JP2021118630A - バッテリ用サービスプラグ、バッテリ、及び電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】充電電力が外部から車両内に供給される場合のフェールセーフ設計の要求を満たしつつ、駆動用バッテリの短絡リスクや劣化を抑制することができるバッテリ用サービスプラグ、バッテリ及び電動車両を提供する。【解決手段】車両１０を駆動するモータ１１に電力を供給するバッテリ２０に着脱可能なサービスプラグ３１は、抵抗体Ｒ１を有し、外部電源装置１００から供給される電力をバッテリに供給するための車載充電器（充電制御部）１７とバッテリが接続されて構成されるバッテリ回路に着脱することでバッテリ回路を閉開可能である。サービスプラグの抵抗体は、充電制御部と接続されバッテリを昇温するためのヒータ４０の抵抗値より大きい抵抗値を有する。【選択図】図２

Description

本発明はバッテリ用サービスプラグ、バッテリ、及び電動車両に係り、詳しくは低温環境下で外部電源装置の電力を用いたバッテリの暖機を行う際にバッテリ保護ために使用するバッテリ用サービスプラグ、バッテリ、及び電動車両に関する。

電気自動車やハイブリッド自動車などの電動車両に搭載される駆動用バッテリとして、リチウムイオンバッテリやニッケル水素電池等のバッテリが知られている。

このようなバッテリでは、極低温環境下での課題が知られている。例えば、リチウムイオンバッテリは、摂氏マイナス１０〜マイナス３０度程度の極低温環境で充放電による通電を行った場合、リチウム金属が析出しやすくなりバッテリの劣化が促進され、また短絡のリスクが増加する。

このような課題を考慮し、例えば特許文献１においては、極低温環境下で駆動用バッテリを充電する場合、駆動用バッテリのメインコンタクタをオフとした上で、外部の充電装置等から供給される電力によりヒータを駆動し、駆動用バッテリが所定温度以上となってからメインコンタクタをオンにして充電を開始する技術が開示されている。

特開２０１５−４７０２７号公報

しかしながら近年、このような充電システムにおいては、フェールセーフ設計の観点から、高電圧である充電電力が外部から車両内に供給される場合に駆動用バッテリのメインコンタクタをオンとしておくことが要求されている。

具体的には、外部の充電装置から供給される電力によるバッテリ昇温のためのヒータ通電時であっても、例えば、高電圧回路上で短絡による発火が発生した際、駆動用バッテリから適宜放電し消火装置等の安全装置を作動させるために、メインコンタクタをオンにしておく必要がある。

一方、駆動用バッテリのメインコンタクタをオンとした場合、極低温環境下でのバッテリの内部抵抗値はヒータの抵抗値より低いため、外部電源装置から供給される電力はヒータのみならず、一定量駆動用バッテリにも供給される。そのため結果として、バッテリでの短絡リスクの増加やバッテリの劣化を招く虞がある。

以上から、本願の解決すべき課題は、充電電力が外部から車両内に供給される場合のフェールセーフ設計の要求を満たしつつ、駆動用バッテリの短絡リスクや劣化を抑制することができるバッテリ用サービスプラグ、バッテリ、及び電動車両を提供することとする。

本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様又は適用例として実現することができる。

（１）本適用例に係るバッテリ用サービスプラグは、車両を駆動するモータに電力を供給するバッテリに着脱可能なサービスプラグであって、外部電源装置から供給される電力を前記バッテリに供給するための充電制御部と前記バッテリが接続されて構成されるバッテリ回路に着脱することで前記バッテリ回路を閉開可能な抵抗体を備えるサービスプラグにおいて、前記抵抗体は、前記充電制御部と接続され前記バッテリを昇温するためのヒータの抵抗値より大きい抵抗値を有する。

すなわち、上記適用例に係るバッテリ用サービスプラグによれば、バッテリ用サービスプラグを有するバッテリに外部電源装置から充電するに際に外部電源装置の電力をヒータに通電させてバッテリを昇温させる場合において、ヒータと並列に接続されるバッテリ内にバッテリと直列となるようにバッテリ回路にヒータの抵抗値より大きい抵抗体を設けることができる。これにより、外部電源装置からバッテリへ流入する電流が制限され、特に極低温環境下ではバッテリの短絡リスクや劣化を防ぐことができるうえ、ヒータへより多くの電流が流れることによりバッテリを速やかに昇温できる。

（２）上記適用例に係るバッテリ用サービスプラグは、上記（１）において、前記抵抗体の抵抗値Ｒ_limitは、前記ヒータの抵抗値Ｒ_heaterと、前記ヒータに流入する電流値I_heaterと、前記バッテリに流入する最小電流値I_min、との関係が、
Ｒ_heater×I_heater／I_min＜Ｒ_limit
となる値を有してもよい。これにより、システム設計において、バッテリに流入する最小電流値I_minをバッテリ劣化の抑制ができる値に設定することにより、ヒータに流入する電流値I_heaterと、ヒータの抵抗値Ｒ_heaterとから、前記抵抗体の有する抵抗値Ｒ_limitの最低値を定めることができる。これにより、より確実に外部電源装置からバッテリへ流入する電流を制限することができる。

（３）上記適用例に係るバッテリ用サービスプラグは、上記（１）又は（２）において、前記抵抗体は、５０Ω以上の抵抗値を有してもよい。これにより、バッテリ充電速度とバッテリ劣化抑制のバランスをとることができる。

（４）上記適用例に係るバッテリ用サービスプラグは、上記（１）又は（２）において、前記抵抗体は、５００Ω以上の抵抗値を有してもよい。これにより、外部電源装置からバッテリへの流入電流をヒータへの流入電流よりさらに小さくすることができ、より確実にバッテリの短絡リスクや劣化を防ぐことができる。

（５）本適用例に係るバッテリは、上記（１）から（４）のいずれかのバッテリ用サービスプラグを備える。

すなわち、上記適用例に係るバッテリによれば、バッテリ用サービスプラグを有するバッテリに外部電源装置から充電するに際に外部電源装置の電力をヒータに通電させてバッテリを昇温させる場合において、ヒータと並列に接続されるバッテリ内に、バッテリ用サービスプラグを用いてバッテリと直列にヒータの抵抗値より大きい抵抗体を設けることができる。これにより、外部電源装置からの電流がバッテリへ流入するのが制限され、特に極低温環境下ではバッテリの短絡リスク増加や劣化を防ぐことができるうえ、ヒータへより多くの電流が流れることによりバッテリを速やかに昇温できる。

（６）上記適用例に係るバッテリは、上記（５）において、前記バッテリは、前記サービスプラグと嵌合可能なサービスプラグ接続部を有し、前記サービスプラグ接続部に前記サービスプラグが嵌合することで、前記バッテリ回路に抵抗体が装着されてもよい。これにより、ユーザ等はサービスプラグの交換を簡易に行うことができる。

（７）上記適用例に係る電動車両は、上記（５）又は（６）のバッテリと、前記外部電源装置から供給される電力を前記バッテリに供給するための前記充電制御部と、前記バッテリと前記充電制御部を接続し構成される前記バッテリ回路と、前記充電制御部と接続され前記バッテリを昇温するための前記ヒータと、を備える。

すなわち、上記適用例に係る電動車両によれば、外部電源装置からバッテリを充電するに際に外部電源装置の電力をヒータに通電させてバッテリを昇温させる場合において、ヒータと並列に接続されるバッテリ内においてバッテリ用サービスプラグを用いてバッテリと直列となるようにバッテリ回路にヒータの抵抗値より大きい抵抗体を設けることができる。これにより、外部電源装置からバッテリへ流入する電流が制限され、特に極低温環境下ではバッテリの短絡リスク増加や劣化を防ぐことができるうえ、ヒータへより多くの電流が流れることによりバッテリを速やかに昇温できる。また、外部電源装置が車両に接続されている間は、メインコンタクタを接とするフェールセーフの要求も満たすことができる。

本発明の一実施形態に係るバッテリ用サービスプラグ及びバッテリを搭載する電動車両を含む全体構成図である。 本発明の一実施形態に係るバッテリ用サービスプラグ及びバッテリを搭載する電動車両の電気的接続状態を示す回路図である。 本発明の一実施形態に係る標準サービスプラグとバッテリの関係を示す図である。 本発明の一実施形態に係る抵抗付サービスプラグとバッテリの関係を示す図である。

以下、本発明を具体化した一実施形態について説明する。なお、以下の説明において、サービスプラグ（バッテリ用サービスプラグ）３１は、通常状態で使用する標準サービスプラグ３１ａと、低温時の充電の際に使用する抵抗付サービスプラグ３１ｂが存在し、両者を特に区別しない場合にはサービスプラグ３１と称する。

図１には、本発明の一実施形態に係るバッテリ用サービスプラグ３１、バッテリ２０、及びそれらを搭載する車両１０と外部の全体構成図が示されている。

図１に示す車両１０は、例えば電動トラックであり、動力源として走行用モータ１１（以下モータ１１という）が搭載されている。モータ１１の出力軸は減速装置及び差動装置から構成される動力伝達部１２及び駆動軸１３を介して左右の駆動輪１４に接続される。

またモータ１１は、インバータ・コンバータ（以下、単にインバータ１５という）１５及びジャンクションボックス１６を介して高電圧の駆動用バッテリ（以下バッテリ）２０と電気的に接続される。

バッテリ２０は、蓄えられた直流電力を、インバータ１５を介することで交流電力に変換しモータ１１に供給する。そして、モータ１１が発生する駆動力は駆動輪１４に伝達され車両１０を走行させる。また、例えば車両１０の減速時や降坂路の走行時（回生走行時）には、駆動輪１４側からの逆駆動力によりモータ１１が発電機として作動する（回生運転）。モータ１１は、入力される逆駆動力により回転させられることで発電機として機能する。モータ１１が発電した交流電力は、インバータ１５で直流電力に変換されて、ジャンクションボックス１６を介してバッテリ２０に充電される。また、モータ１１が発電機として機能する際に、入力される逆駆動力に対する抵抗が生じすことで、駆動輪１４に対しての制動力が発生する。

バッテリ２０は、例えばリチウムイオンバッテリ等の二次電池である。リチウムイオンバッテリは、特性として性能を発揮するために適正な所定の作動温度範囲を有する。

ジャンクションボックス１６は、バッテリ２０と車両１０に搭載された各種電気機器との接続を行う機能を有する。ジャンクションボックス１６の内部には、バッテリ２０と各種電気機器を電気的に接続する電路及び当該電路の断接を行う各種コンタクタ（電磁接触器）やリレー等のスイッチ類が設けられており、当該スイッチの断接を行うことで、バッテリ２０から各種電気機器への電力の供給や遮断を制御可能である。

車載充電器１７（充電制御部）は、図示しないフィルタや電力変換回路及びリレーを備え、外部電源装置１００から入力された電力をバッテリ２０の充電に適した電圧に変換してバッテリ２０に供給する機能を有する。

ヒータ４０は、所定の抵抗値Ｒ_heaterを有する抵抗体Ｒ２であり、電力の供給を受けることで発熱することができる。ヒータ４０は、バッテリ２０を昇温させるためにバッテリ２０に近接して配置される。ヒータ４０は、例えばＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータである。ＰＴＣヒータは、３２Ωの抵抗値を有するものを使用することができる。なお、本実施形態でヒータ４０は、ＰＴＣヒータを用いているが、電力を供給されて発熱する他の素子を用いてもかまわない。

ヒータ回路４３は、ヒータ４０を、ジャンクションボックス１６を介して車載充電器１７に接続する回路である。そのため、外部電源装置１００からバッテリ２０の充電が可能な状態において、外部電源装置１００の電力を使用してヒータ４０に通電し、ヒータ４０を発熱することができる。

車両制御ユニット５０（以下ＥＣＵ５０という）は、中央処理装置（ＣＰＵ）、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭなど）、入出力装置、タイマカウンタなどを備える制御ユニットである。ＥＣＵ５０は、車両内通信ネットワークであるＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ６０（以下ＣＡＮ６０という）を介して、車両１０に搭載された各種機器や他の制御ユニットと情報を通信し、また、制御を行えるように接続されている。本実施形態のＥＣＵ５０は、主にバッテリ２０について、状態監視を行い、また、充電や昇温等を制御する制御ユニットであるが、車両１０にはこの他にも種々のＥＣＵが設けられていてもよい。

外部電源装置１００は、車両１０に電力を供給するための設備である。例えば、家庭用の１００Ｖ、２００Ｖを用いた普通充電装置や、充電スタンド等の急速充電装置、非接触充電装置等である。車両１０は、外部電源装置１００から電力の供給を受けてバッテリ２０を充電可能である。図１で示すように、車載充電器１７と接続される車両１０に構成される受電端子１８と、外部電源装置１００に接続される給電端子（コネクタ）１０１が係合することにより、車載充電器１７は、外部電源装置１００と接続することができる。バッテリ２０は、ジャンクションボックス１６及び車載充電器１７を介して外部電源装置１００と接続されることで、外部電源装置１００から供給される電力により充電を行うことができる。

図２は、本実施形態に係る車両１０のバッテリ用サービスプラグ３１及びバッテリ２０を搭載する車両１０の電気的接続状態を示す回路図であり、本図を参照して回路構成について以下説明する。

図２に示すように、サービスプラグ３１を備えたバッテリ２０と車載充電器１７は、正極側電路ＢＬＰ２１ａ及び負極側電路ＢＬＮ２１ｂにより接続され、バッテリ回路２７を構成する。バッテリ２０は、バッテリパック３０でとして車両１０に搭載される。バッテリパック３０は、図示はしないが、複数のバッテリセルを直列又は並列に接続して構成された高電圧バッテリモジュールと、高電圧バッテリモジュールに接続された高電圧電路と、これらのバッテリ２０及び高電圧電路を収容するためのケースと、を備える。

ここで、図３、図４を参照して、バッテリパック３０とバッテリパック３０に着脱可能に備えられるサービスプラグ３１の関係について説明する。サービスプラグ３１は、バッテリパック３０と着脱可能に構成されることで、所謂ＭＳＤ（Manual Service Disconnector）として機能するものである。

図３には、標準サービスプラグ３１ａを装着する際のバッテリパック３０を示し、図４は抵抗付サービスプラグ３１ｂを装着する際のバッテリパック３０を示している。サービスプラグ３１は、車両１０の特にバッテリ周辺やバッテリ関連回路の点検やサービスをする際にユーザの感電防止のために、バッテリ２０に関連する電源回路を物理的に遮断するためのものである。

バッテリパック３０には、サービスプラグ３１が差し込まれるように設けられたサービスプラグ接続部３２が設けられている。バッテリパック３０は、バッテリモジュールに正極側電路ＢＬＰ２１ａとバッテリ間電路２１ｃが接続され、また、他のバッテリモジュールに負極側電路ＢＬＮ２１ｂとバッテリ間電路２１ｃが接続され構成される。サービスプラグ接続部３２は、図３、４に示すバッテリ間電路２１ｃの端部を含み、サービスプラグ３１の電路３３と接続するための機構を有する。このような構成により、ユーザ等はサービスプラグ３１の交換を簡易に行うことができる。

図３で示すように標準サービスプラグ３１ａは、電路３３を備え、その電路３３の両側の端部においてサービスプラグ接続部３２のバッテリ間電路２１ｃと物理的かつ電気的に接続するための機構を有する。すなわち、標準サービスプラグ３１ａの電路３３は、バッテリ回路２７に着脱することでバッテリ回路２７を閉開可能である。また、図４で示すように抵抗付サービスプラグ３１ｂの内部の電路３３には抵抗体Ｒ１が直列に挿入されている。すなわち、抵抗付サービスプラグ３１ｂの電路３３及び抵抗体Ｒ１は、バッテリ回路２７に着脱することでバッテリ回路２７を閉開可能である。なお、電路３３等の配線が有する配線抵抗は、本発明に係る抵抗体を意図するものではない。

このようにバッテリパック３０は、サービスプラグ接続部３２にサービスプラグ３１が差し込まれているときは、バッテリ２０が充電又は給電可能状態になり、このサービスプラグ接続部３２からサービスプラグ３１が引き抜かれているときは、バッテリ２０への充電又はバッテリ２０からの給電が遮断される。

正極側電路ＢＬＰ２１ａは、電路の途中に正極側メインコンタクタ部２２ａが設けられる。負極側電路ＢＬＮ２１ｂは、電路の途中に負極側メインコンタクタ部２２ｂが設けられる。正極側メインコンタクタ部２２ａは、正極側メインリレー２３ａを含む第１電路２４ａと、プレチャージリレー２６と抵抗体Ｒ３が直列に接続される第２電路２４ｂ、の２つの電路が並列に接続されて構成される。また、負極側メインコンタクタ部２２ｂには、負極側メインリレー２３ｂが挿入されている。

バッテリ２０の充電を行う場合、外部電源装置１００が車載充電器１７に接続し、正極側メインリレー２３ａと、負極側メインリレー２３ｂの両方を接とすることで、バッテリ２０が車載充電器１７を介して外部電源装置１００と導通する。それにより、外部電源装置１００からバッテリ２０に電力が供給され、バッテリ２０への充電が行われる。正極側メインコンタクタ部２２ａ及び負極側メインコンタクタ部２２ｂを含むスイッチ類はジャンクションボックス１６内に基板として実装される。

スイッチ制御部５１は、正極側メインコンタクタ部２２ａを含むジャンクションボックス１６内の各リレーの断接を制御する信号を出力する。

正極側電路ＢＬＰ２１ａ及び負極側電路ＢＬＮ２１ｂは、図２で示すように正極側の分岐点Ｘ及び負極側の分岐点Ｙにおいて車載充電器１７、インバータ１５及びヒータ回路４３等が等電位で分岐され接続される。

第２電路２４ｂは、プレチャージリレー２６と抵抗体Ｒ３が直列に接続されている。上記のような正極側メインリレー２３ａ、負極側メインリレー２３ｂ等は、長期間の使用に伴う経年劣化や開閉動作時に発生するアークなどに起因して溶着することがある。プレチャージリレー２６は、こうした溶着を検出したり、突入電流を抑制するために用いられるリレーである。具体的には、プレチャージリレー２６は、車両１０の始動時や外部電源装置１００からの充電開始時において、各リレーを断接し、溶着か否かを判定するために用いられる。また、プレチャージリレー２６と直列に抵抗体Ｒ３が挿入されるため、プレチャージリレー２６を接とし、抵抗体Ｒ３を介した電流を供給したあとに、正極側メインリレー２３ａを接とすることで、突入電流を緩和することができる。なお、抵抗体Ｒ３は、消費電力を抑える観点から数十Ωのものを用いることができ、例えば３０Ωである。

ヒータ４０は、図２に示す分岐点Ｘとヒータ４０との間に電路ＨＬＰ４１ａが、分岐点Ｙとヒータ４０の間に電路ＨＬＮ４１ｂが、それぞれ設けられている。すなわち、ヒータ４０とバッテリ２０は、ヒータ回路４３とバッテリ回路２７によって車載充電器１７に対して並列で接続される関係となる。また、電路ＨＬＰ４１ａには正極側ヒータリレー４２ａ、電路ＨＬＮ４１ｂには負極側ヒータリレー４２ｂがそれぞれ直列に挿入され、これら両方のリレーを接とすることでバッテリ２０又は外部電源装置１００からの電力を使用してヒータ４０を通電することができる。これら正極側ヒータリレー４２ａ及び負極側ヒータリレー４２ｂは、ヒータ制御部５２の信号により制御が行われる。

ここで、図４で示す抵抗付サービスプラグ３１ｂの抵抗体Ｒ１は、ヒータ４０が持つ抵抗値Ｒ_heaterより大きい抵抗値Ｒ_limitを有する。これにより、低温時においてバッテリ２０の内部抵抗が低い場合であっても、バッテリ２０内に抵抗付サービスプラグ３１ｂを装着することにより、バッテリ回路２７に直列に高い抵抗値を付与することが可能となる。そのため、バッテリ２０に供給される電流は、ヒータ４０に供給される電流に対して比率を下げることができ、低温環境下での充電時のバッテリ２０の劣化を抑制することができる。また、抵抗体Ｒ１の抵抗値Ｒ_limitは、例えば、バッテリ充電速度とバッテリ劣化抑制の観点から５０Ω以上であることが好ましい。さらに、よりバッテリ２０の劣化抑制の観点を重視すれば５００Ω以上であることが好ましい。さらに、システム設計においてバッテリ２０の劣化抑制が可能なバッテリ２０への流入電流を考慮する観点から、抵抗体Ｒ１の抵抗値Ｒ_limitは、ヒータ４０の抵抗値Ｒ_heaterと、ヒータ４０に流入する電流値I_heaterと、バッテリ２０に流入する最小電流値I_minとの関係が、
Ｒ_heater×I_heater／I_min ＜ Ｒ_limit
を満たす抵抗値を有することが好ましい。

正極側メインリレー２３ａ、負極側メインリレー２３ｂ、プレチャージリレー２６、及びヒータリレー４２は例えば無接点タイプの半導体リレー等でもよく、有接点タイプの電磁メカニカルリレー等でもよい。また、これら各リレーはノーマリオフであり、車両１０のイグニションスイッチがオフの場合は、リレーに通電されないため、各リレーは常時断となる。

ＥＣＵ５０は、上記バッテリ２０、ヒータ４０、車載充電器１７等と、通信可能に接続されている。ＥＣＵ５０は、バッテリ２０からバッテリ２０の充電量に相当するＳＯＣ（State Of Charge）及びバッテリ温度Ｔｂ等のバッテリ状態に関する情報を取得可能である。また、ＥＣＵ５０は、車載充電器１７から外部電源装置１００の接続の有無についての情報も取得可能である。なお、ＥＣＵ５０は各装置から直接情報を取得したり、各装置を直接制御したりする構成に限られず、例えばバッテリ状態に関する情報を図示しないバッテリ管理用の制御ユニットを介して取得又は制御してもよい。

スイッチ制御部５１は、ジャンクションボックス１６内の正極側メインリレー２３ａ、負極側メインリレー２３ｂを含むスイッチ類を制御する機能を有する。特に、外部電源装置１００が車載充電器１７と接続されている場合においては、バッテリ温度ＴｂやＳＯＣ等のバッテリ状態に基づいてスイッチ類の断接し充電制御を行う機能を有する。

ヒータ制御部５２は、バッテリ２０を昇温するためにヒータ４０を通電したり遮断したりする制御を行う機能を有している。

バッテリ温度センサ５３は、バッテリ２０の近傍に配置されバッテリ２０のバッテリ温度Ｔｂを検出するセンサである。バッテリ温度Ｔｂは所定の間隔でＥＣＵ５０により取得される。

スイッチ制御部５１及びヒータ制御部５２は、本実施形態においてはＥＣＵ５０内に組み込まれているが、モジュールやプログラムとしてそれぞれ単独で実装されてもよい。また、スイッチ制御部５１及びヒータ制御部５２は、ＥＣＵ５０や他の機器と通信して取得した情報を組み合わせて制御を行う機能を有してもよい。

例えば、ヒータ制御部５２は、バッテリ２０において、標準サービスプラグ３１ａ又は抵抗付サービスプラグ３１ｂのどちらが接続されているかを検知し、バッテリ温度センサ５３が取得するバッテリ温度Ｔｂを参照して、バッテリ温度Ｔｂが極低温である場合に標準サービスプラグ３１ａが接続されているときに警告を通知することができる。また、ヒータ制御部５２は、抵抗付サービスプラグ３１ｂが接続されてバッテリ２０の昇温が行われ、バッテリ温度Ｔｂが適正温度まで昇温されたと判断した場合にはヒータリレー４２を断としてヒータ４０の通電を終了する制御を行うことができる。

次に、本実施形態に係るサービスプラグ３１の使用方法を以下に説明する。本実施形態に係る抵抗付サービスプラグ３１ｂは基本的に摂氏零度以下となるような寒冷地において使用されることを想定している。

車両１０は、通常状態では標準サービスプラグ３１ａを備えるバッテリパック３０、すなわちバッテリ２０を搭載している。抵抗付サービスプラグ３１ｂは、車両１０内に別途用意されるか、サービスセンター等に用意される。

次に、作業者又は運転者等（以下ユーザという）が、バッテリ２０に外部電源装置１００から充電を行う場合、ユーザはバッテリ温度Ｔｂ又は外気温が所定の温度を下回っているか否かを確認する。ユーザは、バッテリ温度Ｔｂ又は外気温が所定の温度を下回っていると判断する場合、バッテリ２０に装着するサービスプラグ３１を抵抗付サービスプラグ３１ｂとする選択をすることができる。なお、ユーザは、バッテリ温度センサ５３が取得するバッテリ温度Ｔｂを、ＥＣＵ５０を介して車両１０の表示パネル等に表示される情報に基づいて使用すべきサービスプラグ３１を判断してもよい。なお、この場合の所定の温度は、バッテリ２０に対して通常の充電を行った場合にバッテリ劣化の程度が大きくなる温度を示す。

ユーザは、バッテリ温度Ｔｂ又は外気温が所定の温度を下回っていないと判断する場合、そのまま通常の充電を行う。一方、バッテリ温度Ｔｂ又は外気温が所定の温度を下回っていると判断する場合、外部電源装置１００を車両１０に接続する前に、バッテリ２０から標準サービスプラグ３１ａを取り外し、抵抗付サービスプラグ３１ｂを装着する。この際、バッテリ回路２７は高電圧のため、ユーザはサービスプラグ３１の交換作業において、ゴム手袋装着等の安全対策を行うことが望ましい。

それから、ユーザは外部電源装置１００を車両１０に接続する。バッテリ温度センサ５３が検出するバッテリ温度Ｔｂに応じてヒータ制御部５２はヒータ４０を通電する。なお、ヒータ４０の通電は、ユーザのスイッチ操作等により手動で行っても構わない。外部電源装置１００が車両１０に接続される際には、フェールセーフ要求から、バッテリ回路２７上の正極側メインコンタクタ部２２ａ及び負極側メインコンタクタ部２２ｂは接とする。そのため、外部電源装置１００からバッテリ回路２７を通じて、バッテリ２０に電力が供給される。その際、バッテリ回路２７には、抵抗付サービスプラグ３１ｂに備えられる抵抗体Ｒ１が装着されているため、バッテリ２０に流入する電流は制限される。そのため、低温環境下での大電流による充電に起因するバッテリ２０の劣化を抑制することができる。ヒータ４０によりバッテリ２０の昇温を開始した後、ヒータ制御部５２は、バッテリ温度Ｔｂを随時確認し、適正温度になったところでヒータ４０への通電を遮断し、その旨をユーザに通知する。ユーザは、外部電源装置１００と車両１０との接続を一旦解除し、抵抗付サービスプラグ３１ｂを標準サービスプラグ３１ａに交換する。それから、外部電源装置１００を車両１０に接続して通常の充電を行う。抵抗付サービスプラグ３１ｂから標準サービスプラグ３１ａへ交換することにより、充電時間を短縮することができる。また、充電完了後に車両１０を走行のためバッテリ２０からモータ１１へ電力を供給する際に、バッテリ２０からの電力供給性能を担保することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る抵抗付サービスプラグ３１ｂは、車両１０を駆動するモータ１１に電力を供給するバッテリ２０に着脱可能な抵抗付サービスプラグ３１ｂであって、外部電源装置１００から供給される電力をバッテリ２０に供給するための車両充電器（充電制御部）１７とバッテリ２０が接続されて構成されるバッテリ回路２７に着脱することでバッテリ回路２７を閉開可能な抵抗体Ｒ１を備える抵抗付サービスプラグ３１ｂにおいて、抵抗体Ｒ１は、車載充電器１７と接続されバッテリ２０を昇温するためのヒータ４０の抵抗値Ｒ_heaterより大きい抵抗値Ｒ_limitを有する。

そのため、上記実施形態に係る抵抗付サービスプラグ３１ｂによれば、抵抗付サービスプラグ３１ｂを有するバッテリ２０に外部電源装置１００から充電するに際に外部電源装置１００の電力をヒータ４０に通電させてバッテリ２０を昇温させる場合において、ヒータ４０と並列に接続されるバッテリ２０内にバッテリ２０と直列となるようにバッテリ回路２７に抵抗体Ｒ１を設けることができる。これにより、外部電源装置１００からバッテリ２０へ流入する電流が制限され、特に極低温環境下ではバッテリ２０の短絡リスクやバッテリ２０の劣化を防ぐことができるうえ、ヒータ４０へより多くの電流が流れることによりバッテリ２０を速やかに昇温できる。

また、上記実施形態に係る抵抗付バッテリ用サービスプラグ３１ｂにおいて、抵抗体Ｒ１の抵抗値Ｒ_limitは、ヒータ４０の抵抗値Ｒ_heaterと、ヒータ４０に流入する電流値I_heaterと、バッテリ２０に流入する最小電流値I_min、との関係が、
Ｒ_heater×I_heater／I_min＜Ｒ_limit
となる値を有してもよい。これにより、システム設計において、バッテリ２０に流入する最小電流値I_minをバッテリ劣化の抑制ができる値に設定することにより、ヒータ４０に流入する電流値I_heaterと、ヒータ４０の抵抗値Ｒ_heaterとから、抵抗体Ｒ１の抵抗値Ｒ_limitの最低値を定めることができる。。

また、抵抗付サービスプラグ３１ｂは、抵抗体Ｒ１は５０Ω以上の抵抗値Ｒ_limitを有してもよい。外部電源装置１００からバッテリ２０への流入電流小さくすることができ、バッテリ２０へのバッテリ充電速度とバッテリ劣化抑制のバランスをとることができる。

また、抵抗付サービスプラグ３１ｂは、抵抗体Ｒ１は５００Ω以上の抵抗値Ｒ_limitを有してもよい。これにより、外部電源装置１００からバッテリへの流入電流をヒータ４０への流入電流よりさらに小さくすることができ、より確実にバッテリ２０の短絡リスクやバッテリ２０の劣化を防ぐことができる。

また、バッテリ２０は、抵抗付サービスプラグ３１ｂと嵌合可能なサービスプラグ接続部３２を有し、サービスプラグ接続部３２に抵抗付サービスプラグ３１ｂが嵌合することで、バッテリ回路２７に抵抗体Ｒ１が装着されてもよい。これにより、ユーザ等は抵抗付サービスプラグ３１ｂの交換を簡易に行うことができる。

以上で本発明の実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。

上記実施形態における抵抗付サービスプラグ３１ｂの抵抗体Ｒ１を、例えば適切な温度−抵抗特性を持つＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient）サーミスタに置き換えてもよい。ＮＴＣサーミスタは温度上昇と共にその抵抗値が低下する特性を有する抵抗体であり、バッテリ２０が昇温されるにつれてＮＴＣサーミスタによる電流制限が緩和され、外部電源装置１００からバッテリ２０に供給される電流量を増加させることができる。その結果、極低温環境下で外部電源装置１００からバッテリ２０に充電を行う場合に、バッテリ２０の昇温に伴いＮＴＣサーミスタの抵抗値が減少することでバッテリ２０への電流量が増加する。そのため、ヒータ４０の通電中であっても、バッテリ２０への充電を適量行うことが可能となり、充電時間を短縮することができる。

１０ 車両
１１ モータ
１２ 動力伝達部
１３ 駆動軸
１４ 駆動輪
１５ インバータ
１６ ジャンクションボックス
１７ 車載充電器
１８ 受電端子
２０ 駆動用バッテリ
２１ａ 正極側電路ＢＬＰ
２１ｂ 負極側電路ＢＬＮ
２１ｃ バッテリ間電路
２２ａ 正極側メインコンタクタ部
２２ｂ 負極側メインコンタクタ部
２３ａ 正極側メインリレー
２３ｂ 負極側メインリレー
２４ａ 第１電路
２４ｂ 第２電路
２６ プレチャージリレー
２７ バッテリ回路
３０ バッテリパック
３１ サービスプラグ
３１ａ 標準サービスプラグ
３１ｂ 抵抗付サービスプラグ
３２ サービスプラグ接続部
３３ プラグ内電路
４０ ヒータ（ＰＴＣヒータ）
４１ａ 電路ＨＬＰ
４１ｂ 電路ＨＬＮ
４２ａ 正極側ヒータリレー
４２ｂ 負極側ヒータリレー
４３ ヒータ回路
５０ 車両制御ユニット（ＥＣＵ）
５１ スイッチ制御部
５２ ヒータ制御部
５３ バッテリ温度センサ
６０ ＣＡＮ
１００ 外部電源装置
１０１ 給電端子（コネクタ）
Ｒ１ 抵抗体（抵抗値Ｒ_limit）
Ｒ２ 抵抗体（抵抗値Ｒ_heater）
Ｒ３ 抵抗体（抵抗値Ｒｃ）

Claims (7)

1. 車両を駆動するモータに電力を供給するバッテリに着脱可能なサービスプラグであって、
   外部電源装置から供給される電力を前記バッテリに供給するための充電制御部と前記バッテリが接続されて構成されるバッテリ回路に着脱することで前記バッテリ回路を閉開可能な抵抗体を備えるサービスプラグにおいて、
   前記抵抗体は、前記充電制御部と接続され前記バッテリを昇温するためのヒータの抵抗値より大きい抵抗値を有するバッテリ用サービスプラグ。
2. 前記抵抗体の抵抗値Ｒ_limitは、
   前記ヒータの抵抗値Ｒ_heaterと、
   前記ヒータに流入する電流値I_heaterと、
   前記バッテリに流入する最小電流値I_minと、
   の関係が、
   Ｒ_heater×I_heater／I_min＜Ｒ_limit
   となる値を有する請求項１に記載のバッテリ用サービスプラグ。
3. 前記抵抗体は、５０Ω以上の抵抗値を有する請求項１又は２に記載のバッテリ用サービスプラグ。
4. 前記抵抗体は、５００Ω以上の抵抗値を有する請求項１又は２に記載のバッテリ用サービスプラグ。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のサービスプラグを備えるバッテリ。
6. 前記バッテリは、前記サービスプラグと嵌合可能なサービスプラグ接続部を有し、
   前記サービスプラグ接続部に前記サービスプラグが嵌合することで、前記バッテリ回路に抵抗体が装着される請求項５に記載のバッテリ。
7. 請求項５又は６に記載のバッテリと、
   前記外部電源装置から供給される電力を前記バッテリに供給するための前記充電制御部と、
   前記バッテリと前記充電制御部を接続し構成される前記バッテリ回路と、
   前記充電制御部と接続され前記バッテリを昇温するための前記ヒータと、
   を備える電動車両。

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