JP2012069280A - 電池加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電池の加熱を行う際に、蓄電池およびその周辺機器への大電流が流れることを抑制しつつ、蓄電池を充分に昇温可能な電池加熱装置を提供する。
【解決手段】蓄電池２と熱的に接触して配置され、通電により発熱する抵抗体１０と、蓄電池２の温度を検出する電池温度センサ５１と、蓄電池２の入出力電圧を変圧するＤＣ−ＤＣコンバータ３と、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の作動を制御する制御装置５と、を備え、抵抗体１０は、自身の温度の低下に伴って抵抗値が増加する温度抵抗特性を有し、蓄電池２に対して電気的に直列接続されており、制御装置５は、電池温度センサ５１の検出値が予め設定された基準温度よりも低い場合に、ＤＣ−ＤＣコンバータ３を作動させて、蓄電池２とＤＣ−ＤＣコンバータ３との間で充放電を繰り返す。
【選択図】図１

Description

本発明は、充放電可能な蓄電池を加熱する電池加熱装置に関する。

従来、蓄電手段である蓄電池は、温度の低下に伴って内部抵抗が増加するといった特性を有し、温度低下によって蓄電池の内部抵抗が増加すると、電池の充放電性能が低下するといった問題がある。

この問題の対策として、蓄電池の温度が低い条件下において、蓄電池の内部抵抗のジュール損（発熱）を利用して、蓄電池を昇温させる電池加熱装置が種々提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

具体的には、特許文献１の電池加熱装置は、蓄電池、蓄電池の定格電圧を要求される出力に応じて変圧するコンバータ、電気負荷の要求出力を演算する演算手段等、コンバータを制御する制御手段等を備えて構成されている。そして、蓄電池の温度が所定温度以下である場合には、電池負荷の要求出力が小さく、コンバータによる変圧が必要ない条件であっても、蓄電池の定格電圧を最大昇圧値まで昇圧させることで、蓄電池の内部抵抗のジュール損（発熱）を増大させて蓄電池の温度を昇温させるようにしている。

また、特許文献２の電池加熱装置は、蓄電池およびキャパシタを並列接続してなる蓄電部と、蓄電部での充放電を制御する制御手段とを備え、蓄電部のキャパシタに対してインダクタを直列接続する構成としている。そして、蓄電部での充放電を行う際に、キャパシタおよびインダクタ側のインピーダンスを大きくし、蓄電池に流れる電流値を増大させることで、蓄電池の内部抵抗のジュール損（発熱）を増大させて蓄電池の温度を昇温させるようにしている。

特開２００８−１０９７７８号公報 特開２００３−２７４５６５号公報

ところで、特許文献１、２に記載の電池加熱装置の如く、蓄電池へ供給する電流を増大させて蓄電池を昇温させる構成では、蓄電池を昇温させる際に、蓄電池以外の電気部品（例えば、配線、各種素子）に大電流が流れることとなり、蓄電池の加熱に寄与しない損失が増大してしまうといった問題がある。また、蓄電池、およびその周辺機器へ大電流が流れると、蓄電池およびその周辺機器の劣化、寿命の低下を招く虞があり、好ましくない。

本発明は上記点に鑑みて、蓄電池の加熱を行う際に、蓄電池およびその周辺機器への大電流が流れることを抑制しつつ、蓄電池を充分に昇温可能な電池加熱装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、充放電可能な蓄電池（２）を加熱する電池加熱装置であって、蓄電池（２）と熱的に接触して配置され、通電により発熱する抵抗体（１０）と、蓄電池（２）の温度を検出する電池温度検出手段（５１）と、蓄電池（２）の入出力電圧を変圧する電力変圧手段（３）と、電力変圧手段（３）の作動を制御する電力制御手段（５０）と、を備え、抵抗体（１０）は、抵抗体（１０）の温度の低下に伴って抵抗値が増加する温度抵抗特性を有して構成されると共に蓄電池（２）に対して電気的に直列接続されており、電力制御手段（５０）は、電池温度検出手段（５１）の検出値が予め設定された基準温度よりも低い場合に、電力変圧手段（３）を作動させて、蓄電池（２）と電力変圧手段（３）との間で充放電を繰り返すことを特徴とする。

これによると、蓄電池（２）の温度が基準温度よりも低い場合に抵抗体（１０）の抵抗値が上昇するので、蓄電池（２）と電力変圧手段（３）との間で充放電を繰り返すことで、蓄電池（２）側への電流を増大させなくとも、抵抗値が上昇した抵抗体（１０）に電流が流れ、充分な発熱量を得ることができる。これにより、抵抗体（１０）の温度が上昇し、抵抗体（１０）に熱的に接触する蓄電池（２）が昇温して加熱される。

従って、蓄電池（２）の加熱を行う際に、蓄電池（２）およびその周辺機器への大電流が流れることを抑制しつつ、抵抗体（１０）の発熱量を確保することができ、蓄電池（２）を充分に昇温させることができる。この結果、蓄電池（２）の加熱に寄与しない損失の増大、蓄電池（２）およびその周辺機器の劣化、蓄電池（２）およびその周辺機器における寿命の低下の抑制を図ることができる。

ここで、蓄電池（２）に抵抗体（１０）を直列接続すると、抵抗体（１０）の存在によって蓄電池（２）側の抵抗が増大するため、蓄電池（２）の充放電性能の低下や蓄電池（２）が過加熱されてしまうことが懸念される。

これに対して、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の電池加熱装置において、抵抗体（１０）は、抵抗体（１０）の温度が所定の転移温度域を超えると急激に抵抗値が低下するように構成されており、転移温度域は、基準温度よりも低い温度域であることを特徴とする。

これによると、蓄電池（２）の加熱等によって蓄電池（２）の温度が基準温度を超えて上昇した場合、基準温度よりも転移温度域が低い抵抗体（１０）の抵抗値は、急激に低下しているので、抵抗体（１０）の存在により蓄電池（２）の充放電性能の低下や蓄電池（２）が過加熱されてしまうことを抑制することができる。

ところで、抵抗体（１０）の転移温度域を基準温度よりも低い温度域とすると、蓄電池（２）の温度が抵抗体（１０）の転移温度域よりも高く、且つ、基準温度より低い温度である場合には、抵抗体（１０）の抵抗値が急激に低下しているため、蓄電池（２）側に流れる電流が一時的に増加してしまう虞がある。

そこで、請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の電池加熱装置において、電力制御手段（５０）は、蓄電池（２）の温度が転移温度域よりも高く、且つ、基準温度より低い温度である場合に、蓄電池（２）の温度が転移温度域より低い場合に対して、蓄電池（２）と電力変圧手段（３）との間における充放電の周期を変更することを特徴とする。

これによると、蓄電池（２）の温度が抵抗体（１０）の転移温度域よりも高く、且つ、基準温度より低い温度である場合には、蓄電池（２）の温度が転移温度域よりも低い場合に対して、蓄電池（２）と電力変圧手段（３）との間の充放電を繰り返す周期を変更することで、蓄電池（２）の内部抵抗を一時的に増大させることができる。この結果、抵抗体（１０）の抵抗値が低下している状態における蓄電池（２）側に流れる電流量の増大を抑制することができる。

また、請求項４に記載の発明のように、請求項２に記載の電池加熱装置において、電力制御手段（５０）は、蓄電池（２）の温度が転移温度域より高く、且つ、基準温度より低い温度である場合に、蓄電池（２）の温度が転移温度域より低い場合に比べて、電力変圧手段（５）と蓄電池（２）との間を流れる電流を所定の電流以下となるように電力変圧手段（３）の作動を制御するように構成してもよい。

また、請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の電池加熱装置において、蓄電池（２）は、複数の蓄電素子（２０）、複数の蓄電素子（２０）同士を接続する接続手段（２２）、および蓄電素子（２０）それぞれに設けられた端子電極（２１）を含んで構成され、抵抗体（１０）は、少なくとも端子電極（２１）、接続手段（２２）、および蓄電素子（２０）の内部のうちいずれか１つに設けられていることを特徴とする。

これによれば、抵抗体（１０）と蓄電池（２）とを接続する手段の簡素化を図ることが可能となる。また、低温時に充放電特性の低下要因となる蓄電素子（２０）と、抵抗体（１０）との温度差を縮小し、加熱効率を向上させることができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

第１実施形態の電池加熱装置の概略構成図である。 第１実施形態の蓄電池の構造を説明するための説明図である。 第１実施形態の抵抗体の温度抵抗特性を説明する特性図である。 第１実施形態の制御装置が実行する制御処理を示すフローチャートである。 第２実施形態の制御装置が実行する制御処理を示すフローチャートである。 抵抗体の配置形態の変形例を説明するための説明図である。 抵抗体の配置形態の変形例を説明するための説明図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図４に基づいて説明する。図１は、本実施形態の電池加熱装置１の概略構成図である。

本実施形態の電池加熱装置１は、電気自動車（ハイブリッド車両、燃料電池車両を含む。）に搭載される走行用電動モータ（図示略）等を駆動するための蓄電池２を加熱する加熱装置である。

蓄電池２は、充放電可能な二次電池で構成され、走行用電動モータにて回生された電力（回生エネルギ）を蓄えると共に、蓄えた電力を走行用電動モータ等の電気負荷に供給するものであり、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、鉛蓄電池等を用いることができる。なお、蓄電池２は、自身の温度低下によって内部抵抗が増加する特性を有しており、温度低下に伴って電池の充放電性能が低下する。蓄電池２の詳細については後述する。

蓄電池２と走行用電動モータとの間には、ＤＣ−ＤＣコンバータ３、インバータ４が接続されており、走行用電動モータには、モータ駆動用の電源である蓄電池２からＤＣ−ＤＣコンバータ３、インバータ４等を介して電力が供給される。

ＤＣ−ＤＣコンバータ３は、蓄電池２から出力された電圧、又はインバータ４から出力された電圧である入出力電圧を変圧する電力変圧手段である。本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ３は、蓄電池２とインバータ４との間に配置された平滑コンデンサ３１、第１スイッチング素子３２、第２スイッチング素子３３、電流変化を妨げるインダクタ３４等で構成されている。

平滑コンデンサ３１は、蓄電池２から供給された電力、またはインバータ４から供給された電力を平滑化するために電力を一旦蓄積するものである。平滑化された電力は、蓄電池２またはインバータ４に出力される。

第１スイッチング素子３２および第２スイッチング素子３３は、後述する制御装置５からの制御信号に応じてオン・オフが繰り返される絶縁ゲートバイポーラトランジスタＩＧＢＴである。なお、後述する制御装置５から制御信号によりオン・オフが繰り返されると、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の出力電圧は、入力電圧を昇圧させた値となる。

インバータ４は、走行用モータを駆動させたり、走行用モータの駆動力を電力に回生させたりする制御回路である。インバータ４は、走行用モータを車両の駆動源として用いる場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ３を介して蓄電池２から供給された直流電力を交流電力に変換して走行用モータに供給する。一方、インバータ４は、走行用モータを発電機として用いる場合、走行用モータで発電した交流電力を直流電流に変換し、ＤＣ−ＤＣコンバータ３を介して蓄電池２に供給する。

次に、本実施形態の蓄電池２の詳細について図２に基づいて説明する。図２は、本実施形態の蓄電池２の構造を説明するための説明図であり、（ａ）が蓄電池２の模式的な分解斜視図を示し、（ｂ）がセル２０の模式的な分解斜視図を示している。

図２に示すように、本実施形態の蓄電池２は、基本単位となる複数のセル（蓄電素子）２０同士（蓄電素子同士）が、互いの端子電極２１に設けられた接続手段であるバスバー２２を介して電気的に直列接続されており、組電池として機能する。

各セル２０は、正極材２０１と負極材２０２とセパレータ２０３を介して交互に積層された積層体で構成されている。各正極材２０１には、それぞれ正極端子２０１ａが設けられ、正極材２０１の一方の端部の正極端子２０１ａが電力を入出力する正極側集電体２０１ｂを構成している。同様に、各負極材２０２には、それぞれ負極端子２０２ａが設けられ、負極材２０２の一方の端部の負極端子２０２ａが電力を入出力する負極側集電体２０２ｂを構成している。

本実施形態のセル２０における正極側集電体２０１ｂおよび負極側集電体２０２ｂそれぞれに、温度低下に伴って抵抗値が増大する温度抵抗特性（負の温度抵抗特性）を有し、通電により発熱する抵抗体１０が設けられている。すなわち、本実施形態では、蓄電素子であるセル２０の内部に抵抗体１０を設ける構成としている。

抵抗体１０は、セル２０に熱的に接触して配置されると共に、各集電体２０１ｂ、２０２ｂに電気的に直列に接続されており、セル２０に電流が流れると、抵抗体１０に電流が流れて発熱する。

具体的には、本実施形態の抵抗体１０は、遷移金属酸化物により構成される半導体であって、図３に示す温度抵抗特性を有するＣＴＲサーミスタ（Critical Temperature Coefficient thermistor）で構成されている。なお、本実施形態の抵抗体１０は、図３に示すように、抵抗値が急激に変化する温度範囲（転移温度域）が、例えば、氷点温度（０℃）前後となるＣＴＲサーミスタを採用している。

図１に戻り、本実施形態の電気制御部について説明する。制御装置（ＥＣＵ）５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、そのＲＯＭ内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された各種制御機器の作動を制御する。なお、出力側に接続される各種制御機器としては、ＤＣ−ＤＣコンバータ３、インバータ４等がある。

また、制御装置５の入力側には、蓄電池２の電池温度Ｔｂを検出する電池温度検出手段である電池温度センサ５１、蓄電池２の両端電圧Ｖｂａｔを検出する電圧検出手段である電池電圧センサ５２、蓄電池２を流れる電流Ｉｂａｔを検出する電流検出手段である電池電流センサ５３が接続されている。制御装置５には、各種制御機器からの要求電力信号や、電池温度センサ５１、電池電圧センサ５２、電池電流センサ５３の各検出信号が入力される。

ここで、制御装置５は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の作動を制御する制御手段としての機能を有しており、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の作動の制御によって、蓄電池２とＤＣ−ＤＣコンバータ３との間で充放電が可能となっている。なお、本実施形態では、特に、制御装置５におけるＤＣ−ＤＣコンバータ３の作動を制御するハードウェアおよびソフトウェアを電力制御手段５０とする。

制御装置５による蓄電池２とＤＣ−ＤＣコンバータ３との間の充放電制御について簡単に説明すると、当該充放電制御時には、制御装置５は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３における各スイッチング素子３２、３３をオン・オフのタイミングをずらし、それぞれを高周波数でスイッチングする。

第２スイッチング素子３３がオン（第１スイッチング素子３２がオフ）されることにより、蓄電池２からのエネルギがインダクタ３４に蓄えられる。そして、第２スイッチング素子３３がオフ（第１スイッチング素子３２がオン）されると、インダクタ３４内のエネルギが平滑コンデンサ３１に放電される。

また、第１スイッチング素子３２がオン（第２スイッチング素子３３がオフ）されることにより平滑コンデンサ３１に充電されたエネルギはインダクタ３４に蓄えられる。そして、第１スイッチング素子３２がオフ（第２スイッチング素子３３がオン）されると、インダクタ３４内のエネルギが蓄電池２に放電される。

このように、各スイッチング素子３２、３３のスイッチングにより、蓄電池２とＤＣ−ＤＣコンバータ３との間の充放電が可能となる。

ここで、本実施形態の電池加熱装置１は、蓄電池２を加熱する抵抗体１０、蓄電池２の入出力電圧を変圧させる電力変圧手段としてのＤＣ−ＤＣコンバータ３、電池温度センサ５１、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の作動を制御する制御装置５の電力制御手段５０で構成されている。

次に、本実施形態の制御装置５が実行する電池加熱制御について図４に基づいて説明する。図４は、本実施形態の制御装置５が実行する電池加熱制御の流れを示すフローチャートである。なお、図４のフローチャートは、制御装置５が車両走行を行うためのメインルーチンのサブルーチンとして所定の制御周期毎に実行される。

まず、各種制御機器の要求電力信号、および電池温度センサ５１、電池電圧センサ５２、電池電流センサ５３等の検出信号を読み込む（Ｓ１０）。

続いて、電池温度センサ５１で検出した蓄電池２の電池温度Ｔｂが、予め抵抗体１０の転移温度域よりも高い温度（図３参照）に設定された基準温度Ｔｏ以上であるか否かを判定する（Ｓ２０）。なお、本実施形態の基準温度Ｔｏは、蓄電池２の充放電性能が充分に発揮可能な状態と推定される温度の下限温度（例えば、１５℃）に設定されている。

Ｓ２０の判定処理の結果、蓄電池２の電池温度Ｔｂが基準温度Ｔｏ以上と判定された場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）には、蓄電池２の充放電性能が低下する状態ではなく、蓄電池２を加熱する必要がないと判断できるので、電池加熱制御処理を終了してメインルーチンに戻る。

一方、Ｓ２０の判定処理の結果、蓄電池２の電池温度Ｔｂが基準温度Ｔｏより低いと判定された場合（Ｓ２０：ＮＯ）には、蓄電池２の充放電性能が低下する状態と推定でき、蓄電池２を加熱する必要があると判断できるので、Ｓ３０に移行する。

Ｓ３０の処理では、Ｓ１０に読み込んだ各種制御機器の要求電力信号、各センサ５１〜５３の検出信号に基づいて、蓄電池２の充放電パターン、すなわちＤＣ−ＤＣコンバータ３における各スイッチング素子３２、３３のオン・オフのタイミング（周波数）および振幅を設定する。例えば、まず、電池電圧センサ５２および電池電流センサ５３の検出信号に基づいて、蓄電池２の電池容量ＳＯＣ（State Of Charge）を算出する。そして、蓄電池２の電池容量ＳＯＣおよび各種制御機器の要求電力信号に応じて蓄電池２の放電可能出力および充電可能出力を算出すると共に、充放電の切替え周期を決定すればよい。

次に、ＤＣ−ＤＣコンバータ３およびインバータ４に対して、Ｓ３０の処理で設定した充放電パターンに対応する制御信号を送信し（Ｓ４０）、蓄電池２とＤＣ−ＤＣコンバータ３との間で充放電を繰り返すパルス充放電を実行する（Ｓ５０）。

Ｓ５０におけるパルス充放電の実行により、蓄電池２に電流が流れると、抵抗体１０にも電流が流れ、抵抗体１０のジュール熱（発熱）により抵抗体１０の温度が上昇して、抵抗体１０と熱的に接触している蓄電池２が加熱されて昇温する。

次に、再び、電池温度センサ５１で検出した検出値（蓄電池２の電池温度）を読み込み、読み込んだ蓄電池２の電池温度が基準温度Ｔｏ以上であるか否かを判定する（Ｓ６０）。この結果、蓄電池２の電池温度が基準温度Ｔｏ以上であると判定された場合（Ｓ６０：ＹＥＳ）には、蓄電池２を加熱する必要がないと判断できるので、電池加熱制御を終了してメインルーチンに戻る。一方、蓄電池２の電池温度が基準温度Ｔｏよりも低いと判定された場合（Ｓ６０：ＮＯ）には、蓄電池２の加熱を継続する必要があると判断できるので、Ｓ４０の処理に戻る。

以上説明した本実施形態の電池加熱装置１では、負の温度抵抗特性を有する抵抗体１０を蓄電池２に電気的に直列接続すると共に、蓄電池２の温度が基準温度Ｔｏ以下の低い場合に、蓄電池２とＤＣ−ＤＣコンバータ３との間で充放電を繰り返す構成としている。

これによれば、蓄電池２の温度が基準温度よりも低い場合に、抵抗体１０の抵抗値が上昇するので、抵抗体１０の抵抗値が上昇している期間に蓄電池２とＤＣ−ＤＣコンバータ３との間で充放電を繰り返すことで、蓄電池２側への電流を増大させなくとも、抵抗値が上昇した抵抗体１０に電流が流れ、充分な発熱量を得ることができる。これにより、抵抗体１０の温度が上昇し、抵抗体１０に熱的に接触する蓄電池２が昇温して加熱される。

従って、蓄電池２の加熱を行う際に、蓄電池２およびその周辺機器への大電流が流れることを抑制しつつ、抵抗体１０の発熱量を確保することができ、蓄電池２を充分に昇温させることができる。この結果、蓄電池２の加熱に寄与しない損失の増大や、蓄電池２およびその周辺機器の劣化や、蓄電池２およびその周辺機器における寿命の低下の抑制を図ることができる。

また、蓄電池２の加熱等によって蓄電池２の温度が基準温度Ｔｏを超えて上昇した場合、基準温度Ｔｏよりも低い転移温度域を有する抵抗体１０の抵抗値は、急激に低下しているので、抵抗体１０の存在により蓄電池２の充放電性能の悪化や蓄電池が過加熱されてしまうことを抑制することができる。

さらに、抵抗体１０を蓄電池２のセル２０の内部に設ける構成としているので、電池加熱装置１の構成を簡素な構成で実現することができる。また、低温時に充放電特性の低下要因となる電池セル２０と、抵抗体１０との温度差を縮小し、加熱効率を向上させることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図５に基づいて説明する。図５は、本実施形態の制御装置５が実行する電池加熱制御の流れを示すフローチャートである。

上述の第１実施形態では、制御装置５が実行する電池加熱制御において、抵抗体１０の転移温度域を基準温度Ｔｏよりも低い温度域としているが、蓄電池２の温度が抵抗体１０の転移温度域よりも高く、且つ、基準温度Ｔｏよりも低い温度となる場合、抵抗体１０の抵抗値が低下している状態で、蓄電池２に電流が流れることとなる。

このため、本実施形態では、制御装置５が実行する電池加熱制御において、抵抗値が低下した抵抗体１０と、蓄電池２への電流の増加を抑えるようにしている。以下、具体的な手段を、図５のフローチャートに基づいて説明する。なお、本実施形態では、第１実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。

図５に示すように、Ｓ１０において、各種制御機器の要求電力信号、各センサ５１〜５３等の検出信号を読み込んだ後、電池温度センサ５１で検出した蓄電池２の電池温度Ｔｂが、予め抵抗体１０の転移温度域の範囲に設定された転移温度基準値Ｔ１以上であるか否かを判定する（Ｓ２５）。なお、本実施形態の転移温度基準値Ｔ１は、転移温度域における中間温度（例えば、０℃）に設定されている。

Ｓ２５の判定処理の結果、蓄電池２の電池温度Ｔｂが転移温度基準値Ｔ１以上と判定された場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）には、後述するＳ７０の処理に移行する。

一方、Ｓ２５の判定処理の結果、蓄電池２の電池温度Ｔｂが転移温度基準値Ｔ１より低いと判定された場合（Ｓ２５：ＮＯ）には、蓄電池２の充放電性能が低下する状態と推定であって、抵抗体１０の抵抗値が高い状態と判断できるので、Ｓ３５に移行する。

Ｓ３５の処理では、蓄電池２の第１充放電パターンを設定する。この第１充放電パターンには、Ｓ５０においてパルス充放電を行う際の第１周波数および振幅が設定されている。

続いて、ＤＣ−ＤＣコンバータ３およびインバータ４に対して、Ｓ３５の処理で設定した第１充放電パターンに対応する制御信号を送信し（Ｓ４５）、蓄電池２とＤＣ−ＤＣコンバータ３との間で充放電を繰り返すパルス充放電を実行する（Ｓ５０）。

Ｓ５０におけるパルス充放電の実行により、蓄電池２に電流が流れると、抵抗体１０にも電流が流れ、抵抗体１０のジュール熱（発熱）により抵抗体１０の温度が上昇して、抵抗体１０と熱的に接触している蓄電池２が加熱されて昇温する。

次に、再び、電池温度センサ５１で検出した蓄電池２の電池温度を読み込み、読み込んだ蓄電池２の電池温度が転移温度基準値Ｔ１以上であるか否かを判定する（Ｓ６５）。この結果、蓄電池２の電池温度が転移温度基準値Ｔ１よりも低いと判定された場合（Ｓ６５：ＮＯ）には、蓄電池２の加熱を継続する必要があると判断できるので、Ｓ４５の処理に戻る。一方、蓄電池２の電池温度が転移温度基準値Ｔ１以上であると判定された場合（Ｓ６５：ＹＥＳ）には、Ｓ７０の処理に移行する。

Ｓ７０では、蓄電池２の電池温度Ｔｂが、予め抵抗体１０の転移温度域よりも高い温度に設定された基準温度Ｔ２以上であるか否かを判定する。なお、本実施形態の基準温度Ｔ２は、蓄電池２の充放電性能が充分に発揮可能な状態と推定される温度の下限温度（例えば、１５℃）に設定されている。なお、基準温度Ｔ２が高い温度に設定されると抵抗体１０の抵抗値が低くなりすぎることから、基準温度Ｔ２と転移温度基準値Ｔ１との温度差が小さい方が好ましい。

Ｓ７０の判定処理の結果、蓄電池２の電池温度Ｔｂが基準温度Ｔ２以上と判定された場合（Ｓ７０：ＹＥＳ）には、蓄電池２の充放電性能が低下する状態ではなく、蓄電池２を加熱する必要がないと判断できるので、電池加熱制御処理を終了してメインルーチンに戻る。

一方、Ｓ７０の判定処理の結果、蓄電池２の電池温度Ｔｂが基準温度Ｔ２より低いと判定された場合（Ｓ７０：ＮＯ）には、蓄電池２の充放電性能が低下する状態と推定でき、蓄電池２を加熱する必要があると判断できるので、Ｓ８０に移行する。

ここで、Ｓ７０の判定処理において、蓄電池２の電池温度Ｔｂが基準温度Ｔ２より低いと判定された場合（Ｓ７０：ＮＯ）、抵抗体１０の温度が転移温度域を上回っており、抵抗体１０の抵抗値が低下している状態と予想される。

このため、Ｓ８０の処理では、第１充放電パターンにて設定された充放電の周波数と異なる第２充放電パターンを設定する。充放電の周波数を変更することで、周波数に寄与する蓄電池２の内部抵抗が一時的に増加するので、蓄電池２に流れる電流の急増による損失の増加を抑えることができる。なお、第２充放電パターンに設定する充放電の周波数は、第１充放電パターンにて設定された充放電の周波数よりも高い周波数としてもよいし、逆に低い周波数としてもよい。

次に、ＤＣ−ＤＣコンバータ３およびインバータ４に対して、Ｓ８０の処理で設定した第２充放電パターンに対応する制御信号を送信し（Ｓ９０）、蓄電池２とＤＣ−ＤＣコンバータ３との間で充放電を繰り返すパルス充放電を実行する（Ｓ１００）。この際、蓄電池２に流れる電流が流れることで、内部抵抗のジュール熱（発熱）より蓄電電池２自身が昇温する。

次に、再び、電池温度センサ５１で検出した蓄電池２の電池温度を読み込み、読み込んだ蓄電池２の電池温度が基準温度Ｔ２以上であるか否かを判定する（Ｓ１１０）。この結果、蓄電池２の電池温度が基準温度Ｔ２以上であると判定された場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）には、蓄電池２を加熱する必要がないと判断できるので、電池加熱制御を終了してメインルーチンに戻る。一方、蓄電池２の電池温度が基準温度Ｔ２よりも低いと判定された場合（Ｓ１１０：ＮＯ）には、蓄電池２の加熱を継続する必要があると判断できるので、Ｓ９０の処理に戻る。

以上説明した本実施形態によれば、蓄電池２の温度が抵抗体１０の転移温度域（転移温度基準値）よりも高く、且つ、基準温度Ｔ２より低い温度である場合には、蓄電池２の温度が転移温度域よりも低い場合に対して、蓄電池２とＤＣ−ＤＣコンバータ３との間の充放電を繰り返す周期を変更しているので、蓄電池２の内部抵抗を増加させることができる。

これにより、抵抗体１０の抵抗値が低下している状態における蓄電池２を流れる電流量の急増を抑制することができる。従って、蓄電池２の温度が抵抗体１０の転移温度域（転移温度基準値）よりも高く、且つ、基準温度Ｔ２より低い温度である場合であっても、蓄電池２に大電流が流れてしまうことを抑制することができる。

なお、本実施形態では、蓄電池２の温度が抵抗体１０の転移温度域よりも高く、且つ、基準温度Ｔ２より低い温度である場合に、蓄電池２とＤＣ−ＤＣコンバータ３との間の充放電の周期を変更することで、蓄電池２に流れる電流を制限しているが、これに限定されない。このような手段によらず、蓄電池２の温度が抵抗体１０の転移温度域よりも高く、且つ、基準温度Ｔ２より低い温度である場合に、蓄電池２に流れる電流に上限値を設けて所定の電流以下に制限する構成であれば採用することができる。

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、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限り、各請求項の記載文言に限定されず、当業者がそれらから容易に置き換えられる範囲にも及び、かつ、当業者が通常有する知識に基づく改良を適宜付加することができる。例えば、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の各実施形態では、抵抗体１０をセル２０内部における各集電体２０１ｂ、２０２ｂに設ける構成としているが、これに限定されない。例えば、図６に示すように、セル２０内部における各正極端子２０１ａおよび各負極端子２０２ａに抵抗体１０を設ける構成としてもよい。また、セル２０内部に限らず、図７に示すように、各セル２０の端子電極２１に抵抗体１０を設ける構成としたり、各セル２０同士を接続する接続手段であるバスバー２２に抵抗体１０を設ける構成としたりしてもよい。また、セル２０内部、バスバー２２、端子電極２１のうち、複数の部位に抵抗体を設ける構成としてもよい。

（２）上述の各実施形態では、電池加熱装置１を、薄板状（フィルム状）の複数の電池セル２０にて構成される蓄電池２に適用した例を説明したが、例えば、棒状の電池セル２０にて構成される蓄電池２や角缶状の電池セル２０にて構成される蓄電池２に適用してもよい。

（３）上述の各実施形態では、抵抗体１０として、ＣＴＲサーミスタを採用した例を説明したが、これに限らず、ＣＴＲサーミスタ同様に、負の温度抵抗特性を有するＮＴＣサーミスタ（Negative Temperature Coefficient thermistor）を採用してもよい。また、抵抗体１０としては、負の温度抵抗特性を有するものであれば、ＣＴＲサーミスタやＮＴＣサーミスタ等のように、遷移金属酸化物により構成される半導体に限らず、導電物質と絶縁物質とで構成される複合材料にて構成されていてもよい。

（４）上述の第１実施形態では、抵抗体１０の転移温度域を、基準温度Ｔｏよりも低い温度域とする例を説明したが、蓄電池２の加熱の際に支障がなければ、抵抗体１０の転移温度域を、基準温度Ｔｏ以上の温度域としてもよい。

（５）上述の第２実施形態では、転移温度基準値を抵抗体１０の転移温度域の中間値に設定しているが、転移温度域の範囲内であれば、例えば、温度域の上限値や下限値等に設定してもよい。

（６）上述の各実施形態では、電池加熱装置１を車両に搭載された蓄電池２を加熱する手段とした例を説明したが、電池加熱装置１は、車両に搭載された蓄電池２に限らず、他に用いられる蓄電池２を加熱する手段としてもよい。

１ 電池加熱装置
２ 蓄電池
２０ セル（蓄電素子）
２１ 端子電極
２２ バスバー（接続手段）
３ ＤＣ−ＤＣコンバータ（電力変圧手段）
５ 制御装置（電力制御手段）
５１ 電池温度センサ（電池温度検出手段）

Claims (5)

1. 充放電可能な蓄電池（２）を加熱する電池加熱装置であって、
   前記蓄電池（２）と熱的に接触して配置され、通電により発熱する抵抗体（１０）と、
   前記蓄電池（２）の温度を検出する電池温度検出手段（５１）と、
   前記蓄電池（２）の入出力電圧を変圧する電力変圧手段（３）と、
   前記電力変圧手段（３）の作動を制御する電力制御手段（５０）と、を備え、
   前記抵抗体（１０）は、前記抵抗体（１０）の温度の低下に伴って抵抗値が増加する温度抵抗特性を有して構成されると共に前記蓄電池（２）に対して電気的に直列接続されており、
   前記電力制御手段（５０）は、前記電池温度検出手段（５１）の検出値が予め設定された基準温度よりも低い場合に、前記電力変圧手段（３）を作動させて、前記蓄電池（２）と前記電力変圧手段（３）との間で充放電を繰り返すことを特徴とする電池加熱装置。
2. 前記抵抗体（１０）は、前記抵抗体（１０）の温度が所定の転移温度域を超えると急激に抵抗値が低下するように構成されており、
   前記転移温度域は、前記基準温度よりも低い温度域であることを特徴とする請求項１に記載の電池加熱装置。
3. 前記電力制御手段（５０）は、前記蓄電池（２）の温度が前記転移温度域よりも高く、且つ、前記基準温度より低い温度である場合に、前記蓄電池（２）の温度が前記転移温度域より低い場合に比べて、前記蓄電池（２）と前記電力変圧手段（３）との間における充放電を繰り返す周期を変更することを特徴とする請求項２に記載の電池加熱装置。
4. 前記電力制御手段（５０）は、前記蓄電池（２）の温度が前記転移温度域より高く、且つ、前記基準温度より低い温度である場合に、前記蓄電池（２）の温度が前記転移温度域より低い場合に比べて、前記電力変圧手段（５）と前記蓄電池（２）との間を流れる電流が所定の電流以下となるように前記電力変圧手段（３）の作動を制御することを特徴とすることを特徴とする請求項２に記載の電池加熱装置。
5. 前記蓄電池（２）は、複数の蓄電素子（２０）、前記複数の蓄電素子（２０）同士を接続する接続手段（２２）、および蓄電素子（２０）それぞれに設けられた端子電極（２１）を含んで構成され、
   前記抵抗体（１０）は、少なくとも前記端子電極（２１）、前記接続手段（２２）、および前記蓄電素子（２０）の内部のうちいずれか１つに設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の電池加熱装置。

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