JP2017216099A - 車両の二次電池加温装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低温環境下の外部充電時に充電レートが低下することを防止する。【解決手段】車両の二次電池加温装置は、二次電池（リチウムイオン電池３）と、充電制御手段（コントローラ７）と、昇温手段（昇温デバイス６）と、を備える。昇温手段は、潜熱蓄熱材６２と、潜熱蓄熱材を加温するよう構成された電気ヒーター６３と、を有する。充電制御手段は、二次電池の温度が、所定の温度帯よりも低いときには、外部電源の電力を電気ヒーターに供給することによって、潜熱蓄熱材を通じて二次電池の温度を高めると共に、二次電池の温度が所定の温度帯以上になった後、電気ヒーターへの電力の供給を停止しかつ、外部電源の電力を二次電池に供給することによって二次電池の外部充電を開始する。【選択図】図１

Description

ここに開示する技術は、車両の二次電池加温装置に関する。

特許文献１には、外部電源の電力をバッテリに供給することによって、バッテリを外部充電するよう構成された車両の蓄電システムが記載されている。低温環境下の外部充電時には、バッテリの温度低下に伴い充電レートが下がるため、バッテリが充電不足になりやすい。そこで、このシステムは、バッテリを昇温させるヒーターを備えている。このシステムは、バッテリの温度が所定温度以下のときには、外部電源の電力の一部をヒーターに供給することによって、ヒーターによってバッテリを昇温しながら、バッテリを外部充電する。

特開２０１５−２２５７８２号公報

特許文献１に記載されているシステムにおいて、ヒーターへの電力供給がカットされる事態が発生すると、ヒーターへ供給していた電力がバッテリに供給され、バッテリに供給される充電電力が一時的に増えてしまう。このときに、バッテリのＳＯＣ（State Of Charge）が高い状態だと、バッテリの電圧が上限電圧を超えてしまって、バッテリの劣化を招く恐れがある。

そこで、このシステムでは、バッテリが低温でかつ、バッテリのＳＯＣが所定値よりも高いときには、バッテリのＳＯＣが所定値以下のときよりも、ヒーターへの供給電力を小さくすると共に、バッテリへの供給電力を小さくする。こうすることで、このシステムは、ヒーターへの電力供給がカットされても、バッテリの電圧が上限電圧を超えることを抑制している。

しかしながら、この構成は、バッテリへの供給電力が小さいため、バッテリの充電レートが下がってしまうという不都合がある。

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、低温環境下の外部充電時に充電レートが低下することを防止することにある。

ここに開示する技術は、車両の二次電池加温装置に係る。この装置は、車両に搭載した二次電池と、外部電源の電力によって前記二次電池を外部充電するよう構成された充電制御手段と、前記二次電池の温度を高めるよう構成された昇温手段と、を備え、前記昇温手段は、前記二次電池を覆いかつ、前記二次電池に熱を供給するよう構成された潜熱蓄熱材と、前記外部電源の電力によって前記潜熱蓄熱材を加温するよう構成された電気ヒーターと、を有する。

そして、前記充電制御手段は、前記二次電池の温度が、所定の温度帯よりも低いときには、前記外部電源の電力を前記電気ヒーターに供給することによって、前記潜熱蓄熱材を通じて前記二次電池の温度を高めると共に、前記二次電池の温度が前記所定の温度帯以上になった後、前記電気ヒーターへの電力の供給を停止しかつ、前記外部電源の電力を前記二次電池に供給することによって前記二次電池の外部充電を開始する。

ここで、車両は、二次電池の電力によってモーターが駆動することにより走行する、電気自動車（Electric Vehicle：ＥＶ）としてもよい。また、モーターと内燃機関であるエンジンとの双方を搭載した、いわゆる、ハイブリッド自動車（Hybrid Electric Vehicle：ＨＥＶ）としてもよい。ハイブリッド自動車のうちでも、外部電源によって二次電池を充電することが可能な、いわゆるプラグインハイブリッド自動車（Plug-in Hybrid Electric Vehicle：ＰＨＥＶ）とすればよい。尚、車両は、四輪自動車に限定されるものではない。

また、前記「所定の温度帯」は、二次電池の充電レートが低下しない温度を含む温度帯とすればよい。「温度帯」は、或る上限値と或る下限値との間の、所定の幅を有する温度範囲と定義してもよい。「二次電池の温度が、所定の温度帯よりも低いとき」は、二次電池の温度が、所定の温度帯の下限値よりも低いとき、と定義してもよい。また、「二次電池の温度が前記所定の温度帯以上に」なるとは、二次電池の温度が、所定の温度帯の下限値以上の温度になる、と定義してもよい。

前記の構成によると、充電制御手段は、二次電池の温度が、所定の温度帯よりも低いときには、昇温手段を利用して二次電池の昇温を行う。具体的には、外部電源の電力を電気ヒーターに供給することによって、二次電池を覆う潜熱蓄熱材を加温する。そして、その潜熱蓄熱材を通じて、二次電池の温度を高める。潜熱蓄熱材は、凝固温度においては温度が略一定になるため、二次電池を加熱し過ぎることが回避される。

二次電池を昇温している最中に、充電制御手段は、外部電源の電力を二次電池に供給しない。つまり、充電制御手段は、二次電池の外部充電を開始しない。

二次電池の温度が、所定の温度帯以上になれば、充電制御手段は、電気ヒーターへの電力の供給を停止しかつ、外部電源の電力を二次電池に供給する。このことによって、二次電池の外部充電が開始される。二次電池の温度が高いため、高い充電レートで外部充電を行うことが可能になる。

また、二次電池を外部充電しているときには、電気ヒーターへの電力供給を停止しているため、電気ヒーターへの電力供給がカットされる事態の発生が、未然に回避されている。そのため、電気ヒーターへの電力供給がカットされることを見越して、二次電池の充電レートを低くする必要がない。

こうして、低温環境下における外部充電時に、二次電池の充電不足が回避される。

前記の構成では、二次電池の外部充電時に、電気ヒーターは二次電池を加温しないものの、二次電池は、潜熱蓄熱材に覆われている。

ここで、前記潜熱蓄熱材は、前記所定の温度帯において凝固するよう構成されている、としてもよい。こうすることで、電気ヒーターによって加温される潜熱蓄熱材は、所定の温度帯において蓄熱することになる。そのため、低温環境下においても、二次電池の外部充電時に、潜熱蓄熱材は放熱することによって、二次電池の温度を所定の温度帯に長期間維持するようになる。二次電池の外部充電時に、電気ヒーターによって二次電池を加温しなくても、二次電池の温度が、長期間に亘って高く維持されるから、低温環境下における外部充電時に、二次電池の充電が不足してしまうことが回避される。

前記充電制御手段は、前記二次電池の外部充電中に、前記二次電池の温度が前記所定の温度帯よりも低くなったときには、前記二次電池の外部充電を中断すると共に、前記二次電池の温度が前記所定の温度帯以上となるまで、前記外部電源の電力を前記電気ヒーターに供給する、としてもよい。

二次電池の外部充電と、電気ヒーターによる二次電池の加温とを同時に行わないことによって、二次電池の充電レートを高くすることが可能になる。また、二次電池の温度が所定の温度帯以上となるまで、電気ヒーターによる加温を行えば、潜熱蓄熱材が、再び蓄熱をするため、二次電池の外部充電を再開した後、二次電池の温度が所定の温度帯に、長期間、維持される。

二次電池の外部充電と、電気ヒーターによる二次電池の加温とを切り替えることにより、二次電池を高い充電レートで充電することができるため、二次電池の高速充電が可能になる。

前記電気ヒーターは、前記潜熱蓄熱材の中に配設されている、としてもよい。こうすることで、潜熱蓄熱材は、電気ヒーターによって、直接的に加熱される。

前記昇温手段は、前記潜熱蓄熱材に対し熱伝達するよう設けられかつ、供給した液体が、前記所定の温度帯において蒸発するよう構成された蒸発槽を有し、前記電気ヒーターは、前記蒸発槽内に配設されている、としてもよい。

この構成によると、蒸発槽内に配設された電気ヒーターは、蒸発槽内に供給された液体を加熱する。蒸発槽は、所定の温度帯において液体が蒸発するように構成されている。例えば、蒸発槽内を、所定の温度帯において水が蒸発するような圧力に構成してもよい。こうして、蒸発槽の温度を、所定の温度帯で略一定に維持することが可能になるから、潜熱蓄熱材を介して、二次電池の温度を、所定の温度帯に維持することが可能になる。

前述したように、電気ヒーターによって、潜熱蓄熱材を直接的に加熱する構成においては、二次電池の温度を速やかに高めるべく電気ヒーターの温度を高くすると、潜熱蓄熱材の焦げを招く恐れがある。電気ヒーターによって、潜熱蓄熱材を直接的に加熱する構成は、二次電池の温度を速やかに高めることが難しい。

これに対し、電気ヒーターと潜熱蓄熱材との間に蒸発槽を介在させることによって、電気ヒーターの温度を高くことが可能になる。蒸発槽はまた、沸騰凝縮型の熱移送により、一度に大きな熱量を移動可能である。蒸発槽の温度を急速に高めて、潜熱蓄熱材及び二次電池の温度を、速やかに高めることが可能になる。このことは、二次電池の高速充電を可能にする。

前記二次電池は、電気的に互いに接続された複数の電池セルを有し、前記潜熱蓄熱材は、前記複数の電池セルにおいて、電気的に互いに接続された部分を除いた部位を覆い、前記昇温手段は、前記潜熱蓄熱材を覆う断熱筐体と、前記複数の電池セルにおいて、電気的に互いに接続された部分を、前記断熱筐体と共に覆う断熱蓋と、を有している、としてもよい。

こうすることで、潜熱蓄熱材及び電池セルと、外部環境とは、断熱筐体及び断熱蓋によって断熱される。これにより、電気ヒーターへの電力の供給が停止された後に、電池セルの温度が低下することが抑制される。

以上説明したように、前記の車両の二次電池加温装置によると、低温環境下の外部充電時に、高い充電レートで二次電池を外部充電することができる。

図１は、二次電池加温装置を搭載した車両システムの構成を示す図である。 図２は、昇温デバイスの構成を概念的に示す図である。 図３は、二次電池の外部充電時の制御手順を示すフローチャートである。 図４は、図２とは異なる昇温デバイスの構成を概念的に示す図である。

以下、ここに開示する車両の二次電池加温装置について、図面を参照しながら詳細に説明をする。尚、以下の説明は例示である。図1は、二次電池加温装置を搭載した車両システム１の構成を示している。この車両は、例えば四輪の電気自動車（Electric Vehicle：ＥＶ）である。尚、ここに開示する二次電池加温装置が搭載可能な車両は電気自動車に限らない。例えばプラグインハイブリッド自動車（Plug-in Hybrid Electric Vehicle：ＰＨＥＶ）であってもよい。また、四輪自動車に限定されない。

車両システム１は、モータージェネレータ２と、二次電池であるリチウムイオン電池３と、を備えている。モータージェネレータ２は、駆動輪２１に連結されている。リチウムイオン電池３は、モータージェネレータ２に電力を供給する。リチウムイオン電池３の容量は、比較的大きい。リチウムイオン電池３の電力供給を受けたモータージェネレータ２は、原動機として機能する。

モータージェネレータ２が駆動輪２１を駆動することによって、車両は走行する。モータージェネレータ２はまた、発電機としても機能する。モータージェネレータ２は、車両の減速走行時に発電を行う。リチウムイオン電池３は、モータージェネレータ２の発電電力によって回生充電される。

モータージェネレータ２と、リチウムイオン電池３との間には、インバータ２２が介設し蒸発槽６５０は、沸騰凝縮型の熱移送により、一度に大きな熱量を移動可能である。これによって、リチウムイオン電池３を急速に昇温することが可能になる。ている。インバータ２２は、モータージェネレータ２の駆動及び発電を制御する。

リチウムイオン電池３は、図示を省略する外部電源の電力によって外部充電が可能に構成されている。図示は省略するが、当該車両に、充電プラグが差し込まれるインレットを設けてもよい。また、非接触方式の充電システムを採用してもよい。

外部電源とリチウムイオン電池３との間には、交流−直流変換を行う電力変換器５１と、切替スイッチ５２とが介設している。切替スイッチ５２は、外部電源の電力の供給先を、リチウムイオン電池３と、後述する昇温デバイス６との間で切り替えるよう構成されている。

昇温デバイス６は、リチウムイオン電池３の温度が低いときに、リチウムイオン電池３の温度を高めるように構成されている。昇温デバイス６は、詳細は後述するが、例えば、−３０℃といった低温環境下の外部充電時に、リチウムイオン電池３の温度を高め、充電レートを高くする。

図２は、昇温デバイス６の構成を示している。図２において符号３１は、リチウムイオン電池３を構成する、複数の電池セルを示している。複数の電池セル３１は、電気的に、互いに接続されている。昇温デバイス６は、電池セル３１を覆うように設けられた断熱筐体６１及び断熱蓋６１１と、断熱筐体６１内に充填され、それによって電池セル３１を覆うように設けられた潜熱蓄熱材６２と、断熱筐体６１内に配設された電気ヒーター６３とを有している。

各電池セル３１は、電気的に互いに接続される部分を除くほぼ全体が、断熱筐体６１及び潜熱蓄熱材６２に覆われている。各電池セル３１の電気的に互いに接続されている部分は、断熱蓋６１１と断熱筐体６１とに覆われている。こうすることにより、各電池セル３１と潜熱蓄熱材６２との間の熱伝達が良好になると共に、各電池セル３１と、断熱筐体６１及び断熱蓋６１１の外部との断熱性も良好になる。尚、図２は、昇温デバイス６の構成を概念的に示すものであり、昇温デバイス６の具体構成は、図２に示す構成に限定されるものではない。

潜熱蓄熱材６２は、所定の温度帯において凝固するように構成されている。所定の温度帯は、３０℃前後において設定された温度帯である。この温度帯は、リチウムイオン電池３の充電レートが低下しない温度帯である。３０℃前後の温度帯で凝固する潜熱蓄熱材６２は、例えば、パラフィン系潜熱蓄熱材とすることが可能である。潜熱蓄熱材６２は、電気ヒーター６３によって加熱されることにより、３０℃前後の温度帯において蓄熱をする。

昇温デバイス６は、電気ヒーター６３に通電することによって、潜熱蓄熱材６２を通じて、電池セル３１の温度を高める。電池セル３１の温度は、潜熱蓄熱材６２の凝固温度に一定に保たれる。潜熱蓄熱材６２を通じてリチウムイオン電池３を昇温することによって、リチウムイオン電池３を加熱し過ぎることが回避される。

リチウムイオン電池３の温度が所定の温度帯に至った状態で、電気ヒーター６３の通電を停止すると、潜熱蓄熱材６２及び電池セル３１と、外部環境とは、断熱筐体６１及び断熱蓋６１１によって断熱されているため、電池セル３１の温度低下が抑制される。また、電池セル３１の温度が下がろうとしても、潜熱蓄熱材６２の放熱により、電池セル３１の温度が、潜熱蓄熱材６２の凝固温度に保たれる。昇温デバイス６は、リチウムイオン電池３の温度を、所定の温度帯に、長時間維持する。

図１に戻り、車両システム１は、コントローラ７を備えている。コントローラ７は、インバータ２２の制御を通じて車両の走行制御を行うと共に、電力変換器５１及び切替スイッチ５２の制御を通じて、リチウムイオン電池３の外部充電を制御する。

リチウムイオン電池３には、電池の温度を検知する温度センサ７１が設けられている。温度センサ７１は、検知信号をコントローラ７に出力する。

図３は、コントローラ７が実行する、リチウムイオン電池３の外部充電の制御手順を示すフローチャートである。スタート後のステップＳ１で、コントローラ７は、外部充電が開始されたか否かを判定する。外部充電が開始されていないとき（ＮＯのとき）には、ステップＳ１を繰り返す。外部充電が開始されたとき（ＹＥＳのとき）には、ステップＳ２に移行する。

ステップＳ２で、コントローラ７は、リチウムイオン電池３のＳＯＣが、上限ＳＯＣに到達したか否かを判定する。リチウムイオン電池３のＳＯＣは、適宜の方法で、推定又は検知することが可能である。ステップＳ２でＮＯのときにはステップＳ３に移行し、ＹＥＳのときにはステップＳ６に移行する。ここでは、リチウムイオン電池３のＳＯＣが、上限ＳＯＣに到達していないとして、説明を続ける。

ステップＳ３で、コントローラ７は、温度センサ７１の検知信号に基づいて、リチウムイオン電池３の温度が、予め設定した所定値Ｔ１よりも低いか否かを判定する。所定値Ｔ１は、前述した、所定の温度帯における下限温度としてもよい。つまり、リチウムイオン電池３の温度が所定値Ｔ１よりも低いときには、リチウムイオン電池３の充電レートが低下する。尚、リチウムイオン電池３の温度が所定値Ｔ１よりも低い所定値Ｔ２よりも低くなると、リチウムイオン電池３の充電ができなくなる。

ステップＳ３で、リチウムイオン電池３の温度が、予め設定した所定値Ｔ１よりも低いとき（つまり、ＹＥＳのとき）には、ステップＳ４に移行する。低温環境下での外部充電時には、ステップＳ３の判定がＹＥＳとなる場合がある。

ステップＳ４で、コントローラ７は、切替スイッチ５２によって、外部電源の電力を、電気ヒーター６３に供給する。このときに、外部電源の電力を、リチウムイオン電池３には供給しない。つまり、リチウムイオン電池３の外部充電を開始する前に、リチウムイオン電池３の温度を高くする。

電気ヒーター６３を通電することによって、前述したように、潜熱蓄熱材６２を通じて、リチウムイオン電池３の電池セル３１が加熱される。潜熱蓄熱材６２は、所定の温度帯で溶融して熱エネルギを吸収する。このときに潜熱蓄熱材６２の温度は、所定の温度帯が略一定となって、電池セル３１を加温する。電池セル３１の過熱を防止しながら、電池セル３１及び潜熱蓄熱材６２の温度を、所定の温度帯にまで高めることが可能になる。

電池セル３１及び潜熱蓄熱材６２の温度が、所定の温度帯にまで高まれば、ステップＳ３の判定がＮＯになる。フローは、ステップＳ３からステップＳ５に移行する。コントローラ７は、充電制御を開始する。具体的には、切替スイッチ５２によって、外部電源の電力の供給先を、電気ヒーター６３からリチウムイオン電池３に切り替える。これにより、リチウムイオン電池３の外部充電が開始する。リチウムイオン電池３の温度が、所定の温度帯以上であるため、充電レートを高くすることが可能になる。

リチウムイオン電池３の外部充電時には、電気ヒーター６３による加熱は行わない。このため、電気ヒーター６３への電力供給がカットされる事態を見越して、バッテリへの供給電力を小さくする必要がない。従って、充電レートを高くすることが可能である。

電気ヒーター６３による加熱を行わないものの、図２に示すように、電池セル３１は、断熱筐体６１、断熱蓋６１１及び潜熱蓄熱材６２に覆われている。このため、電池セル３１の温度低下が抑制される。また、電池セル３１の温度が下がろうとしても、潜熱蓄熱材６２が熱エネルギを放出することで、電池セル３１の温度は、所定の温度帯で、長期間、維持される。低温環境下での外部充電時に、リチウムイオン電池３の温度が次第に低下をして、充電レートを下げざるを得ない状況が回避される。

また、充電が完了する前に、リチウムイオン電池３の温度が所定値Ｔ１よりも低くなったときには、フローは、ステップＳ３から、再びステップＳ４に移行することになる。この場合は、リチウムイオン電池３の外部充電を中断し、外部電源の電力を電気ヒーター６３に供給する。これにより、リチウムイオン電池３の温度が、再び、所定の温度帯にまで高められる。リチウムイオン電池３の温度が所定の温度帯にまで高まれば、フローは、ステップＳ３からステップＳ５に移行して、リチウムイオン電池３の外部充電が再開される。

リチウムイオン電池３のＳＯＣが、上限ＳＯＣに到達すれば、フローは、ステップＳ２からステップＳ６に移行する。ステップＳ６では、リチウムイオン電池３の外部充電が完了し、コントローラ７は、リチウムイオン電池３の保温制御を実行する。保温制御は、車両の次回始動時まで、リチウムイオン電池３の温度を所定の温度帯に維持する制御である。具体的にコントローラ７は、温度センサ７１の検知信号に基づいて、リチウムイオン電池３の温度が低下したときには、外部電源の電力を電気ヒーター６３に供給することにより、リチウムイオン電池３の昇温を行う。リチウムイオン電池３の温度が所定の温度帯になれば、電気ヒーター６３の通電を停止する。リチウムイオン電池３の温度を所定の温度帯に維持することによって、低温環境下においても、車両の始動を確実に行うことが可能になる。

尚、コントローラ７は、車両の走行中や停車中に、リチウムイオン電池３の温度が低下したときには、昇温デバイス６の電気ヒーター６３に通電をすることによって、リチウムイオン電池３の昇温を行う。例えば、減速回生の頻度が大きいときには、コントローラ７は、回生電力の一部を電気ヒーター６３に供給し、残りをリチウムイオン電池３に供給すればよい。尚、リチウムイオン電池３の昇温が不要なときには、回生電力は全てリチウムイオン電池３に供給される（但し、リチウムイオン電池３のＳＯＣの制限内で充電が行われる）。また、減速回生の頻度が小さいとき（例えば高速一定速での走行時等）には、リチウムイオン電池３の電力の一部を、昇温デバイス６の電気ヒーター６３に供給することによって、リチウムイオン電池３の温度を昇温させればよい。

このように、前記の構成の車両の二次電池加温装置によると、リチウムイオン電池３の温度が低いときには、外部電源の電力を電気ヒーター６３に供給することにより、リチウムイオン電池３の温度を高めてから外部充電を行うため、高い充電レートで外部充電を行うことが可能になる。

また、リチウムイオン電池３を外部充電しているときには、電気ヒーター６３への電力供給を停止しているため、電気ヒーター６３への電力供給がカットされることを見越して、リチウムイオン電池３の充電レートを低くする必要がない。

さらに、リチウムイオン電池３の電池セル３１が、潜熱蓄熱材６２、断熱筐体６１及び断熱蓋６１１によって覆われているため、リチウムイオン電池３の温度を、所定の温度帯で、長い時間に亘って維持することができ、電気ヒーター６３によって加温しなくても、高い充電レートで外部充電を継続することができる。

加えて、外部充電中にリチウムイオン電池３の温度が低下したときには、リチウムイオン電池３の外部充電を中断して、電気ヒーター６３によるリチウムイオン電池３の加温を行うことにより、高い充電レートでの外部充電を再開することが可能になる。

こうして、低温環境下における外部充電時に、リチウムイオン電池３の充電不足が回避される。

ここで、図２に示す昇温デバイス６では、電気ヒーター６３が潜熱蓄熱材６２の中に配設されている。電気ヒーター６３は、潜熱蓄熱材６２を直接、加熱する。この構成の昇温デバイス６では、リチウムイオン電池３の温度を早期に高めるべく、電気ヒーター６３の温度を高めようとしても、電気ヒーター６３に接触した潜熱蓄熱材６２を焦がす恐れがある。また、電気ヒーター６３を潜熱蓄熱材６２の中に配設する構成は、電気ヒーター６３が、潜熱蓄熱材６２に片当たりしているとき等には、潜熱蓄熱材６２の局所的な劣化を招く恐れもある。

図４は、これらの課題を解決する構成の昇温デバイス６を示している。この昇温デバイス６は、前記断熱筐体６１、断熱蓋６１１、潜熱蓄熱材６２及び電気ヒーター６３に加えて、蒸発槽６５０と、蒸発槽６５０に水を供給するよう構成された水循環経路６５と、を有している。

蒸発槽６５０は、潜熱蓄熱材６２に隣接している。蒸発槽６５０と潜熱蓄熱材６２とは、互いに熱伝達可能に接している。尚、図４の例では、蒸発槽６５０は、潜熱蓄熱材６２の下側に配設されているが、蒸発槽６５０と潜熱蓄熱材６２との相対位置は、図４の例に限らない。

電気ヒーター６３は、この構成の昇温デバイス６では、潜熱蓄熱材６２の中ではなく、蒸発槽６５０内に配設されている。

蒸発槽６５０内は、水が、所定の温度帯（前述したように３０℃前後の温度帯）で蒸発をするように、低圧に保たれている。蒸発槽６５０内に供給された水は、電気ヒーター６３によって加熱されることで蒸発をする。蒸発槽６５０は、その温度が、所定の温度帯に保たれるよう構成される。潜熱蓄熱材６２と蒸発槽６５０との伝熱面積を大きくすることによって、蒸発槽６５０から潜熱蓄熱材６２への伝熱量が増えるため、潜熱蓄熱材６２及びリチウムイオン電池３を速やかに昇温することが可能になる。

水循環経路６５は、蒸発槽６５０に水を供給すると共に、蒸発槽６５０から水蒸気を排出するように構成されている。水循環経路６５における水の供給側には、水を貯留する貯水槽６５１と、貯水槽６５１から蒸発槽６５０への水の供給を制御するポンプ６５２とが介設している。一方、水循環経路６５における水蒸気の排出側には、水循環経路６５を開閉する開閉バルブ６５３と、水蒸気を凝縮して水にするコンデンサ６５４とが介設している。コンデンサ６５４と貯水槽６５１とは互いに連通しており、コンデンサ６５４で凝縮した水は、貯水槽６５１に貯留される。

コントローラ７は、ポンプ６５２及び開閉バルブ６５３をそれぞれ制御する。

この構成の昇温デバイス６によって、リチウムイオン電池３の昇温をする場合、コントローラ７は、前述の通り、電気ヒーター６３に電力を供給すると共に、ポンプ６５２を駆動して、蒸発槽６５０内に、貯水槽６５１の水を供給する。蒸発槽６５０内に供給された水は、電気ヒーター６３によって加熱される。蒸発槽６５０内が、低圧状態に保たれているため、水は、所定の温度帯（つまり、３０℃前後）で蒸発をする。これにより、蒸発槽６５０内の温度が所定の温度帯となって、潜熱蓄熱材６２、及び、潜熱蓄熱材６２を通じてリチウムイオン電池３を加熱する。

蒸発槽６５０内で水が蒸発をすることに伴い、蒸発槽６５０内の圧力が高くなると、蒸発温度が高くなる。そのため、コントローラ７は、蒸発槽６５０内の圧力が低圧状態を維持するように、開閉バルブ６５３の開閉を行い、蒸発槽６５０内の水蒸気を排出させる。蒸発槽６５０内から排出された水蒸気は、コンデンサ６５４で凝縮し、凝縮した水は、貯水槽６５１に貯留される。また、コントローラ７は、蒸発槽６５０内の温度が所定の温度帯となるように、蒸発槽６５０内に水を適宜供給する。

蒸発槽６５０内への水の供給と、蒸発槽６５０内からの水蒸気の排出とを適宜調整することによって、蒸発槽６５０内の温度状態を、所定の温度帯に維持する。尚、水循環経路６５は、蒸発槽６５０内の余剰の水を排出して、貯水槽６５１内に戻すドレン通路６５５を有している。

この構成の昇温デバイス６では、電気ヒーター６３と潜熱蓄熱材６２とは直接に接触しないため、電気ヒーター６３の片当たりに伴う潜熱蓄熱材６２の局所的な劣化を回避することが可能になる。

また、電気ヒーター６３の温度を高くしても、図２に示す昇温デバイス６とは異なり、潜熱蓄熱材６２の焦げが生じない。

蒸発槽６５０は、沸騰凝縮型の熱移送により、一度に大きな熱量を移動可能である。これによって、リチウムイオン電池３を急速に昇温することが可能になる。

また、蒸発槽６５０は温度が略一定になるため、急速昇温であっても、潜熱蓄熱材６２及び電池セル３１を急激に過昇温することが防止される。

１ 車両システム
３ リチウムイオン電池（二次電池）
３１ 電池セル
６ 昇温デバイス（昇温手段）
６１ 断熱筐体
６１１ 断熱蓋
６２ 潜熱蓄熱材
６３ 電気ヒーター
６５０ 蒸発槽
７ コントローラ（充電制御手段）

そして、前記充電制御手段は、前記二次電池の温度が、所定の温度帯よりも低いときには、前記外部電源の電力を前記電気ヒーターに供給することによって、前記潜熱蓄熱材の温度及び前記潜熱蓄熱材を通じて前記二次電池の温度を高めると共に、前記二次電池の温度が前記所定の温度帯以上になった後、前記電気ヒーターへの電力の供給を停止しかつ、前記外部電源の電力を前記二次電池に供給することによって前記二次電池の外部充電を開始する。

ここで、前記潜熱蓄熱材は、前記所定の温度帯において凝固するよう構成されている。こうすることで、電気ヒーターによって加温される潜熱蓄熱材は、所定の温度帯において蓄熱することになる。そのため、低温環境下においても、二次電池の外部充電時に、潜熱蓄熱材は放熱することによって、二次電池の温度を所定の温度帯に長期間維持するようになる。二次電池の外部充電時に、電気ヒーターによって二次電池を加温しなくても、二次電池の温度が、長期間に亘って高く維持されるから、低温環境下における外部充電時に、二次電池の充電が不足してしまうことが回避される。

Claims (6)

1. 車両に搭載した二次電池と、
   外部電源の電力によって前記二次電池を外部充電するよう構成された充電制御手段と、
   前記二次電池の温度を高めるよう構成された昇温手段と、を備え、
   前記昇温手段は、前記二次電池を覆いかつ、前記二次電池に熱を供給するよう構成された潜熱蓄熱材と、前記外部電源の電力によって前記潜熱蓄熱材を加温するよう構成された電気ヒーターと、を有し、
   前記充電制御手段は、前記二次電池の温度が、所定の温度帯よりも低いときには、前記外部電源の電力を前記電気ヒーターに供給することによって、前記潜熱蓄熱材を通じて前記二次電池の温度を高めると共に、前記二次電池の温度が前記所定の温度帯以上になった後、前記電気ヒーターへの電力の供給を停止しかつ、前記外部電源の電力を前記二次電池に供給することによって前記二次電池の外部充電を開始する車両の二次電池加温装置。
2. 請求項１に記載の車両の二次電池加温装置において、
   前記潜熱蓄熱材は、前記所定の温度帯において凝固するよう構成されている車両の二次電池加温装置。
3. 請求項１又は２に記載の車両の二次電池加温装置において、
   前記充電制御手段は、前記二次電池の外部充電中に、前記二次電池の温度が前記所定の温度帯よりも低くなったときには、前記二次電池の外部充電を中断すると共に、前記二次電池の温度が前記所定の温度帯以上となるまで、前記外部電源の電力を前記電気ヒーターに供給する車両の二次電池加温装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の二次電池加温装置において、
   前記電気ヒーターは、前記潜熱蓄熱材の中に配設されている車両の二次電池加温装置。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の二次電池加温装置において、
   前記昇温手段は、前記潜熱蓄熱材に対し熱伝達するよう設けられかつ、供給した液体が、前記所定の温度帯において蒸発するよう構成された蒸発槽を有し、
   前記電気ヒーターは、前記蒸発槽内に配設されている車両の二次電池加温装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両の二次電池加温装置において、
   前記二次電池は、電気的に互いに接続された複数の電池セルを有し、
   前記潜熱蓄熱材は、前記複数の電池セルにおいて、電気的に互いに接続された部分を除いた部位を覆い、
   前記昇温手段は、前記潜熱蓄熱材を覆う断熱筐体と、前記複数の電池セルにおける電気的に互いに接続された部分を、前記断熱筐体と共に覆う断熱蓋と、を有している二次電池加温装置。

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