JP2015153719A - 電源システム、および車両 - Google Patents

Abstract

【課題】電池容量が小さい場合でも、リチウムイオン電池の温度を所定の温度範囲まで上昇させることができる電源システム、および車両を提供することである。
【解決手段】実施形態の電源システムは、リチウムイオン電池と、測定部と、制御部とを持つ。測定部は、前記リチウムイオン電池の温度を測定する。制御部は、前記測定部により測定された前記リチウムイオン電池の温度が上昇して所定温度以上となるまで、前記リチウムイオン電池が充電と放電を繰り返し行うように、前記リチウムイオン電池を充電可能な充電部を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、電源システム、および車両に関する。

従来、リチウムイオン電池が種々の用途に用いられている。リチウムイオン電池は、所定の温度範囲で好適な性能を発揮するという性質を有している。しかしながら、従来の技術では、リチウムイオン電池の温度を所定の温度範囲まで上昇させることができない場合があった。

特開２００９−１４０７７１号公報

本発明が解決しようとする課題は、リチウムイオン電池の温度を所定の温度範囲まで上昇させることができる電源システム、および車両を提供することである。

実施形態の電源システムは、リチウムイオン電池と、測定部と、制御部とを持つ。測定部は、前記リチウムイオン電池の温度を測定する。制御部は、前記測定部により測定された前記リチウムイオン電池の温度が上昇して所定温度以上となるまで、前記リチウムイオン電池が充電と放電を繰り返し行うように、前記リチウムイオン電池を充電可能な充電部を制御する。

実施形態の電源システム５０が搭載された車両１の機能構成例を示す図である。 リチウムイオン電池（１）、リチウムイオン電池（２）、および鉛蓄電池の充電受け入れ速度の比較結果の一例を示す図である。 スイッチ部７０の構成と、周辺機器との接続関係の一例を示す図である。 バッテリ制御部８０により実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。 充放電の繰り返し制御が実行される結果として現れるリチウムイオン電池６０の充電率と温度の時間的変化の一例を示す図である。 リチウムイオン電池（１）とリチウムイオン電池（２）の双方に対して充放電の繰り返し制御を行った場合における、それぞれが充放電する電流の変化と温度の変化の一例を示す図である。 充放電の繰り返し制御が実行される結果として現れるリチウムイオン電池６０の充電率と温度の時間的変化の他の例を示す図である。

以下、実施形態の電源システム、および車両を、図面を参照して説明する。図１は、実施形態の電源システム５０が搭載された車両１の機能構成例を示す図である。車両１は、例えば、エンジン１０と、オルタネータ１２と、スタータモータ１４と、鉛蓄電池１６と、変速機１８と、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０と、アクセル開度センサ２２と、ブレーキセンサ２４と、シフト位置センサ２６と、車速センサ２８と、車軸３０と、補機４０と、電源システム５０とを備える。

エンジン１０は、ガソリン等の炭化水素系の燃料を内部で燃焼させることによって動力を出力する。エンジン１０の出力する動力は、変速機１８や図示しないクラッチ、デファレンシャルギヤ等を介して車軸３０に出力される。オルタネータ１２は、エンジン１０の出力する動力を用いて発電したり、車両１の減速時に車軸３０から入力される動力を用いて発電（回生）したりする。オルタネータ１２の発電した電力は、鉛蓄電池１６やリチウムイオン電池６０を充電するのに用いられる。スタータモータ１４は、エンジン１０が停止している状態においてエンジンＥＣＵ２０により駆動されてクランキング動作を行い、エンジン１０を始動させる。鉛蓄電池１６は、スタータモータ１４やエンジンＥＣＵ２０、バッテリ制御部８０等の各種ＥＣＵ、その他の補機に電力を供給する。スタータモータ１４の駆動は、例えば、イグニッションオンされた直後には鉛蓄電池１６から電力供給されることで行われ、その後、アイドリングストップ状態からの復帰にはリチウムイオン電池６０から電力供給されることで行われる。

なお、エンジン１０、オルタネータ１２、スタータモータ１４は、入出力軸が直接または間接的に連結されていればよく、図１に示す並び順は、これらの連結態様を特定するものではない。また、図示を省略したが、鉛蓄電池１６にも各種センサが取り付けられ、その出力値がバッテリ制御部８０（または鉛蓄電池１６専用のＥＣＵ）に入力される構成であってよい。

エンジンＥＣＵ２０は、アクセル開度センサ２２、ブレーキセンサ２４、シフト位置センサ２６、車速センサ２８等から入力される値に基づいて、エンジン１０、オルタネータ１２、スタータモータ１４の制御を行う。エンジンＥＣＵ２０は、例えば、アクセル開度センサ２２とシフト位置センサ２６、車速センサ２８から入力される値に基づいて、エンジン１０のスロットル開度を調整したり、点火時期を適切に調整する制御を行う。また、エンジンＥＣＵ２０は、車両１の走行状態や鉛蓄電池１６の充電率に基づいて、オルタネータ１２のオン／オフ制御を行う。エンジンＥＣＵ２０は、例えば、車両１が加速する際にはオルタネータ１２をオフ状態にし、それ以外の場面では、鉛蓄電池１６の充電率が所定値を下回ったときにオルタネータ１２をオン状態にするといった制御を行う。

また、エンジンＥＣＵ２０は、例えば、車速センサ２８から入力される値と、アクセル開度センサ２２から入力される値が共に微小値未満（ゼロとみなされる値）である場合に、エンジン１０を停止させる制御（アイドリングストップ制御）を行う。エンジンＥＣＵ２０は、アイドリングストップ制御によりエンジン１０が停止した状態において、例えばアクセル開度センサ２２から入力される値が所定値を上回った場合には、スタータモータ１４を駆動してエンジン１０を始動させる。

本実施形態における補機４０は、ユーザが操作することなしに給電が開始されて動作しても問題とならない機器であって、車両１の走行駆動制御に無関係な機器であることが望ましい。補機４０としては、例えば、寒冷地用に特に使用されるエンジン始動直後の暖房性能を向上させるためのヒーター、ウィンドシールドのデフォッガ、シートヒーター等が挙げられる。本実施形態の電源システム５０は、リチウムイオン電池６０の温度が低いときに所望の温度まで上昇させることを目的の１つとしている。すなわち、本実施形態は、特に、車両１が寒冷地で使用される場合に効果を発揮するものである。従って、リチウムイオン電池６０の温度上昇制御に伴って、車両１全体の温度を上昇させることができれば、乗員に快適な環境を提供したり、ウィンドシールドの曇りや氷結を取り除くことができるといった付随的な効果を得ることができる。

以下、電源システム５０について説明する。電源システム５０は、リチウムイオン電池６０と、温度センサ６２と、電流センサ６４と、電圧センサ６６と、スイッチ部７０と、バッテリ制御部８０とを備える。

リチウムイオン電池６０は、好ましくは、正極側にマンガンを、負極側にチタン酸リチウムを、それぞれ用いたリチウムイオン電池である。リチウムイオン電池６０を、このような態様とすることにより、充電の受け入れ速度を向上させると共に、リチウムの析出により内部短絡が生じる可能性を低減することができる。リチウムイオン電池６０は、正極と負極とがセパレータを挟んで対向する構造を複数積層しており、複数の正極に接続された正極端子と、複数の負極に接続された負極端子と、ガス排出弁が筐体表面に設けられている。また、リチウムイオン電池６０は、正極にリチウム金属酸化物を、負極にグラファイトなどの炭素材を用いたリチウムイオン電池であってもよい。

図２は、正極側にマンガンを、負極側にチタン酸リチウムを、それぞれ用いたリチウムイオン電池（１）、正極にリチウム金属酸化物を、負極にグラファイトなどの炭素材を用いたリチウムイオン電池（２）、および鉛蓄電池の充電受け入れ速度の比較結果の一例を示す図である。図示するように、リチウムイオン電池は、充電抵抗が小さいこと等に起因して、鉛蓄電池に比して充電率の上昇速度（充電受け入れ速度）が高い。従って、リチウムイオン電池は鉛蓄電池に比して急速に電力を受け入れることが可能である。とりわけ、リチウムイオン電池（１）は、リチウムイオン電池（２）と比較しても充電受け入れ速度が高い。

この結果、リチウムイオン電池６０は、車両１が減速・停止する際の回生エネルギーを速やかに蓄えることができる。このような特性により、電源システム５０は、車両１のアイドリングストップ制御を好適にサポートすることができる。アイドリングストップ制御が実行される直前には、車両１が減速・停止する期間が存在するため、その期間で回生エネルギーを十分に蓄えておけば、エンジン１０の停止期間における補機４０への電力供給や、エンジン１０を始動する際にスタータモータ１４を駆動する電力の供給を、リチウムイオン電池６０から行うことができる。その結果、主電源系である鉛蓄電池１６は、エンジンＥＣＵ２０等に対して安定的に電力を供給することができるため、車両１全体の電力供給を安定化させることができる。

温度センサ６２、電流センサ６４、電圧センサ６６は、それぞれ、リチウムイオン電池６０の温度、充放電電流値、正極端子と負極端子の間の電圧を測定し、測定結果をバッテリ制御部８０に出力する。温度センサ６２は、サーミスタ等で構成される。これらのセンサの測定値は、例えばバッテリ制御部８０によって所定周期（例えば数［ｍｓ］〜数十［ｍｓ］程度）でサンプリングされる。

図３は、スイッチ部７０の構成と、周辺機器との接続関係の一例を示す図である。スイッチ部７０は、第１スイッチ７１と、第２スイッチ７２と、ＭＯＳＦＥＴ（Metal―Oxide―Semiconductor Field―Effect Transistor）７３とを備える。スイッチ部７０の各構成要素は、例えばバッテリ制御部８０により制御される。

第１スイッチ７１は、オルタネータ１２および鉛蓄電池１６により構成される主電源系と、補助電源であるリチウムイオン電池６０とを導通状態または遮断状態にする。第２スイッチ７２は、リチウムイオン電池６０と補機４０とを導通状態または遮断状態にする。第２スイッチ７２は、補機４０が内蔵する電源スイッチであってもよい。電源システム５０がオン／オフ制御を行う補機４０は、複数の機器群であってよく、この場合、第２スイッチ７２は、複数の機器群を個別にオン／オフするためのスイッチ群であってよい。以下、補機４０が複数の機器群であり、第２スイッチ７２がスイッチ群であることを前提として説明する。

ＭＯＳＦＥＴ７３は、電圧印加によってオン状態にされたときに、リチウムイオン電池６０から主電源系へ流れる電流を許容する。図中、矢印Ａは、リチウムイオン電池６０が充電されるときに、オルタネータ１２または鉛蓄電池１６からリチウムイオン電池６０に流れる電流を示している。図中矢印Ｂは、スタータモータ１４が駆動されるときに、リチウムイオン電池６０からスタータモータ１４に流れる電流を示している。図中、矢印Ｃは、リチウムイオン電池６０から補機４０に流れる電流を示している。

バッテリ制御部８０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ、ＲＯＭやＲＡＭ、フラッシュメモリ等の記憶部、入出力インターフェース等がバスを介して接続された構成を有している。バッテリ制御部８０は、例えば車両用の通信プロトコルが実行される通信線を介して、エンジンＥＣＵ２０との間で通信を行う。バッテリ制御部８０は、例えば、記憶部に記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することにより、以下の制御を行う。なお、これに代えてバッテリ制御部８０は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェアによって以下の制御を行うものであってよい。

バッテリ制御部８０は、例えば電流センサ６４により測定された充放電電流値を積算することで、リチウムイオン電池６０の充電率を時々刻々と計算する。これに代えて、バッテリ制御部８０は、電圧センサ６６により測定されたリチウムイオン電池６０の端子間電圧から、簡易的にリチウムイオン電池６０の充電率を計算してもよい。

図４は、バッテリ制御部８０により実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、例えば車両１の始動時（イグニッションオンされたとき、或いはアクセサリオンされたとき）等に実行され、或いは定期的に（例えば１時間おきに）実行される。

まず、バッテリ制御部８０は、温度センサ６２により測定されたリチウムイオン電池６０の温度Ｔを参照し、温度Ｔが所定温度Ｔ１未満であるか否かを判定する（ステップＳ１００）。所定温度Ｔ１は、図２に示したリチウムイオン電池６０が充電受け入れ性能を十分に発揮できる温度であり、予め実験等により求められ、バッテリ制御部８０のＲＯＭ等に格納されている。リチウムイオン電池６０は、所望の温度範囲（例えば摂氏３５度〜摂氏４５度程度）において、充電受け入れ性能を十分に発揮できる性質を有している。従って、所定温度Ｔ１は、上記温度範囲の下限付近に設定すると好適である。温度Ｔが所定温度Ｔ１以上である場合、バッテリ制御部８０は、本フローチャートの処理を終了する。

温度Ｔが所定温度Ｔ１以上であった場合、バッテリ制御部８０は、本フローチャートの処理を終了する。温度Ｔが所定温度Ｔ１未満であった場合、バッテリ制御部８０は、リチウムイオン電池６０の充電率が第１の基準値Ｓ１（例えば、９０［％］程度）以上となるまで、第１スイッチ７１を通電状態とし、リチウムイオン電池６０を充電する（ステップＳ１０２、Ｓ１０４）。このとき、リチウムイオン電池６０の充電電圧は、セル設計電圧の上限（「所定電圧」の一例である）を超えないように、予め図示しない充電回路等によって調整されている。この上限は、リチウムイオン電池６０が定格電圧１２［Ｖ］、２４［Ｖ］、４８［Ｖ］等の電池である場合、定格電圧に数［Ｖ］程度を加算した程度とすると好適である。これによって、リチウムイオン電池６０の寿命が短くなるのを抑制することができる。

充電率が第１の基準値Ｓ１以上となると、バッテリ制御部８０は、温度センサ６２により測定されたリチウムイオン電池６０の温度Ｔが所定温度Ｔ１以上となったか否かを判定する（ステップＳ１０６）。リチウムイオン電池６０の温度Ｔが所定温度Ｔ１以上となった場合、バッテリ制御部８０は、充放電の繰り返し制御を終了して定常制御に移行すると共に（ステップＳ１０８）、アイドリングストップ制御を許可する信号をエンジンＥＣＵ２０に送信する（ステップＳ１１０）。

定常制御では、鉛蓄電池１６の充電率とリチウムイオン電池６０の充電率を比較し、エンジンＥＣＵ２０との通信により得られた情報を加味して、適宜、充電や放電が行われる。また、定常制御において、バッテリ制御部８０は、図４で説明する充放電の繰り返し制御よりも長い周期で、充電と放電が繰り返されるように制御してもよい。このような定常制御によって、リチウムイオン電池６０の温度が高温になり過ぎるのを防止することができ、リチウムイオン電池６０の寿命が短くなるのを抑制することができる。

リチウムイオン電池６０の温度Ｔが所定温度Ｔ１未満であった場合、バッテリ制御部８０は、リチウムイオン電池６０の温度Ｔと、補機４０を最大限に駆動した場合に、リチウムイオン電池６０の次の放電によって上昇すると見込まれる温度上昇値Ｔ＊との合計を、上限温度Ｔ２と比較する。上限温度Ｔ２は、所定温度Ｔ１よりも高い温度であり、リチウムイオン電池６０が充電受け入れ性能を十分に発揮できる温度範囲の上限付近、または上限よりも高い温度である。また、温度上昇値Ｔ＊は、補機４０を最大限に駆動した場合に、以下に説明するステップＳ１１４、Ｓ１１６の処理によって上昇すると見込まれるリチウムイオン電池６０の温度である。温度上昇値Ｔ＊は、例えば実験等によって予め求められ、バッテリ制御部８０のＲＯＭ等に格納されている。

そして、バッテリ制御部８０は、比較結果に基づいて、補機４０の電力消費量を決定する（ステップＳ１１２）。バッテリ制御部８０は、スイッチ群である第２スイッチ７２のうち何個のスイッチを、或いはどのスイッチを導通状態とするかを決定することで、補機４０の電力消費量を決定する。

例えば、バッテリ制御部８０は、温度Ｔと温度上昇値Ｔ＊との合計が上限温度Ｔ２を超える場合には、第２スイッチ７２のうち一部のスイッチのみ導通状態にし、温度Ｔと温度上昇値Ｔ＊との合計が上限温度Ｔ２を超えない場合には、第２スイッチ７２の全てのスイッチを導通状態にすると決定する。これによって、電源システム５０は、電極構成材等が予期せぬ高温によって破損・劣化等すること、すなわち局所発熱による破損等を防止することができる。

なお、補機４０が単独の機器であり、消費電力を調整可能でない場合、バッテリ制御部８０は、温度Ｔと温度上昇値Ｔ＊との合計が上限温度Ｔ２を超える場合に、ステップＳ１１４に進まずに定常制御に移行するようにしてよい。係る制御によっても、電源システム５０は、局所発熱による破損等を防止することができる。

次に、バッテリ制御部８０は、リチウムイオン電池６０の充電率が第２の基準値Ｓ２（例えば、４０［％］程度）未満となるまで、第１スイッチ７１を遮断状態とすると共に、第２スイッチ７２のうちステップＳ１１２で決定したスイッチを導通状態とし、リチウムイオン電池６０を放電させて補機４０に電力供給させる（ステップＳ１１４、Ｓ１１６）。

充電率が第２の基準値Ｓ２未満となると、バッテリ制御部８０は、温度センサ６２により測定されたリチウムイオン電池６０の温度Ｔが所定温度Ｔ１以上となったか否かを判定する（ステップＳ１１８）。リチウムイオン電池６０の温度Ｔが所定温度Ｔ１以上となった場合、バッテリ制御部８０は、充放電の繰り返し制御を終了して定常制御に移行すると共に（ステップＳ１０８）、アイドリングストップ制御を許可する信号をエンジンＥＣＵ２０に送信する（ステップＳ１１０）。リチウムイオン電池６０の温度Ｔが所定温度Ｔ１以上とならなかった場合、バッテリ制御部８０は、ステップＳ１０２に処理を戻す。このような処理によって、リチウムイオン電池６０の温度が上昇して所定温度以上となるまで、リチウムイオン電池６０が充電と放電を繰り返し行うように制御される。

図５は、充放電の繰り返し制御が実行される結果として現れるリチウムイオン電池６０の充電率と温度の時間的変化の一例を示す図である。図中、リチウムイオン電池６０の温度が所定温度Ｔ１以上となる時刻（３）までの間、充放電の繰り返し制御が行われ、リチウムイオン電池６０の充電率がＳ１とＳ２の間を繰り返し上下する。これによって、リチウムイオン電池６０の内部抵抗を電流が流れることで発熱が生じ、リチウムイオン電池６０の温度が所定温度Ｔ１以上まで上昇する。

ここで、リチウムイオン電池６０の充電容量が十分に大きければ、充電のみ、或いは発電のみ行うことで、リチウムイオン電池６０の温度を所定温度Ｔ１以上まで上昇させることは理論上、可能である。しかしながら、車載用途等に用いられるリチウムイオン電池は重量やサイズ、コストに制約があり、１回の充電または放電では温度を十分に上昇させることができない場合がある。また、リチウムイオン電池６０を暖めるためのヒーターを備える構成とした場合、重量やサイズ、コストが上昇し、現実に実装するのは困難である。

これに対し、本実施例の電源システム５０によれば、バッテリ制御部８０が、リチウムイオン電池６０の温度が上昇して所定温度Ｔ１以上となるまでリチウムイオン電池６０が充電と放電を繰り返し行うようにスイッチ部７０等を制御するため、リチウムイオン電池６０の充電容量に拘わらず、リチウムイオン電池６０の温度を所定の温度範囲まで上昇させることができる。

この結果、例えば寒冷地で車両１が使用される場合、車両１の始動直後にはリチウムイオン電池６０の温度Ｔが所定温度Ｔ１未満であっても、充放電の繰り返し制御が行われる結果、速やかに（例えば数［分］以内に）リチウムイオン電池６０の温度Ｔが所定温度Ｔ１以上まで上昇するように制御される。従って、車両１の運転が開始されて最初に信号待ち等で停止したときには、既にリチウムイオン電池６０の温度Ｔが所定温度Ｔ１以上となりアイドリングストップ制御が許可されているため、エンジン１０が自動的に停止するといった状況が予想される。これによって、車両１の停止時におけるガソリンの消費が抑制され、電源システム５０は、エネルギー消費の抑制に寄与することができる。

また、図５に示すように、バッテリ制御部８０は、リチウムイオン電池６０の放電時の電流が、充電時の電流よりも大きくなるように、スイッチ部７０や図示しないリチウムイオン電池６０の充電回路等を制御する。図中、期間（１）における充電率の変化率（傾き）が、期間（２）における充電率の変化率よりも大きいことが、係る制御の結果を表している。これによって、バッテリ制御部８０は、安全に充放電の繰り返し制御を行うことができる。二次電池は、高電圧で充電されると過大な電流が流れることで劣化する可能性が高まるが、放電する際の電流量には自ずと上限が存在し、リチウムイオン電池６０の性能以上の電流は流れにくいからである。

充放電の繰り返し制御を行う上でも、正極側にマンガンを、負極側にチタン酸リチウムを、それぞれ用いたリチウムイオン電池（１）は、正極にリチウム金属酸化物を、負極にグラファイトなどの炭素材を用いたリチウムイオン電池（２）よりも優位である。図６は、リチウムイオン電池（１）とリチウムイオン電池（２）の双方に対して充放電の繰り返し制御を行った場合における、それぞれが充放電する電流の変化と温度の変化の一例を示す図である。図中、Ｉ（１）はリチウムイオン電池（１）が充放電する電流を、Ｉ（２）はリチウムイオン電池（２）が充放電する電流を、Ｔ（１）はリチウムイオン電池（１）の温度変化を、Ｔ（２）はリチウムイオン電池（２）の温度変化を、それぞれ表している。リチウムイオン電池（２）は、特に低温時に電流がオーバーシュートし、負極の表面にリチウムが析出してデンドライトとなる可能性があるため、余り高い電圧をかけられない。この結果、リチウムイオン電池（２）が充放電する電流の最大値はリチウムイオン電池（１）よりも小さいものとなり、温度上昇もリチウムイオン電池（１）よりも緩やかになる。

上記実施形態において、スイッチ部７０を制御することによってリチウムイオン電池６０への充電のオン／オフ制御を行うものとしたが、バッテリ制御部８０は、オルタネータ１２に印加される電圧を調整する信号をエンジンＥＣＵ２０に出力する等、他の手法によりリチウムイオン電池６０への充電のオン／オフ制御を行ってもよい。

また、バッテリ制御部８０は、補機４０への通電のオン／オフ制御を行うことによりリチウムイオン電池６０の放電量を調整するのに代えて（または、加えて）、補機４０の制御量（ヒーターであれば発熱量）を増減することで、リチウムイオン電池６０の放電量を調整してもよい。また、補機４０への通電自体は常時行われ、バッテリ制御部８０が補機４０に対して動作指示信号を送出することで、補機４０の電力消費が変動し、それによってリチウムイオン電池６０の放電量が変動するように制御されてもよい。

なお、図５では、バッテリ制御部８０は、リチウムイオン電池６０の放電時の電流が、充電時の電流よりも大きくなるように、スイッチ部７０や図示しないリチウムイオン電池６０の充電回路等を制御するものとしたが、バッテリ制御部８０が制御可能な補機４０の電力消費が十分に大きくない場合や、図示しないリチウムイオン電池６０の充電回路の性能が高い場合には、リチウムイオン電池６０の充電時の電流が、放電時の電流よりも大きくなるように制御してもよい。図７は、充放電の繰り返し制御が実行される結果として現れるリチウムイオン電池６０の充電率と温度の時間的変化の他の例を示す図である。図中、期間（２）における充電率の変化率（傾き）が、期間（１）における充電率の変化率よりも大きいことが、係る制御の結果を表している。こうすれば、電源システム５０が搭載される車両の設計に合わせて、リチウムイオン電池６０の迅速な温度上昇を実現することができる。

上記実施形態において、温度センサ６２は「測定部」の一例であり、バッテリ制御部８０は「制御部」の一例であり、エンジンＥＣＵ２０は「制御部とは異なる制御主体」の一例であり、第１スイッチ７１は「スイッチ」の一例である。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、リチウムイオン電池６０の温度が上昇して所定温度Ｔ１以上となるまでリチウムイオン電池６０が充電と放電を繰り返し行うように制御するバッテリ制御部８０を持つことにより、リチウムイオン電池６０の温度を所定の温度範囲まで上昇させることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…車両、１０…エンジン、１２…オルタネータ、１４…スタータモータ、１６…鉛蓄電池、２０…エンジンＥＣＵ、４０…補機、５０…電源システム、６０…リチウムイオン電池、６２…温度センサ、６４…電流センサ、６６…電圧センサ、７０…スイッチ部、７１…第１スイッチ、８０…バッテリ制御部

Claims (11)

1. リチウムイオン電池と、
   前記リチウムイオン電池の温度を測定する測定部と、
   前記測定部により測定された前記リチウムイオン電池の温度が上昇して所定温度以上となるまで、前記リチウムイオン電池が充電と放電を繰り返し行うように、前記リチウムイオン電池を充電可能な充電部を制御する制御部と、
   を備える電源システム。
2. 前記制御部は、前記充電部に前記リチウムイオン電池を充電させることと、前記リチウムイオン電池から電力供給される補機に電力消費させることとを交互に行うことで、前記リチウムイオン電池が充電と放電を繰り返し行うように制御する、
   請求項１記載の電源システム。
3. 前記制御部は、前記リチウムイオン電池が充電と放電を繰り返し行うように制御する際に、前記リチウムイオン電池が充電されるときに前記リチウムイオン電池に流入する電流よりも、前記リチウムイオン電池が放電するときに前記リチウムイオン電池から流出する電流が大きくなるように制御する、
   請求項１または２記載の電源システム。
4. 前記制御部は、前記リチウムイオン電池が充電と放電を繰り返し行うように制御する際に、前記リチウムイオン電池が放電するときに前記リチウムイオン電池から流出する電流よりも、前記リチウムイオン電池が充電されるときに前記リチウムイオン電池へ流入する電流が大きくなるように制御する、
   請求項１または２記載の電源システム。
5. 前記充電部は、前記制御部とは異なる制御主体によって制御される発電機と、前記発電機と前記リチウムイオン電池との間に設けられたスイッチとを含み、
   前記制御部は、前記スイッチを通電状態にすることで、前記充電部に前記リチウムイオン電池の充電を行わせる、
   請求項１から４のうちいずれか１項記載の電源システム。
6. 前記制御部は、前記リチウムイオン電池が充電と放電を繰り返し行うように制御する際に、前記リチウムイオン電池の充電時には、充電電圧が所定電圧を超えないように制御し、前記リチウムイオン電池の放電時には、前記測定部により測定された前記リチウムイオン電池の温度が、前記所定温度よりも高い上限温度を超えないように制御する、
   請求項１から５のうちいずれか１項記載の電源システム。
7. 前記制御部は、前記測定部により測定された前記リチウムイオン電池の温度が上昇して所定温度に至ると、所定の動作を許可する信号を出力する、
   請求項１から６のうちいずれか１項記載の電源システム。
8. 前記制御部は、前記測定部により測定された前記リチウムイオン電池の温度が上昇して所定温度に至ると、前記所定の動作を許可する信号を出力すると共に、前記リチウムイオン電池の温度が上昇して所定温度に至る前の周期よりも長い周期で、前記リチウムイオン電池が充電と放電を繰り返し行うように制御する、
   請求項７記載の電源システム。
9. エンジンを備えた車両に搭載され、
   前記充電部は、前記エンジンの出力する動力、または前記車両の減速時に回生される電力を用いて前記リチウムイオン電池を充電し、
   前記所定の動作は、前記エンジンのアイドリングストップ動作である、
   請求項７または８記載の電源システム。
10. 前記リチウムイオン電池は、正極側にマンガンを、負極側にチタン酸リチウムを、それぞれ用いたリチウムイオン電池である、
    請求項１から９のうちいずれか１項記載の電源システム。
11. 請求項９に記載の電源システムが搭載された車両。

Images