JP2012069495A - 電池加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電池における電気的接続態様の複雑化を抑制しつつ、蓄電池を適切に加熱することが可能な電池加熱装置を提供する。
【解決手段】充放電可能な複数の電池セル４０を電気的に直列接続して構成される蓄電池４を加熱する電池加熱装置であって、負の温度抵抗特性を有すると共に、通電により発熱する抵抗部材１０１を含んで構成される加熱部１０を有し、加熱部１０を、抵抗部材１０１の熱が蓄電池４に移動するように蓄電池４と熱的に接触して配置し、複数の電池セル４０のうちいずれか１つに電気的に直列に接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の電池セルを電気的に直列接続した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、蓄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、電気ヒータ（抵抗体）によって、蓄電池を加熱する電池加熱装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

具体的には、特許文献１では、温度の上昇に伴って電気抵抗が小さくなる特性（負の温度抵抗特性）を有し、通電により発熱する抵抗体を蓄電池に熱的に接触させることで、抵抗体の熱によって蓄電池を加熱する構成としている。

このような構成を備える電池加熱装置では、蓄電池や抵抗体の温度が低くなる条件（例えば、低温環境下）では、抵抗体の抵抗が増大して抵抗体での発熱量が上昇するので、蓄電池を充分に加熱することができる。また、通電を継続することで抵抗体の温度が高くなると、抵抗体の抵抗が減少して抵抗体での発熱量が低下するので、抵抗体の熱によって蓄電池が過剰に加熱されることもない。

特開２００９−１１８７２９号公報

しかしながら、特許文献１では、蓄電池の各電池セルに対応して各電池セルの間に抵抗体を設ける構成としている。このため、各電池セルそれぞれにおいて、抵抗体へ電力供給するための配線等を設ける必要があり、蓄電池における電気的接続態様が複雑化してしまう。この結果、製造コストが増大するといった問題がある。

本発明は上記点に鑑みて、蓄電池における電気的接続態様の複雑化を抑制しつつ、蓄電池を適切に加熱することが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、充放電可能な複数の電池セル（４０）を電気的に直列接続して構成される蓄電池（４）を加熱する電池加熱装置であって、
負の温度抵抗特性を有すると共に、通電により発熱する抵抗部材（１０１）を含んで構成される加熱部（１０）を有し、加熱部（１０）は、抵抗部材（１０１）の熱が蓄電池（４）に移動するように蓄電池（４）と熱的に接触して配置され、複数の電池セル（４０）のうちいずれか１つに電気的に直列に接続されていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明では、充放電可能な複数の電池セル（４０）を電気的に直列接続して構成される蓄電池（４）を加熱する電池加熱装置であって、負の温度抵抗特性を有すると共に、通電により発熱する抵抗部材（１０１）を含んで構成される加熱部（１０）を有し、加熱部（１０）は、抵抗部材（１０１）の熱が蓄電池（４）に移動するように蓄電池（４）と熱的に接触して配置され、複数の電池セル（４０）間のうち、一箇所に電気的に直列に接続されていることを特徴とする。

これらによると、負の温度抵抗特性を有する抵抗部材（１０１）で構成される加熱部（１０）によって、蓄電池（４）を加熱するので、蓄電池（４）の温度が低くなる条件において、蓄電池（４）を充分に加熱することができる。加えて、加熱部（１０）を複数の電池セル（４０）のうちいずれか１つに電気的に直列に接続する構成としているので、従来の各電池セル（４０）それぞれに抵抗部材（１０１）を設ける構成に比べて、蓄電池（４）における電気的接続態様の複雑化を抑制することができる。

従って、蓄電池（４）の内部における電気的接続態様の複雑化を抑制しつつ、蓄電池（４）を適切に加熱することが可能となる。

ここで、請求項における「電気的に直列に接続される」とは、電池セル（４０）に対して直接的に直列接続される接続態様に限らず、電池セル（４０）に対して、配線やバスバーといった接続手段を介して間接的に直列接続される接続態様も含む意味である。

また、請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の電池加熱装置において、抵抗部材（１０１）は、蓄電池（４）における複数の電池セル（４０）に跨って熱的に接触するように配置された第１抵抗部（１０１ａ）を有して構成されていることを特徴とする。

これによると、抵抗部材（１０１）を構成する第１抵抗部（１０１ａ）を複数の電池セル（４０）に跨って配置する構成としているので、複数の電池セル（４０）に対応して配置する構成に比べて、簡素な構成とすることができる。

また、請求項４に記載の発明では、請求項１または２に記載の電池加熱装置において、抵抗部材（１０１）は、複数の電池セル（４０）に対応して設けられ、複数の電池セル（４０）に熱的に接触するように配置された複数の第２抵抗部（１０１ｂ）を有して構成されていることを特徴とする。

これによると、抵抗部材（１０１）を構成する複数の第２抵抗部（１０１ｂ）を各電池セル（４０）に対応して配置する構成としているので、各電池セル（４０）それぞれを適切に加熱することができる。

ところで、蓄電池（４）の放電時に蓄電池（４）および抵抗部材（１０１）の温度が低下している場合、抵抗部材（１０１）の抵抗値が高くなるので、蓄電池（４）における加熱部（１０）への放電量が増加し、加熱部（１０）以外の電気機器への放電量が減少してしまう虞がある。

そこで、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、加熱部（１０）に対して電気的に並列接続され、蓄電池（４）との導通を遮断可能な導通遮断手段（１１）を備え、導通遮断手段（１１）は、蓄電池（４）の充電時に導通遮断手段（１１）を通る電流を遮断し、蓄電池（４）の放電時に導通遮断手段（１１）を通る電流を許容するように構成されていることを特徴とする。

これによると、蓄電池（４）の放電時に蓄電池（４）および抵抗部材（１０１）の温度が低下している場合には、温度低下によって抵抗値が上昇した抵抗部材（１０１）よりも蓄電池（４）と導通する導通遮断手段（１１）側に電流が流れ易くなる。従って、蓄電池（４）の放電時に蓄電池（４）および抵抗部材（１０１）の温度が低下している場合における加熱部（１０）以外の電気機器への放電量の減少を抑制することが可能となる。

なお、蓄電池（４）の放電時に蓄電池（４）および抵抗部材（１０１）の温度が低下していない場合には、抵抗部材（１０１）の抵抗値が小さく、抵抗部材（１０１）にも電流が流れるが、抵抗部材（１０１）の電気抵抗が小さいため損失（発熱量）が小さく、加熱部（１０）以外への放電量の減少を抑制できると共に、蓄電池（４）が過剰に加熱されてしまうことを抑制することができる。

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を適用した燃料電池システムの全体構成図である。 第１実施形態の電池加熱装置の斜視図である。 第１実施形態の電池加熱装置の分解斜視図である。 第１実施形態の抵抗部材の温度抵抗特性を示す特性図である。 第１実施形態の制御装置が実行する制御処理の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態の電池加熱装置の分解斜視図である。 第３実施形態の電池加熱装置の斜視図である。 第３実施形態の加熱部の要部を示す斜視図である。 第３実施形態の加熱部の等価回路を示す回路図である。 第４実施形態の加熱部の要部を示す斜視図である。 第４実施形態の加熱部の等価回路を示す回路図である。 第５実施形態の電池加熱装置の模式的な分解斜視図である。 第５実施形態の電池加熱装置の変形例を説明する説明図である。 第５実施形態の電池加熱装置の変形例を説明する説明図である。 第５実施形態の電池加熱装置の変形例を説明する説明図である。

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５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を適用した燃料電池システムの全体構成図である。

燃料電池システムは、燃料ガスとしての水素と酸化剤ガスとしての空気（酸素）とを電気化学反応を利用して電気エネルギを出力する燃料電池（ＦＣ）２を備えている。本実施形態の燃料電池システムは、電気自動車の一種である燃料電池車両に適用している。

本実施形態の燃料電池２は、基本単位となる燃料電池セル（図示略）が複数枚積層されて構成されている。なお、本実施形態では、燃料電池２として固体高分子電解質型燃料電池を採用している。

燃料電池２に水素および空気が供給されると、各燃料電池セルでは、以下に示すように、水素と酸素とを電気化学反応させて、電気エネルギを出力する。

（負極側）Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−
（正極側）２Ｈ＋＋１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｈ２Ｏ
そして、燃料電池２から出力された電気エネルギは、蓄電池４や走行用インバータ５等の各種電気負荷へ供給される。なお、燃料電池２への水素および空気の供給量は、後述する制御装置７によって制御される。

燃料電池２には、ＤＣ−ＤＣコンバータ３を介して蓄電池４に接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ３は、燃料電池２から蓄電池４、或いは、蓄電池４から燃料電池２への電力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、昇降圧チョッパ回路で構成され、燃料電池２で発生した電力を蓄電池４に充電したり、蓄電池４に蓄えされた電力を燃料電池２や後述する走行用インバータ５に供給（放電）したりする装置である。なお、本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ３は、電圧の大きさに関わらず双方向に電力のやり取りが可能に構成されている。

蓄電池４は、充放電可能な二次電池であって、燃料電池２から供給された電力（電気エネルギ）や後述する走行用モータ６にて変換（回生）された電力（回生エネルギ）を蓄えると共に、蓄えた電力を車両用各種補機類等の電気負荷に供給する。蓄電池４としては、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。

蓄電池４は、基本単位となる板状またはフィルム状の複数の電池セル４０がバスバー４１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。複数の電池セル４０のうちいずれか１つの電池セルには、蓄電池４を加熱する電池加熱装置１の加熱部１０が電気的に直列接続されている。具体的には、本実施形態の加熱部１０は、蓄電池４における一端側に配置された電池セル４０に直列に接続されている。本実施形態の電池加熱装置１の詳細については後述する。

燃料電池２とＤＣ−ＤＣコンバータ３の間には、走行用インバータ５が接続されており、燃料電池２からの電力、或いは、蓄電池４からの電力が、ＤＣ−ＤＣコンバータ３を介して走行用インバータ５に供給される。なお、走行用インバータ５は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３と蓄電池４との間に接続してもよい。

走行用インバータ５は、走行用モータ６を駆動させたり、走行用モータ６の駆動力を電力に回生させたりする制御回路である。本実施形態の走行用インバータ５は、三相インバータを採用しており、三相の交流電流を走行用モータ６に供給して、走行用モータ６の駆動を制御する。

走行用モータ６は、電気エネルギと機械エネルギを相互に変換するモータジェネレータＭＧであって、電気エネルギを出力軸の回転という機械エネルギに変換すると共に、出力軸の回転（機械エネルギ）を電気エネルギに変換する発電機としての機能を有する。

ここで、本実施形態では、蓄電池４から走行用インバータ５に電力を供給することが可能な構成としている。このため、例えば、車両の急加速時等のように負荷変動が大きく、走行用モータ６で必要とされる電力が増大する状況において、燃料電池２および蓄電池４それぞれから走行用インバータ５への電力供給を行うことができる。

次に、本実施形態の電池加熱装置１について図２〜図４に基づいて説明する。図２は、本実施形態の蓄電池４を含む電池加熱装置１の斜視図であり、図３は、本実施形態の電池加熱装置１の分解斜視図である。

本実施形態の電池加熱装置１は、図２および図３に示すように、蓄電池４を加熱する加熱部１０、加熱部１０に電気的に並列接続されたダイオード１１を有して構成されている。

本実施形態の加熱部１０は、通電により発熱する板状またはフィルム状の抵抗部材１０１、抵抗部材１０１における厚み方向に平行な両端面に接続される一対の電極１０２、１０３、抵抗部材１０１の両面に配置された一対の絶縁部材１０４、１０５等を有して構成されている。

抵抗部材１０１は、蓄電池４における複数の電池セル４０に跨って熱的に接触する第１抵抗部１０１ａを有している。本実施形態の第１抵抗部１０１ａは、各電池セル４０の外周面における底面側に対向する位置であって、各電池セル４０の底面に沿って延びるように配置されている。この第１抵抗部１０１ａは、負の温度抵抗特性（温度が上昇するにつれて抵抗値が減少する特性）を有すると共に、一対の電極１０２、１０３を介して通電されることで発熱する抵抗体で構成されている。

具体的には、第１抵抗部１０１ａは、遷移金属酸化物により構成される半導体であって、例えば、図４（ａ）に示す温度抵抗特性を有するＮＴＣサーミスタ（Negative Temperature Coefficient thermister）や、図４（ｂ）に示す温度抵抗特性を有するＣＴＲサーミスタ（Critical Temperature Coefficient thermister）を用いることができる。なお、図４は、本実施形態の抵抗部材１０１の温度抵抗特性を示す特性図である。

抵抗部材１０１は、一対の電極１０２、１０３のうち第１電極１０２を介して、蓄電池４の電池セル４０に直列に接続されると共に、他方の第２電極１０３を介してＤＣ−ＤＣコンバータ３に直列に接続されている。

一対の電極１０２、１０３は、各電池セル４０の並び方向に延びる棒形状とし、第１抵抗部１０１ａの面方向に電流が流れるように、第１抵抗部１０１ａをその厚み方向から見たとき、第１抵抗部１０１ａの長手方向に延びる互いに対向する外周縁部に接続されている。

一対の絶縁部材１０４、１０５は、各電池セル４０の底面と第１抵抗部１０１ａとの間に配置される上部絶縁部材１０４と、第１抵抗部１０１ａの上部絶縁部材１０４と対向する面の反対側の面に対向して配置される下部絶縁部材１０５とで構成されている。各絶縁部材１０４、１０５それぞれは、抵抗部材１０１と蓄電池４やその他の機器とを絶縁する部材であって、熱伝導率の高い材料（例えば、ポリイミド樹脂）で構成されている。

抵抗部材１０１は、第１抵抗部１０１ａに通電した際に発生した熱（ジュール熱）が、一対の絶縁部材１０４、１０５のうち、蓄電池４と間に配置される上部絶縁部材１０４を介して、蓄電池４に伝わる（移動する）ように、蓄電池４と熱的に接触して配置されている。

このように、負の温度抵抗特性を有する第１抵抗部１０１ａを含んで構成される抵抗部材１０１によって、蓄電池４を加熱することで、蓄電池４の温度が低くなる低温時に、第１抵抗部１０１ａの抵抗値が上昇するので、蓄電池４を充分に加熱することができる。

また、電池加熱装置１のダイオード１１は、特定の一方向への電流の流れを許容する整流作用を有する整流素子である。本実施形態のダイオード１１は、蓄電池４の充電時にダイオード１１を通る電流を遮断し、蓄電池４の放電時にダイオード１１を通る電流を許容するように構成されている。

このため、蓄電池４の充電時には、図３の破線矢印に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ３側に接続された第２電極１０３から第１抵抗部１０１ａの面方向へと電流が流れる。一方、蓄電池４の放電時には、図３の実線矢印に示すように、蓄電池４側に接続された第１電極１０２からダイオード１１へと電流が流れる。このように、ダイオード１１は、電流の導通を遮断可能な導通遮断手段として機能する。

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７は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよび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、出力側に接続される各種制御機器の作動を制御する。

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、走行用インバータ５、燃料電池２へ供給する水素流量を調整する水素流量調整手段（図示略）、燃料電池２へ供給する空気流量を調整する空気流量調整手段（図示略）を構成する各種アクチュエータ等がある。

制御装置７の入力側には、燃料電池２、蓄電池４の電池温度Ｔｂを検出する温度検出手段である電池温度センサ７１、加熱部１０の両端の電圧Ｖｂを検出する電圧検出手段である電圧センサ７２、加熱部１０を流れる電流Ｉｂを検出する電流検出手段である電流センサ７３が接続されている。制御装置７には、燃料電池２の要求電力信号や、電池温度センサ７１、電圧センサ７２、電流センサ７３の各検出信号が入力される。なお、通常は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３等に電流センサが搭載されているので、ＤＣ−ＤＣコンバータ等に搭載された電流センサの検出値を用いていてもよい。

次に、上記構成における本実施形態の電池加熱装置１の作動について図５に基づいて説明する。図５は、本実施形態の制御装置７が実行する電池加熱処理の流れを示すフローチャートである。なお、図５のフローチャートは、制御装置７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、燃料電池２の要求電力信号、および電池温度センサ７１、電圧センサ７２、電流センサ７３等の検出信号を読み込む（Ｓ１０）。続いて、電池温度センサ７１で検出した蓄電池４の電池温度Ｔｂが、予め設定された基準温度Ｔｏ以上であるか否かを判定する（Ｓ２０）。ここで、基準温度Ｔｏは、蓄電池４の充放電性能が充分に発揮可能な状態であると推定される下限温度であり、予め実験やシミュレーション等により設定される。なお、本実施形態では、基準温度Ｔｏを０℃に設定している。

Ｓ２０の判定処理の結果、蓄電池４の電池温度Ｔｂが基準温度Ｔｏ以上であると判定された場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）には、蓄電池４の充放電性能が低下する状態ではなく、蓄電池４を加熱する必要がないと判断できる。このため、蓄電池４の電池温度Ｔｂが基準温度Ｔｏ以上であると判定された場合、蓄電池４を加熱することなく、メインルーチンに戻る。

一方、Ｓ２０の判定処理の結果、蓄電池４の電池温度Ｔｂが基準温度Ｔｏよりも低いと判定された場合（Ｓ２０：ＮＯ）には、蓄電池４の充放電性能が低下する状態であり、蓄電池４を加熱する必要があると判断できる。このため、蓄電池４の電池温度Ｔｂが基準温度Ｔｏより低いと判定された場合、Ｓ３０に移行して電池加熱装置１による蓄電池４を加熱する加熱処理を行う。

Ｓ３０の処理では、蓄電池４の電池容量ＳＯＣ（State Of Charge）を算出し、算出した電池容量ＳＯＣに基づいて、蓄電池４の充放電パターンを設定する。なお、蓄電池４の電池容量ＳＯＣは、例えば、予め蓄電池４の状態（電池電圧、電流、および電池温度Ｔｂ）と、電池容量ＳＯＣとの関係を規定した制御マップを用いて算出することができる。

次に、Ｓ１０にて検出した各センサ７１〜７３の検出値に基づいて、加熱部１０の抵抗部材１０１に必要とされる必要電力量を算出し、蓄電池４の授受可能な電力量に対して、上述の必要電力量を加算する（Ｓ４０）。具体的には、加熱部１０の抵抗部材１０１に必要とされる必要電力量は、電池温度センサ７１の検出値（電池温度）および電池容量ＳＯＣから、蓄電池４および抵抗部材１０１に流れ得る最大電流量を算出し、電圧センサ７２、および電流センサ７３の検出値から抵抗部材１０１の抵抗値を算出する。そして、算出した最大電流量および抵抗部材１０１の抵抗値から加熱部１０における必要電力量を算出する。なお、加熱部１０における必要電力量に上限値を設けて、充放電時おいて過剰に電流が供給されることや、過剰な必要電力量が設定されることを抑制するようにしてもよい。

次に、ＤＣ−ＤＣコンバータ３を介して、燃料電池２と蓄電池４との間、および各種補機と蓄電池４との間で、Ｓ４０の処理で設定された充放電パターンに基づいて、パルス充放電を行う（Ｓ５０）。なお、パルス充放電は、所定周期で充電と休止、又は放電と休止を繰り返す充放電方式である。

次に、再び、電池温度センサ７１にて蓄電池４の電池温度Ｔｂを検出して、蓄電池４の電池温度Ｔｂが基準温度Ｔｏ以上であるか否かを判定する（Ｓ６０）。この判定処理の結果、蓄電池４の電池温度Ｔｂが基準温度Ｔｏ以上であると判定された場合（Ｓ６０：ＹＥＳ）には、パルス充放電を終了してメインルーチンに戻る。一方、蓄電池４の電池温度Ｔｂが基準温度Ｔｏより低いと判定された場合（Ｓ６０：ＮＯ）には、Ｓ４０に戻り、パルス充放電を継続する。

以上説明した本実施形態によると、負の温度抵抗特性を有する抵抗部材１０１で構成される加熱部１０によって、蓄電池４を加熱するので、蓄電池４の温度が低くなる条件において、蓄電池４を充分に加熱することができる。加えて、加熱部１０を複数の電池セル４０のうちいずれか１つに電気的に直列に接続する構成としているので、従来の各電池セル４０それぞれに抵抗部材１０１を設ける構成に比べて、蓄電池４における電気的接続態様の複雑化を抑制することができる。

従って、蓄電池４の内部における電気的接続態様の複雑化を抑制しつつ、蓄電池４を適切に加熱することが可能となる。

また、本実施形態では、抵抗部材１０１を構成する第１抵抗部１０１ａを複数の電池セル４０に跨って配置する構成としているので、複数の電池セル４０に対応して配置する構成に比べて、簡素な構成とすることができる。

さらに、本実施形態では、蓄電池４の放電時に蓄電池４および抵抗部材１０１の温度が低下している場合には、温度低下によって抵抗値が上昇した抵抗部材１０１よりも蓄電池４と導通する導通遮断手段であるダイオード１１側に電流が流れ易くなる。従って、蓄電池４の放電時に蓄電池４および抵抗部材１０１の温度が低下している場合における加熱部１０以外の電気機器への放電量の減少を抑制することが可能となる。

なお、蓄電池４の放電時に蓄電池４および抵抗部材１０１の温度が低下していない場合には、抵抗部材１０１の抵抗値が小さく、抵抗部材１０１にも電流が流れるが、抵抗部材１０１の電気抵抗は小さいため損失（発熱量）が小さく、加熱部１０以外への放電量の減少を抑制することができると共に、蓄電池４が過剰に加熱されることを抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図６に基づいて説明する。図６は、本実施形態の電池加熱装置１の分解斜視図である。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。

上述の第１実施形態では、加熱部１０の一対の電極１０２、１０３を、第１抵抗部１０１ａの面方向に電流が流れるように、第１抵抗部１０１ａをその厚み方向から見たとき、第１抵抗部１０１ａの互いに対向する外周縁部に接続している。

これに対し、本実施形態では、一対の電極１０２、１０３を、第１抵抗部１０１ａの面方向に延びる板状またはフィルム状とし、一対の絶縁部材１０４、１０５における第１抵抗部１０１ａの表面の対向面に設ける構成としている。

このため、本実施形態では、蓄電池４の充電時には、図６の破線矢印に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ３側に接続された第２電極１０３から第１抵抗部１０１ａの厚さ方向へと電流が流れる。一方、蓄電池４の放電時には、図４の実線矢印に示すように、蓄電池４側に接続された第１電極１０２からダイオード１１へと電流が流れる。

本実施形態の如く、加熱部１０における抵抗部材１０１を流れ電流の向きを抵抗部材１０１の厚み方向に流れるように構成してもよい。これによっても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図７〜図９に基づいて説明する。図７は、本実施形態に係る電池加熱装置１の斜視図であり、図８は、本実施形態に係る加熱部１０の要部を示す斜視図である。

上述の第１、第２実施形態では、加熱部１０の抵抗部材１０１を、蓄電池４における複数の電池セル４０に跨って熱的に接触するように配置された第１抵抗部１０１ａで構成している。

これに対して、本実施形態では、加熱部１０の抵抗部材１０１を、蓄電池４における複数の電池セル４０それぞれに熱的に接触するように配置された第２抵抗部１０１ｂで構成している。

具体的には、本実施形態の加熱部１０は、図７および図８に示すように、電池セル４０の並び方向に延びる板状の第３絶縁部材１０６と、電池セル４０の並び方向に直交する方向（電池セル４０の面方向）に延びる板状の第４絶縁部材１０７を有する。なお、第３、第４絶縁部材１０６、１０７それぞれは、絶縁体であって、熱伝導率の高い材料で構成されている。

第３絶縁部材１０６は、蓄電池４の底面側に配置され、第４絶縁部材１０７は、第３絶縁部材１０６を基板として櫛状に立設され、各電池セル４０の板面に対向するように配置されている。

また、第４絶縁部材１０７は、長手方向に対して直交方向の幅寸法が、第３絶縁部材１０６の長手方向の幅寸法よりも長くなっており、電池セル４０の並び方向から見たときに、電池セル４０の外周側から露出するように構成されている。すなわち、第４絶縁部材１０７には、電池セル４０の並び方向から見たときに、電池セル４０と重合する重合部および電池セル４０と重合しない非重合部が存在する。

この第４絶縁部材１０７における重合部には、各電池セル４０における互いに対向する対向面に熱的に接触するように第２抵抗部１０１ｂが配置されている。上述のように、第４絶縁部材１０７は、各電池セル４０の板面に対向するように配置されているので、第４絶縁部材１０７に配置された第２抵抗部１０１ｂは、蓄電池４における各電池セル４０に対応して配置されていることとなる。なお、第２抵抗部１０１ｂは、第１、第２実施形態で説明した第１抵抗部１０１ｂと同様の温度抵抗特性を有する構成としている。

また、第１電極１０２、および第２電極１０３は、電池セル４０の並び方向に延びる棒形状の一対の第１導電部１０２ａ、１０３ａと、第４絶縁部材１０７における非重合部に設けられた板状の一対の第２導電部１０２ｂ、１０３ｂとで構成されている。

なお、第１電極１０２を構成する第１導電部１０２ａと第２導電部１０２ｂとが互いに電気的に接続され、第２導電部１０２ｂは、第２抵抗部１０１ｂの面方向に電流が流れるように、第２抵抗部１０１ｂの外周縁部に接続されている。同様に、第２電極１０３を構成する第１導電部１０３ａと第２導電部１０３ｂとが互いに電気的に接続され、第２導電部１０３ｂは、第２抵抗部１０１ｂの面方向に電流が流れるように、第２抵抗部１０１ｂの外周縁部に接続されている。

図９は、本実施形態の加熱部１０の等価回路を示す回路図である。本実施形態の加熱部１０は、図９に示すように、第２抵抗部１０１ｂそれぞれが並列接続される構成となっている。なお、第２抵抗部１０１ｂには、ダイオード１１が並列に接続されている。

以上説明した本実施形態では、抵抗部材１０１を蓄電池４における各電池セル４０に対応して設けられ、各電池セル４０に熱的に接触するように配置された第２抵抗部１０１ｂで構成している。

このため、第１、第２実施形態の如く、抵抗部材１０１を蓄電池４における各電池セル４０に跨って配置する構成に比べて、抵抗部材１０１と電池セル４０との熱的な接触面積（伝熱面積）を増大させることができ、各電池セル４０を適切に加熱することが可能となる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図１０、図１１に基づいて説明する。図１０は、本実施形態の加熱部１０の要部を示す斜視図であり、図１１は、本実施形態の加熱部１０の等価回路を示す回路図である。

上述の第３実施形態では、加熱部１０における第２抵抗部１０１ｂそれぞれを並列接続する構成としている。

これに対して、本実施形態では、図１０に示すように、第１電極１０２および第２電極１０３における第１導電部１０２ａおよび第２導電部１０３ａを各電池セル４０に対応して分割することで、加熱部１０における第２抵抗部１０１ｂそれぞれを直列接続する構成としている。

本実施形態の如く、加熱部１０における第２抵抗部１０１ｂそれぞれを直列接続する構成とする場合には、各第２抵抗部１０１ｂに同等の電流が流れるので、各第２抵抗部１０１ｂにおいて温度分布が生じてしまうことを抑制することができる。

（第５実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図１２〜図１５に基づいて説明する。図１２は、本実施形態の電池加熱装置１の模式的な分解斜視図である。

上述の第１〜第４実施形態の電池加熱装置１は、板状またはフィルム状の複数の電池セル４０を直列に接続した蓄電池４を加熱する構成としている。これに対して、本実施形態の電池加熱装置１は、棒状の複数の電池セル４０を直列接続した蓄電池４を加熱する構成としている。

本実施形態の加熱部１０は、柔軟性を有し、形状を変形可能なように、フィルム状の１枚の抵抗部材１０１、フィルム状の一対の電極１０２、１０３、およびフィルム状の一対の絶縁部材１０４、１０５で構成されている。具体的には、図１２に示すように、複数の電池セル４０を棒状に直列接続した蓄電池４の外周を囲むように変形させた状態で配置されている。なお、一対の電極１０２、１０３は、蓄電池４における一端側に配置された電池セル４０に接続されている。

このように本実施形態では、加熱部１０の各構成をフィルム状としているので、棒状の電池セル４０を複数備える蓄電池４においても適切に加熱することができると共に、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

ここで、図１３〜図１５は、本実施形態の加熱部１０の変形例を説明する説明図である。

本実施形態では、一対の電極１０２、１０３を、蓄電池４における一端側に配置された電池セル４０に接続されているが、図１３に示すように、蓄電池における中央側に配置された電池セル４０のバスバー４１を介して直列に接続する構成としてもよい。

また、抵抗部材１０１は、柔軟性を有するものであれば、フィルム状に限らず、図１４に示すように、蛇行状に曲折された線状の抵抗体で構成してもよい。さらに、一対の電極１０２、１０３は、図１５に示すように、電流が抵抗部材１０１に均一に流れるように、抵抗部材１０１と同様の形状としてもよい。

なお、本実施形態では、柔軟性を有する加熱部１０にて、棒状の複数の電池セル４０を直列接続した蓄電池４を加熱する例を説明したが、柔軟性を有する加熱部１０にて、板状やフィルム状の電池セル４０を備える蓄電池４を加熱する構成としてもよい。

（他の実施形態）
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、抵抗部材１０１として、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を採用しているが、これに限定されない。抵抗部材１０１は、負の温度抵抗特性を有するものであれば、例えば、導電物質と絶縁物質とで構成される複合材料等で構成されていてもよい。

（２）上述の第１、第２実施形態では、抵抗部材１０１（第１抵抗部１０１ａ）を蓄電池４における複数の電池セル４０の下面側に配置しているが、第１抵抗部１０１ａは、複数の電池セル４０に跨って配置する構成であれば、例えば、電池セル４０の上面側や側面側に配置してもよい。

（３）上述の各実施形態では、蓄電池４における複数の電池セル４０のうち、並び方向の端部に設けた電池セル４０に加熱部１０を直列に接続する構成としているが、これに限定されない。加熱部１０は、複数の電池セル４０に直列に接続されていれば、複数の電池セル４０間のうち、一箇所に電気的に接続される構成としてもよい。例えば、加熱部１０を、各電池セル４０間を接続する各バスバー４１のうち、１つのバスバー４１に電気的に直列接続することができる。

（４）上述の各実施形態では、蓄電池４との導通を遮断する導通遮断手段をダイオード１１で構成したが、これに限らず、スイッチング素子、スイッチング素子の切替制御部にて導通遮断手段を構成してもよい。この場合、切替制御部にて、蓄電池４の充電時にスイッチング素子をオフして、蓄電池４との導通を遮断し、放電時にスイッチング素子をオンして蓄電池４との導通を許可するように構成すればよい。

（５）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４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４に限らず、他に用いられる蓄電池４を加熱する手段としてもよい。

１０ 加熱部
１０１ 抵抗部材
１０１ａ 第１抵抗部
１０１ｂ 第２抵抗部
１１ ダイオード（導通遮断手段）
４ 蓄電池
４０ 電池セル

Claims (5)

1. 充放電可能な複数の電池セル（４０）を電気的に直列接続して構成される蓄電池（４）を加熱する電池加熱装置であって、
   負の温度抵抗特性を有すると共に、通電により発熱する抵抗部材（１０１）を含んで構成される加熱部（１０）を有し、
   前記加熱部（１０）は、前記抵抗部材（１０１）の熱が前記蓄電池（４）に移動するように前記蓄電池（４）と熱的に接触して配置され、前記複数の電池セル（４０）のうちいずれか１つに電気的に直列に接続されていることを特徴とする電池加熱装置。
2. 充放電可能な複数の電池セル（４０）を電気的に直列接続して構成される蓄電池（４）を加熱する電池加熱装置であって、
   負の温度抵抗特性を有すると共に、通電により発熱する抵抗部材（１０１）を含んで構成される加熱部（１０）を有し、
   前記加熱部（１０）は、前記抵抗部材（１０１）の熱が前記蓄電池（４）に移動するように前記蓄電池（４）と熱的に接触して配置され、前記複数の電池セル（４０）間のうち、一箇所に電気的に直列に接続されていることを特徴とする電池加熱装置。
3. 前記抵抗部材（１０１）は、前記蓄電池（４）における前記複数の電池セル（４０）に跨って熱的に接触するように配置された第１抵抗部（１０１ａ）を有して構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電池加熱装置。
4. 前記抵抗部材（１０１）は、前記複数の電池セル（４０）に対応して設けられ、前記複数の電池セル（４０）に熱的に接触するように配置された複数の第２抵抗部（１０１ｂ）を有して構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電池加熱装置。
5. 前記加熱部（１０）に対して電気的に並列接続され、前記蓄電池（４）との導通を遮断可能な導通遮断手段（１１）を備え、
   前記導通遮断手段（１１）は、前記蓄電池（４）の充電時に前記導通遮断手段（１１）を通る電流を遮断し、前記蓄電池（４）の放電時に前記導通遮断手段（１１）を通る電流を許容するように構成さ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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