄電池の加熱装置によれば、バッテリには温度検出手段が備えられており、検出された温度により交流電源の出力を調節するので、バッテリを許容温度範囲内で温めることができる。
［第１実施例］
以下、本発明の第１実施例について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る蓄電池の加熱装置の一つであるバッテリパックの概略構成図である。
バッテリパック１は電気自動車に搭載されており、当該電気自動車は外部からの充電経路を備え、バッテリパック１は当該充電経路から電気を蓄電する。
以下、本発明の第１実施例について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る蓄電池の加熱装置の一つであるバッテリパックの概略構成図である。
バッテリパック１は電気自動車に搭載されており、当該電気自動車は外部からの充電経路を備え、バッテリパック１は当該充電経路から電気を蓄電する。
図１に示すように、バッテリパック１は樹脂トレイ１０を備え、樹脂トレイ１０にはバッテリモジュール１２が複数配設されている。バッテリモジュール１２は、金属ケース（導電体）に電極束を格納したバッテリ１４を複数個束ねて構成されている。バッテリ１４は温度を検出する温度センサ（温度検出手段）１６を備えており、温度センサ１６は、ＣＰＵやメモリ等（図示せず）からなる電子コントロールユニット（以下、ＥＣＵと略す）２０の入力側に接続されている。
樹脂トレイ１０の上側には、カバー１８が締結部材によって樹脂トレイ１０に締結されている。
樹脂トレイ１０には、ヒーターユニット（電磁誘導加熱手段）３２の電磁誘導コイル（以下、単にコイルという）３０がそれぞれバッテリモジュール１２の下側に配置されるよう適宜位置に複数埋設されている。
樹脂トレイ１０には、ヒーターユニット（電磁誘導加熱手段）３２の電磁誘導コイル（以下、単にコイルという）３０がそれぞれバッテリモジュール１２の下側に配置されるよう適宜位置に複数埋設されている。
詳しくは、図２にヒーターユニット３２の概略構成図を示すように、ヒーターユニット３２は複数のコイル３０と交流電源３４を備え、上述の如くコイル３０はバッテリモジュール１２の配置に合わせて適宜位置に配設されている。そして、交流電源３４はＥＣＵ２０の出力側に接続されており、電流をコイル３０へ供給可能にする。
以下、このように構成された本発明に係る蓄電池の加熱装置の作用について説明する。
以下、このように構成された本発明に係る蓄電池の加熱装置の作用について説明する。
交流電源３４から電流をコイル３０に通電すると磁界が発生することにより、バッテリモジュール１２とされた各バッテリ１４の金属ケースに渦電流が発生し、渦電流と当該金属ケースの電気抵抗により、当該金属ケースが発熱する。
そして、上記金属ケースが発熱することにより、当該金属ケースに内蔵されているバッテリ１４の電極束が温められる。
そして、上記金属ケースが発熱することにより、当該金属ケースに内蔵されているバッテリ１４の電極束が温められる。
このように、本実施例によれば、交流電源３４からコイル３０に電流を通電すると磁界が発生し、バッテリ１４の金属ケースに発生する渦電流と当該金属ケースの電気抵抗により、当該金属ケースが発熱する。
これにより、バッテリ１４の金属ケースが発熱体となり、金属ケースによりバッテリ１４内の電極束が温められるので、低温環境においてもバッテリ１４の充放電性能を維持することが可能である。
これにより、バッテリ１４の金属ケースが発熱体となり、金属ケースによりバッテリ１４内の電極束が温められるので、低温環境においてもバッテリ１４の充放電性能を維持することが可能である。
そして、バッテリ１４の金属ケースを発熱体として使用するので、周囲に影響を及ぼすことなく、例えばバッテリ１４の電極端子等に影響を及ぼすことなく、充放電性能を維持することができる。
また、バッテリ１４の金属ケースを電磁誘導加熱により加熱しているので、金属ケースを効率よく温めることができる。
また、バッテリ１４の金属ケースを電磁誘導加熱により加熱しているので、金属ケースを効率よく温めることができる。
さらに、コイル３０はバッテリモジュール１２の下側の適宜位置に埋設されているので、バッテリモジュール１２を効率よく温めることができる。
また、バッテリ１４には温度センサ１６が備えられており、温度センサ１６で検出された温度によりＥＣＵ２０が交流電源３４の出力を制御するので、バッテリ１４の温度許容範囲内で温めることが可能である。
また、バッテリ１４には温度センサ１６が備えられており、温度センサ１６で検出された温度によりＥＣＵ２０が交流電源３４の出力を制御するので、バッテリ１４の温度許容範囲内で温めることが可能である。
そして、バッテリ１４の金属ケースが直接発熱するため、例えばバッテリ１４の電極端子や、当該電極端子を結線しているバスバーには直接渦電流が発生しないので、バッテリ１４には悪影響を与えずに効率よく温めることができる。
［第２実施例］
次に、本発明の第２実施例について図面を参照しながら説明する。本実施例の蓄電池の加熱装置は、第１実施例に対して、コイル３０を樹脂トレイ１０の下側に配置し、ヒーターカバー４０を設けるという点が相違しており、その他の部分は共通している。従って、共通箇所の説明は省略し、相違点について説明する。
［第２実施例］
次に、本発明の第２実施例について図面を参照しながら説明する。本実施例の蓄電池の加熱装置は、第１実施例に対して、コイル３０を樹脂トレイ１０の下側に配置し、ヒーターカバー４０を設けるという点が相違しており、その他の部分は共通している。従って、共通箇所の説明は省略し、相違点について説明する。
図３には、第２実施例に係るバッテリパックの分解斜視図が示されており、以下同分解斜視図に基づいて説明する。
図３に示すように、樹脂トレイ１０の下側にはヒーターカバー４０が設けられ、ヒーターカバー４０の上部には、コイル３０がバッテリモジュール１２に対応する位置にそれぞれ配設される。
図３に示すように、樹脂トレイ１０の下側にはヒーターカバー４０が設けられ、ヒーターカバー４０の上部には、コイル３０がバッテリモジュール１２に対応する位置にそれぞれ配設される。
このように、本実施例によれば、コイル３０に交流電源３４から電流を通電することにより、バッテリ１４の金属ケースが発熱する。
これにより、上記第１実施例と同様の効果が得られる。
［第３実施例］
次に、本発明の第３実施例について図面を参照しながら説明する。本実施例の蓄電池の加熱装置は、第１実施例に対して、コイル３０を樹脂トレイ１０の上側に配置するという点が相違しており、その他の部分は共通している。従って、共通箇所の説明は省略し、相違点について説明する。
これにより、上記第１実施例と同様の効果が得られる。
［第３実施例］
次に、本発明の第３実施例について図面を参照しながら説明する。本実施例の蓄電池の加熱装置は、第１実施例に対して、コイル３０を樹脂トレイ１０の上側に配置するという点が相違しており、その他の部分は共通している。従って、共通箇所の説明は省略し、相違点について説明する。
図４には、第３実施例に係るバッテリパックの分解斜視図が示されており、以下同分解斜視図に基づいて説明する。
図４に示すように、樹脂トレイ１０には複数のコイル３０が配設され、各コイル３０の上側にバッテリモジュール１２が配置される。
このように、本実施例によれば、コイル３０に交流電源３４から電流を通電することにより、バッテリ１４の金属ケースが発熱する。
図４に示すように、樹脂トレイ１０には複数のコイル３０が配設され、各コイル３０の上側にバッテリモジュール１２が配置される。
このように、本実施例によれば、コイル３０に交流電源３４から電流を通電することにより、バッテリ１４の金属ケースが発熱する。
これにより、上記第１実施例と同様の効果が得られる。
［第４実施例］
次に、本発明の第４実施例について図面を参照しながら説明する。本実施例の蓄電池の加熱装置は、第２実施例に対して、コイル３０をアンダーカバー４２に配設するという点が相違しており、その他の部分は共通している。従って、共通箇所の説明は省略し、相違点について説明する。
［第４実施例］
次に、本発明の第４実施例について図面を参照しながら説明する。本実施例の蓄電池の加熱装置は、第２実施例に対して、コイル３０をアンダーカバー４２に配設するという点が相違しており、その他の部分は共通している。従って、共通箇所の説明は省略し、相違点について説明する。
図５には、第４実施例に係るバッテリパックの分解斜視図が示されており、以下同分解斜視図に基づいて説明する。
樹脂トレイ１０の下側には、アンダーカバー４２が設けられており、アンダーカバー４２にはコイル３０が配設されている。
このように、本実施例によれば、コイル３０に交流電源３４から電流を通電することにより、バッテリモジュール１２とバッテリ１４の金属ケースが発熱する。
樹脂トレイ１０の下側には、アンダーカバー４２が設けられており、アンダーカバー４２にはコイル３０が配設されている。
このように、本実施例によれば、コイル３０に交流電源３４から電流を通電することにより、バッテリモジュール１２とバッテリ１４の金属ケースが発熱する。
これにより、上記第２実施例と同様の効果が得られる。
また、この場合、アンダーカバー４２にコイル３０が設けられているので、車両に搭載された各機器から発生する電磁波を遮断することが可能である。
以上、第１実施例から第４実施例に基づき説明したように、本発明に係る蓄電池の加熱装置によれば、バッテリパック１において、ヒーターユニット３２のコイル３０に電流を通電することにより、バッテリ１４の金属ケースに渦電流が発生し、バッテリ１４の金属ケースが発熱する。
また、この場合、アンダーカバー４２にコイル３０が設けられているので、車両に搭載された各機器から発生する電磁波を遮断することが可能である。
以上、第１実施例から第４実施例に基づき説明したように、本発明に係る蓄電池の加熱装置によれば、バッテリパック１において、ヒーターユニット３２のコイル３０に電流を通電することにより、バッテリ１４の金属ケースに渦電流が発生し、バッテリ１４の金属ケースが発熱する。
従って、バッテリ１４の金属ケースが発熱体となるので、低温環境においても効率よくバッテリ１４が温められ、簡単な構成にしてバッテリ１４の充放電性能を維持することができる。
なお、第２実施例から第４実施例ではヒーターユニット３２の形状を分割された板状としているが、第１実施例のように１枚の板状としてもよい。
なお、第２実施例から第４実施例ではヒーターユニット３２の形状を分割された板状としているが、第１実施例のように１枚の板状としてもよい。
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施例ではバッテリ１４のケースには金属ケースを用い、バッテリモジュール１２を配置するトレイには樹脂トレイ１０を用いているが、バッテリ１４のケースを樹脂ケースとし、樹脂トレイ１０を金属トレイに代えてもよい。
例えば、上記実施例ではバッテリ１４のケースには金属ケースを用い、バッテリモジュール１２を配置するトレイには樹脂トレイ１０を用いているが、バッテリ１４のケースを樹脂ケースとし、樹脂トレイ１０を金属トレイに代えてもよい。
また、上記実施例では電気自動車に搭載されている蓄電池の加熱装置について説明しているが、これに限らず内燃機関を有する車両に搭載されている蓄電池にも本発明を適用可能である。
１ バッテリパック
１０ 樹脂トレイ
１２ バッテリモジュール
１４ バッテリ
１６ 温度センサ（温度検出手段）
２０ ＥＣＵ
３２ ヒーターユニット（電磁誘導加熱手段）
３４ 交流電源
４０ ヒーターカバー
４２ アンダーカバー
１０ 樹脂トレイ
１２ バッテリモジュール
１４ バッテリ
１６ 温度センサ（温度検出手段）
２０ ＥＣＵ
３２ ヒーターユニット（電磁誘導加熱手段）
３４ 交流電源
４０ ヒーターカバー
４２ アンダーカバー
Claims (4)
- 電極束を容器に内蔵してなるバッテリと、
該バッテリを載置するトレイと、
前記バッテリの近傍に電磁誘導コイルを配設し、該電磁誘導コイルに電流を供給する交流電源を有した電磁誘導加熱手段とを備え、
前記容器及び前記トレイのうち少なくともいずれか一方が導電体であることを特徴とする蓄電池の加熱装置。 - 前記トレイは該トレイの近傍にカバーをさらに備え、
該カバーに前記電磁誘導コイルを配設したことを特徴とする、請求項１に記載の蓄電池の加熱装置。 - 前記バッテリは複数個ずつ束ねられて一つのバッテリモジュールを構成するとともに、該バッテリモジュールは前記トレイに複数個載置され、
前記電磁誘導コイルは、前記バッテリモジュールに対応する位置にそれぞれ配置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の蓄電池の加熱装置。 - 前記バッテリは、該バッテリの温度を検出する温度検出手段を備えたことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の蓄電池の加熱装置。
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