WO2014024490A1

WO2014024490A1 - 昇温制御回路、及び電動装置

Info

Publication number: WO2014024490A1
Application number: PCT/JP2013/004776
Authority: WO
Inventors: 安井　俊介; 楢崎　和成; 睦彦武田
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2012-08-09
Filing date: 2013-08-07
Publication date: 2014-02-13

Abstract

　二次電池（１１）から供給される電力に基づき駆動するモータ（２１）と、二次電池（１１）からモータ（２１）への電力供給を制御することによってモータ（２１）の回転を制御するインバータ（２３）とを備えた電動装置（１）における二次電池（１１）の温度を上昇させるための昇温制御回路（２４）は、インバータ（２３）によって、モータ（２１）が回転しない態様で二次電池（１１）を放電させて二次電池（１１）からモータ（２１）へ電力を供給させることによって、二次電池（１１）を自己発熱させる発熱処理を実行する発熱制御部（２４１）を備えた。

Description

昇温制御回路、及び電動装置

　本発明は、二次電池の温度を昇温させる制御を行う昇温制御回路、及びこの昇温制御回路を備えた電動装置に関する。

　近年、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ：Ｈｙｂｒｉｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｖｅｈｉｃｌｅ）や電気自動車（ＥＶ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｖｅｈｉｃｌｅ）、電動工具、エレベータ、ビデオカメラ、扇風機等、種々の電動装置の電源として、二次電池が広く用いられている。

　例えば、ＨＥＶでは、モータにより走行する場合には、二次電池からの放電電流によってモータを駆動し、二次電池を放電させる。一方、走行に必要な動力に対してエンジンからの出力が大きい場合には、余剰のエンジン出力で発電機を駆動して二次電池を充電させる。また、ＨＥＶやＥＶは、車両の制動や減速時には、モータを発電機として利用し、その回生電力によって二次電池を充電する。

　ところで、二次電池は、充電時の温度によって劣化の程度が異なることが知られている。例えば、リチウムイオン二次電池の場合、低温環境化では負極のリチウムイオンの充電受け入れ性が低下する。すなわちリチウムイオン二次電池は、低温環境下では、負極表面に金属リチウムが析出し、さらに析出した金属リチウムが電解液等と反応して絶縁物を形成する。そうすると、このようにして形成された絶縁物によって、リチウムイオン二次電池の内部抵抗が増加し、充電受け入れ性が低下するという性質がある。そして、このような充電受け入れ性が低下した状態でリチウムイオン二次電池の充電を行うと、リチウムイオン二次電池の劣化が加速される。

　そこで、低温時にヒータを用いて二次電池を加熱し、二次電池の温度を上昇させて充電することにより、二次電池の劣化を低減する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、二次電池を充放電させることによって、二次電池を自己発熱させることで、二次電池の温度を上昇させる技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。

　しかしながら、ヒータを用いて二次電池を加熱する場合、ヒータのコストによりコストの増大を招くという不都合があった。また、低温時に二次電池を充放電させて自己発熱させる場合には、低温状態の二次電池を僅かながら充電することになるため、二次電池を劣化させるおそれがあるという不都合があった。低温時における二次電池の放電でも二次電池を劣化させるおそれはあるものの、放電よりも充電の方が、低温時に劣化が生じるおそれが顕著である。

特開平１０－２８４１３３号公報ＷＯ２０１２／０１４３９２号公報

　本発明の目的は、コストの低減を図りつつ、低温時の充電により二次電池を劣化させるおそれを低減することができる昇温制御回路、及びこの昇温制御回路を備えた電動装置を提供することである。

　本発明の一局面に係る昇温制御回路は、二次電池から供給される電力に基づき駆動するモータと、前記二次電池から前記モータへの電力供給を制御することによって前記モータの回転を制御するモータ駆動部とを備えた電動装置における前記二次電池の温度を上昇させるための昇温制御回路であって、前記モータ駆動部によって、前記モータが回転しない態様で前記二次電池を放電させて前記二次電池から前記モータへ電力を供給させることによって、前記二次電池を自己発熱させる発熱処理を実行する発熱制御部を備える。

　また、本発明の一局面に係る電動装置は、上述の昇温制御回路と、前記二次電池と、前記モータと、前記モータ駆動部とを備える。

　このような構成の昇温制御回路及び電動装置は、二次電池の自己発熱により二次電池を暖めることができるので、ヒータを用いる必要がなく、コストの低減を図ることができる。また、モータが回転しない態様で二次電池を放電させるので、二次電池を暖めるためにモータが回転してしまう不都合が生じない。また、二次電池を放電させて自己発熱させるので、低温時に二次電池を充電させる必要がない。その結果、低温時の充電により二次電池を劣化させるおそれを低減することができる。

本発明の一実施形態に係る電動装置の一例である電気自動車の概略構成を示す説明図である。本発明の第１実施形態に係る電気自動車の電気的構成の一例を示すブロック図である。図２に示すモータの構成を概略的に示す説明図である。電流比率テーブルに記憶されている比率Ｉｕｒ，Ｉｖｒ，Ｉｗｒを説明するための説明図である。電流比率テーブルに記憶されている比率Ｉｕｒ，Ｉｖｒ，Ｉｗｒを説明するための説明図である。図２に示す昇温制御回路の動作の一例を示すフローチャートである。本発明の第２実施形態に係る昇温制御回路の電気的構成の一例を示すブロック図である。図７に示す昇温制御回路の動作の一例を示すフローチャートである。図７に示す昇温制御回路の動作の別の例を示すフローチャートである。

　以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。

　（第１実施形態）
　図１は、本発明の一実施形態に係る電動装置の一例である電気自動車１の概略構成を示す説明図である。電気自動車１は、側面にフロントドアおよびリアドア等が設置される複数の乗降口２ａ，２ｂを具備する車室２が前輪車軸３と後輪車軸４との間に設けられている。

　車室２内には、乗員用の前列シート７及び後列シート８がフロアパネル５上に、図略の脚部によって支持されて配置されている。すなわち、フロアパネル５の前部には、運転席シート７ａおよび助手席シート７ｂからなる前列シート７が配置されるとともに、その後方側には、後列シート８が配置されている。また、前列シート７及び後列シート８には、それぞれシートクッション９（被加温部材の一例）と、シートバック１０とが設けられている。

　フロアパネル５と、前列シート７及び後列シート８との間には、二次電池１１が配設されている。二次電池１１は、例えば複数のセルが略矩形状の筐体１２に収納されて、電池モジュールとして構成されている。各セルとしては、例えばリチウムイオン二次電池や、ニッケル水素二次電池等、種々の二次電池を用いることができる。二次電池１１（の筐体１２）は、フロアパネル５上で車室２の車幅方向にぎりぎりまで延び、かつ車室２の前後方向に前列シート７の前方端付近から後列シート８の後方端付近まで延びる略矩形状とされている。

　二次電池１１（の筐体１２）の上面は、前列シート７及び後列シート８の下部で上方に突出し、シートクッション９の底面、すなわち前列シート７及び後列シート８の底面と接触するようにされている。これにより、二次電池１１の熱が前列シート７及び後列シート８のシートクッション９に伝導するようにされている。

　なお、二次電池１１は、必ずしも筐体１２に収納されている必要はなく、例えば複数のセルがラミネートフィルム等によって束ねられていてもよい。そして、セルの外表面が、（ラミネートフィルム等を間に挟んで）シートクッション９の底面に接触する構成であってもよい。

　図２は、本発明の第１実施形態に係る電気自動車１の電気的構成の一例を示すブロック図である。図２に示す電気自動車１は、二次電池１１、温度センサ１３（温度検出部の一例）、インバータ２３（モータ駆動部の一例）、モータ２１、エンコーダ２２（位置検出部の一例）、昇温制御回路２４、及びアンテナ２５を備えている。

　二次電池１１は、例えば、２０セル並列接続された電池ブロックが、９６個直列接続されて構成されている。これにより、二次電池１１は、例えば３００Ｖ～４００Ｖ程度の電圧をインバータ２３へ出力する。

　なお、二次電池１１は、必ずしも複数のセルが組み合わされた電池モジュールでなくてもよく、二次電池１１は単セルであってもよい。

　温度センサ１３は、二次電池１１の温度ｔを検出し、その温度ｔを示す信号を昇温制御回路２４へ送信する。二次電池１１と温度センサ１３とは、例えば一体にされて電池パック１４とされている。

　なお、温度センサ１３は、複数設けられていてもよい。また、二次電池１１を複数の電池ブロックによって構成し、各電池ブロックの温度や電圧をモニターしたり、保護するための制御を行ったりする電池ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）を、各電池ブロックにそれぞれ対応して備えてもよい。そして、各電池ＥＣＵが、各電池ブロックの温度を示す信号を、それぞれ昇温制御回路２４へ送信してもよい。後述する発熱制御部２４１は、各電池ＥＣＵから受信した複数の温度情報のうち、例えば最も低い温度、あるいは平均値等を、二次電池１１の温度ｔとして用いてもよい。

　あるいは、各電池ＥＣＵによって得られた各電池ブロックの温度情報を統合し、例えば複数の温度情報のうち最も低い温度、あるいは平均値等を二次電池１１の温度ｔとして、この温度ｔを示す信号を昇温制御回路２４へ送信する統合ＥＣＵを備えてもよい。

　モータ２１は、前輪車軸３又は後輪車軸４を駆動する。モータ２１は、例えば磁石式同期電動機である。図３は、図２に示すモータ２１の構成を概略的に示す説明図である。図３に示すモータ２１は、磁石式の回転子２１１と、回転磁界を生じさせるためのコイル２１２ｕ，２１２ｖ，２１２ｗとを備えている。コイル２１２ｕ，２１２ｖ，２１２ｗは、回転子２１１の周囲に１２０°間隔で配設されている。

　モータ２１には、エンコーダ２２が接続されている。エンコーダ２２は、例えばアブソリュートエンコーダである。エンコーダ２２は、回転子２１１の回転位置を検出し、その回転位置を示す信号を昇温制御回路２４へ出力する。

　なお、エンコーダ２２（位置検出部の一例）は、パルスエンコーダであってもよい。そして、回転子２１１が予め設定された基準位置に位置したときに基準信号を出力する基準位置センサを備え、昇温制御回路２４が、基準位置センサから基準信号が出力された後、パルスエンコーダから出力されたパルス数に基づいて、回転子２１１の回転位置を取得する構成としてもよい。

　また、位置検出部としてエンコーダを備える例に限らない。位置検出部は、回転子２１１の回転位置を検出できればよく、その検出方法は限定されない。

　インバータ２３は、二次電池１１からモータ２１への電力供給を制御することによって、モータ２１の回転を制御するモータ駆動部の一例である。インバータ２３とモータ２１との間には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の配線が接続されている。なお、インバータ２３とモータ２１との間に、さらに中性線が接続されていてもよい。

　インバータ２３は、二次電池１１からの放電電流に基づいて、コイル２１２ｕに流れるＵ相の電流Ｉｕ、コイル２１２ｖに流れるＶ相の電流Ｉｖ、及びコイル２１２ｗに流れるＷ相の電流Ｉｗを生成する。そして、インバータ２３は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の配線を介して電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを、それぞれコイル２１２ｕ，２１２ｖ，２１２ｗへ供給する。

　インバータ２３は、昇温制御回路２４からの制御信号に応じて、電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの電流値及び極性（流れる方向）を調節可能にされている。以下、電流の流れる方向は電流値の極性（＋、－）によって表されるものとし、電流値は、電流の大きさ及び電流の流れる方向を示すものとする。

　昇温制御回路２４は、例えばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）として構成されている。昇温制御回路２４は、例えば、所定の演算処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、所定の制御プログラムを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、一時的にデータを記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、計時部２４２、無線通信部２４３、及びこれらの周辺回路等を備えて構成されている。

　昇温制御回路２４は、例えばＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することによって、発熱制御部２４１を構成する。

　そして、例えばＲＯＭには、回転子２１１の回転位置と、その回転位置において、コイル２１２ｕ，２１２ｖ，２１２ｗで生じる磁界により回転子２１１に生じる回転トルクが実質的にゼロになる電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの電流値の比率Ｉｕｒ，Ｉｖｒ，Ｉｗｒとを対応づけるルックアップテーブルである電流比率テーブル２４４が記憶されている。

　図４は、電流比率テーブル２４４に記憶されている比率Ｉｕｒ，Ｉｖｒ，Ｉｗｒを説明するための説明図である。図４に示す例では、回転子２１１のＮ極とＳ極の磁極を結ぶ方向（以下、回転子２１１の磁極方向と称する）の延長線上にコイル２１２ｕが位置している。この回転位置を、回転位置０°とする。

　この状態では、コイル２１２ｕによって生じる磁界が回転子２１１に作用する力Ｐｕのベクトルは、回転子２１１の磁極方向と一致する。従って、コイル２１２ｕに流れる電流Ｉｕは、回転子２１１を回転させるトルクを生じない。

　一方、コイル２１２ｖ，２１２ｗは、回転子２１１の磁極方向を中心にして、互いに対称の位置に位置している。そのため、回転位置０°では、電流Ｉｖと電流Ｉｗとを等しくすれば、すなわちＩｖ：Ｉｗ＝Ｉｖｒ：Ｉｗｒ＝１：１とすれば、コイル２１２ｖ，２１２ｗから生み出される磁界は、回転子２１１を回転させる力を生じない。

　従って、回転位置０°では、電流Ｉｖと電流Ｉｗとを等しくすれば、すなわちＩｖ：Ｉｗ＝Ｉｖｒ：Ｉｗｒ＝１：１とすれば、回転子２１１に生じる回転トルクが実質的にゼロとなり、モータ２１を回転させずにコイル２１２ｕ，２１２ｖ，２１２ｗに電流を流して二次電池１１を放電させることができる。なお、回転トルクが実質的にゼロとは、誤差や、あるいは回転子２１１の回転を開始させるために必要な始動トルクに満たない微小なトルクは、実質的にゼロとみなす意味である。

　同様に、例えば図５に示すような回転位置に回転子２１１が位置するときは、コイル２１２ｕ，２１２ｖ，２１２ｗに流れる電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに応じてコイル２１２ｕ，２１２ｖ，２１２ｗから生み出される磁界によって、回転子２１１を回転させる回転トルクＴｗ（ｑ軸）が生じる。

　従って、電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの比率を適宜設定することによって、回転子２１１に生じる回転トルクを実質的にゼロにして、モータ２１を回転させずにコイル２１２ｕ，２１２ｖ，２１２ｗに電流を流して二次電池１１を放電させることができる。

　このように、モータ２１を回転させずにコイル２１２ｕ，２１２ｖ，２１２ｗに電流を流すことができる比率Ｉｕｒ，Ｉｖｒ，Ｉｗｒが、回転子２１１の回転位置に応じて例えば予め計算により、あるいは実験的に求められて、予め電流比率テーブル２４４に記憶されている。

　また、例えばＲＯＭには、上昇させようとする温度と、二次電池１１をその温度、予め設定された目標時間Ｔｍで上昇させるために必要な二次電池１１の放電電流値Ｉｄとを対応づけるルックアップテーブルである放電電流値テーブル２４５が、予め、例えば計算により、あるいは実験的に求められて、記憶されている。

　目標時間Ｔｍは、例えば２０セル並列接続した構成で４０Ａ放電で二次電池１１の温度を１０℃上昇させることを想定して例えば１２０分（２ｈ）としてもよく、あるいは二次電池１１の温度を３℃上昇させることを想定して例えば３６分としてもよく、適宜設定すればよい。

　無線通信部２４３には、アンテナ２５が接続されている。無線通信部２４３は、例えば携帯電話事業者が運営する無線基地局を介してユーザの携帯電話機と通信可能な無線通信回路である。

　計時部２４２は、例えばＲＴＣ（Ｒｅａｌ　Ｔｉｍｅ　Ｃｌｏｃｋ）を用いて構成されている。計時部２４２は、現在時刻を計時する。

　発熱制御部２４１は、エンコーダ２２によって検出された回転位置において、コイル２１２ｕ，２１２ｖ，２１２ｗで生じる磁界により回転子２１１に生じる回転トルクが実質的にゼロになるように、コイル２１２ｕ，２１２ｖ，２１２ｗに供給する電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの電流値をインバータ２３によって調節させる。

　これにより、発熱制御部２４１は、モータ２１を回転させることなく二次電池１１を放電させる。二次電池１１は、放電することによって、内部抵抗で電力が消費されて自己発熱する。

　次に、上述のように構成された電気自動車１の動作について説明する。図６は、図２に示す昇温制御回路２４の動作の一例を示すフローチャートである。なお、以下のフローチャートにおいて、同一の動作には同一のステップ番号を付してその説明を省略する。

　まず、発熱制御部２４１は、無線通信部２４３によって、二次電池１１を暖める発熱処理の実行を指示する発熱実行指示が受信されたか否かを確認する（ステップＳ１）。そして、発熱実行指示が受信されていなければ（ステップＳ１でＮＯ）、発熱制御部２４１はステップＳ２へ移行して現在時刻を確認する。一方、発熱実行指示が受信されていれば（ステップＳ１でＹＥＳ）、発熱制御部２４１は二次電池１１の温度ｔを確認するべくステップＳ３へ移行する。

　ステップＳ２において、発熱制御部２４１は、計時部２４２によって計時された現在時刻と設定時間とを比較する（ステップＳ２）。設定時間は、例えば図略の操作スイッチを用いてユーザが発熱処理の実行を開始したい時刻を設定時間として設定してもよく、例えばユーザが携帯電話機を用いて発熱処理の実行を開始したい時刻を設定時間として無線通信部２４３へ送信してもよい。

　そして、現在時刻と設定時間とが一致しなければ（ステップＳ２でＮＯ）、発熱制御部２４１は再びステップＳ１へ移行し、現在時刻と設定時間とが一致すれば（ステップＳ２でＹＥＳ）、発熱制御部２４１はステップＳ３へ移行する。

　ステップＳ３において、発熱制御部２４１は、温度センサ１３によって検出された温度ｔと、低温温度ｔＬとを比較する（ステップＳ３）。低温温度ｔＬは、二次電池１１を使用（充放電）するのに適した温度範囲の下限値として予め設定された温度である。低温温度ｔＬに満たない温度で二次電池１１を使用すると、二次電池１１の劣化を招くおそれがある。低温温度ｔＬは、例えば０℃である。

　そして、温度ｔが低温温度ｔＬ以上であれば（ステップＳ３でＮＯ）、発熱処理を実行する必要がないから、昇温制御回路２４は処理を終了し、以後、図略の車両ＥＣＵによって、モータ２１の駆動制御が実行される。そして、モータ２１の駆動制御に伴い、二次電池１１が放電したり、モータ２１の回生電流が二次電池１１に充電されたりする。

　一方、温度ｔが低温温度ｔＬに満たなければ（ステップＳ３でＹＥＳ）、発熱制御部２４１は、発熱処理（ステップＳ９）を実行するべくステップＳ４へ移行する。

　以上、ステップＳ２の処理により、例えばユーザが、電気自動車１の使用を予定している時刻より前の時刻を設定時間として予め設定しておくことで、ユーザが電気自動車１を使用する前に二次電池１１を暖めておくことができる。例えば、ユーザが毎朝８時に電気自動車１を使用する場合、例えば目標時間Ｔｍが１時間であれば、設定時間を予め７時に設定しておけばよい。

　なお、例えばユーザは電気自動車１を使用したい時刻を設定し、発熱制御部２４１は、ユーザの設定した時刻から目標時間Ｔｍを減算した時刻を、設定時間として取得するようにしてもよい。また、計時部２４２は、ＲＴＣに限らない。計時部２４２は、タイマであってもよい。この場合、ユーザは、発熱処理の実行を開始したい時刻や電気自動車１の使用を予定している時刻までの相対的な時間を設定するようにしてもよい。

　また、ステップＳ１の処理により、事前に電気自動車１の使用を予定していなかったときに電気自動車１を使用する必要が生じた場合であっても、ユーザは、例えば携帯電話機を用いて発熱処理の実行を指示する操作を行うことによって、発熱処理の実行を開始させることができるから、ユーザの利便性を向上することができる。

　なお、発熱制御部２４１は、無線通信部２４３によって二次電池１１を暖める発熱処理の実行を指示する発熱実行指示が受信され、かつ、現在時刻と設定時間とが一致した場合に、ステップＳ３へ移行する構成としてもよい。

　また、発熱制御部２４１は、ステップＳ１，Ｓ２を実行せず、温度ｔが低温温度ｔＬに満たないとき（ステップＳ３でＹＥＳ）、発熱制御部２４１は、常に発熱処理を実行する構成としてもよい。この場合、二次電池１１を常時使用に適した温度に維持することが可能となる。

　ステップＳ４において、エンコーダ２２は、モータ２１の回転子２１１の回転位置を検出し、その回転位置を示す信号を発熱制御部２４１へ出力する（ステップＳ４）。

　次に、発熱制御部２４１は、電流比率テーブル２４４を参照し、エンコーダ２２から得られた回転子２１１の回転位置と対応づけられた比率Ｉｕｒ，Ｉｖｒ，Ｉｗｒを取得する（ステップＳ５）。

　次に、発熱制御部２４１は、低温温度ｔＬから、温度センサ１３によって検出された温度ｔを減算し、目標上昇温度ｔｇを算出する（ステップＳ６）。目標上昇温度ｔｇは、二次電池１１の温度を、現在の温度ｔから低温温度ｔＬにするために必要な上昇温度を示している。

　次に、発熱制御部２４１は、放電電流値テーブル２４５を参照し、目標上昇温度ｔｇと対応づけられた電流値を放電電流値Ｉｄとして取得する（ステップＳ７）。この場合、放電電流値Ｉｄは、放電に伴う二次電池１１の自己発熱によって、二次電池１１の温度ｔを目標時間Ｔｍ内で目標上昇温度ｔｇ上昇させることができる二次電池１１の放電電流値を意味している。

　次に、発熱制御部２４１は、放電電流値Ｉｄを、Ｉｕｒ：Ｉｖｒ：Ｉｗｒの比率に分配することによって、指示電流値Ｉｕｃ，Ｉｖｃ，Ｉｗｃを算出する（ステップＳ８）。そして、発熱制御部２４１は、発熱処理を実行するべくインバータ２３へ制御信号を出力し、インバータ２３から指示電流値Ｉｕｃ，Ｉｖｃ，Ｉｗｃの電流を、コイル２１２ｕ，２１２ｖ，２１２ｗへ供給させる（ステップＳ９）。

　これにより、インバータ２３からコイル２１２ｕ，２１２ｖ，２１２ｗへ、指示電流値Ｉｕｃ，Ｉｖｃ，Ｉｗｃの電流が供給され、二次電池１１が放電電流値Ｉｄの電流を、インバータ２３へ放電する。その結果、二次電池１１の内部抵抗に電流が流れて二次電池１１が自己発熱するので、二次電池１１の温度が上昇する。

　このとき、発熱処理においては二次電池１１を充電させないから、低温時の充電による二次電池１１の劣化が生じない。

　次に、発熱制御部２４１は、温度センサ１３によって検出された温度ｔと、低温温度ｔＬとを比較する（ステップＳ１０）。そして、温度ｔが低温温度ｔＬに満たなければ（ステップＳ１０でＮＯ）、発熱制御部２４１は、発熱処理（ステップＳ９）を継続し、二次電池１１の温度を上昇させる。一方、温度ｔが低温温度ｔＬ以上になれば（ステップＳ１０でＹＥＳ）、二次電池１１は充放電しても劣化しない、あるいは劣化の程度が軽微な状態になっているから、発熱制御部２４１は、インバータ２３からのコイル２１２ｕ，２１２ｖ，２１２ｗへの電流供給を停止させ（ステップＳ１１）、発熱処理を終了する。

　以後、図略の車両ＥＣＵによって、モータ２１の駆動制御が実行される。そして、モータ２１の駆動制御に伴い、二次電池１１が放電したり、モータ２１の回生電流が二次電池１１に充電されたりする。

　以上、ステップＳ１～Ｓ１１の処理により、低温時の充電により二次電池１１を劣化させるおそれを低減することができる。また、二次電池１１を加熱するためのヒータを用いる場合と比べてコストを低減することができる。

　また、ステップＳ６，Ｓ７によれば、発熱処理（ステップＳ９）を実行する際に、二次電池１１の温度ｔが低いほど、インバータ２３からモータ２１へ供給させる電流の大きさが増大する。その結果、発熱処理開始前の二次電池１１の温度に関わらず、二次電池１１の温度を低温温度ｔＬ以上にするために必要な時間を、略一定にすることが可能となる。特に、ステップＳ６，Ｓ７によれば、目標時間Ｔｍ内で、二次電池１１の温度を低温温度ｔＬ以上にすることが可能となる。

　また、二次電池１１の上面は、前列シート７及び後列シート８のシートクッション９と接しているので、発熱処理による二次電池１１の温度上昇に伴い、シートクッション９を暖めることができる。これにより、ユーザの利便性を向上できる。

　従って、二次電池１１を自己発熱させた電力は、同時にシートクッション９を暖める用途にも利用されることとなる結果、二次電池１１を自己発熱させるための電力を有効利用することが可能となる。

　なお、電動装置は電気自動車に限らず、被加温部材も座席（シートバック１０）に限らない。また、ステップＳ５において、電流比率テーブル２４４に基づいて比率Ｉｕｒ，Ｉｖｒ，Ｉｗｒを取得する例を示したが、電流比率テーブル２４４を用いることなく比率Ｉｕｒ，Ｉｖｒ，Ｉｗｒを算出してもよく、あるいは比率Ｉｕｒ，Ｉｖｒ，Ｉｗｒを求めることなく直接指示電流値Ｉｕｃ，Ｉｖｃ，Ｉｗｃを算出してもよい。

　また、ステップＳ７において、放電電流値テーブル２４５に基づいて放電電流値Ｉｄを取得する例を示したが、放電電流値テーブル２４５を用いることなく放電電流値Ｉｄを算出してもよく、あるいは放電電流値Ｉｄを求めることなく直接指示電流値Ｉｕｃ，Ｉｖｃ，Ｉｗｃを算出してもよい。

　また、ステップＳ５，Ｓ６を実行せず、放電電流値Ｉｄを、予め設定する構成としてもよい。

　（第２実施形態）
　次に、本発明の第２実施形態に係る電気自動車１ａ及び昇温制御回路２４ａについて説明する。電気自動車１ａは、電気自動車１と同様、図１で示される。図７は、本発明の第２実施形態に係る昇温制御回路２４ａの電気的構成の一例を示すブロック図である。

　図７に示す電気自動車１ａと図２に示す電気自動車１とでは、下記の点で異なる。すなわち、図７に示す電気自動車１ａは、エンコーダ２２を備えない。また、昇温制御回路２４ａは、昇温制御回路２４とは、電流比率テーブル２４４を備えない点、及び発熱制御部２４１ａの動作が異なる。

　その他の構成は図２に示す電気自動車１と同様であるのでその説明を省略し、以下本実施形態の特徴的な点について説明する。

　発熱制御部２４１ａは、インバータ２３によって、モータ２１が応答可能な周波数より高い周波数の交流電流を、電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗとしてモータ２１へ供給させることによって、モータ２１を回転させることなく二次電池１１を放電させる。

　モータ２１の回転子２１１には、慣性が働くため、一定の周波数を超える周波数の電流がコイル２１２ｕ，２１２ｖ，２１２ｗに流れた場合、回転子２１１は回転せず、すなわちモータ２１は応答できない。このように、モータ２１が応答可能な周波数より高い周波数が、周波数ｆとして、例えば実験的に、あるいは理論的に求められて予め設定されている。

　図８は、図７に示す昇温制御回路２４ａの動作の一例を示すフローチャートである。まず、発熱制御部２４１ａによって、図６のステップＳ１～Ｓ３，Ｓ６，Ｓ７と同様の動作が実行される。次に、発熱制御部２４１ａは、放電電流値Ｉｄを例えば三等分して、指示電流値Ｉｕｃ，Ｉｖｃ，Ｉｗｃを算出する（ステップＳ２１）。

　次に、発熱制御部２４１ａは、発熱処理を実行するべくインバータ２３へ制御信号を出力し、インバータ２３から指示電流値Ｉｕｃ，Ｉｖｃ，Ｉｗｃ、かつ周波数ｆの電流を、コイル２１２ｕ，２１２ｖ，２１２ｗへ供給させる（ステップＳ２２）。以下、図６と同様、ステップＳ１０、Ｓ１１が実行される。

　以上、ステップＳ２１，Ｓ２２の処理によって、モータ２１を回転させることなく二次電池１１を放電させて発熱させることができるので、図２に示す電気自動車１と同様の効果が得られる。また、エンコーダ２２が不要となるのでコストを低減することが容易である。

　また、モータ２１は、磁石式同期電動機でなくてもよい。例えば、誘導機であってもよく、直流モータであってもよく、モータの種類には限定されない。

　なお、例えば図９に示すように、発熱制御部２４１ａは、ステップＳ２２の代わりにステップＳ３１、Ｓ３２、及びＳ９の処理を実行してもよい。回転子２１１の慣性や回転子２１１の回転に伴い生じる回転摩擦力に抗して、回転子２１１の回転を開始させる始動トルクを、コイル２１２ｕ，２１２ｖ，２１２ｗによって生じさせる電流値が、始動電流値Ｉｕｓ，Ｉｖｓ，Ｉｗｓとして予め設定されている。

　また、始動電流値Ｉｕｓ，Ｉｖｓ，Ｉｗｓに満たない電流値、すなわち始動トルク以上のトルクをコイル２１２ｕ，２１２ｖ，２１２ｗによって生じさせない電流値が、不始動電流値Ｉｕｎ，Ｉｖｎ，Ｉｗｎとして予め設定されている。

　そして、発熱制御部２４１ａは、ステップＳ２１において指示電流値Ｉｕｃ，Ｉｖｃ，Ｉｗｃを算出した後、指示電流値Ｉｕｃ，Ｉｖｃ，Ｉｗｃが始動電流値Ｉｕｓ，Ｉｖｓ，Ｉｗｓ以上か否か、より正確には、指示電流値Ｉｕｃ，Ｉｖｃ，Ｉｗｃにより生じる回転トルクが、始動電流値Ｉｕｓ，Ｉｖｓ，Ｉｗｓにより生じる始動トルク以上か否かを確認する（ステップＳ３１）。

　そして、発熱制御部２４１ａは、指示電流値Ｉｕｃ，Ｉｖｃ，Ｉｗｃが始動電流値Ｉｕｓ，Ｉｖｓ，Ｉｗｓ未満であれば（ステップＳ３１でＮＯ）、ステップＳ３３へ移行する一方、指示電流値Ｉｕｃ，Ｉｖｃ，Ｉｗｃが始動電流値Ｉｕｓ，Ｉｖｓ，Ｉｗｓ以上であれば（ステップＳ３１でＹＥＳ）、発熱制御部２４１ａは、指示電流値Ｉｕｃ，Ｉｖｃ，Ｉｗｃを始動電流値Ｉｕｓ，Ｉｖｓ，Ｉｗｓ未満に制限するべくステップＳ３２へ移行する。

　ステップＳ３２において、発熱制御部２４１ａは、指示電流値Ｉｕｃ，Ｉｖｃ，Ｉｗｃを、不始動電流値Ｉｕｎ，Ｉｖｎ，Ｉｗｎにする（ステップＳ３２）。以下、発熱制御部２４１ａは、図６と同様、ステップＳ９～Ｓ１１を実行する。

　以上、ステップＳ３１，Ｓ３２，Ｓ９の処理によって、モータ２１を回転させることなく二次電池１１を放電させて発熱させることができるので、図８に示す処理と同様の効果が得られる。また、ステップＳ６，Ｓ７，Ｓ３１によれば、発熱処理（ステップＳ９）を実行する際に、モータ２１を回転させない範囲内で、二次電池１１の温度ｔが低いほど、インバータ２３からモータ２１へ供給させる電流の大きさが増大する。その結果、発熱処理開始前の二次電池１１の温度に関わらず、二次電池１１の温度を低温温度ｔＬ以上にするために必要な時間を、略一定に近づけることが可能となる。

　なお、発熱制御部２４１は、図６に示すステップＳ１～Ｓ１１を実行する第１モードと、図８に示すステップＳ１～Ｓ１１を実行する第２モードと、図９に示すステップＳ１～Ｓ１１を実行する第３モードとを有していてもよい。発熱制御部２４１は、例えばユーザの操作指示や、種々の状況に応じて、第１～第３モードのうちいずれかを実行する構成としてもよい。

　なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。

　この構成によれば、二次電池の自己発熱により二次電池を暖めることができるので、ヒータを用いる必要がなく、コストの低減を図ることができる。また、モータが回転しない態様で二次電池を放電させるので、二次電池を暖めるためにモータが回転してしまう不都合が生じない。また、二次電池を放電させて自己発熱させるので、低温時に二次電池を充電させる必要がない。その結果、低温時の充電により二次電池を劣化させるおそれを低減することができる。

　また、前記モータは、磁石式の回転子と、回転磁界を生じさせるための複数のコイルとを備え、前記電動装置は、前記モータの回転子の回転位置を検出する位置検出部をさらに備え、前記モータが回転しない態様は、前記位置検出部によって検出された回転位置において前記複数のコイルで生じる磁界により前記回転子に生じる回転トルクが実質的にゼロになる前記磁界を前記複数のコイルに生じさせる電流を、前記モータ駆動部によって前記各コイルに供給させる態様を含むことが好ましい。

　この構成によれば、発熱制御部は、位置検出部によって検出された、回転子の現在の回転位置において、複数のコイルで生じる磁界により回転子に生じる回転トルクが実質的にゼロになる磁界を複数のコイルに生じさせる電流を、モータ駆動部によって各コイルに供給させることによって、モータが回転しない態様で二次電池を放電させることができる。

　また、前記モータが回転しない態様は、前記モータ駆動部によって、前記二次電池の放電電流に基づいて、前記モータが応答可能な周波数より高い周波数の交流電流を前記モータへ供給させる態様を含むことが好ましい。

　この構成によれば、発熱制御部は、モータ駆動部によって、二次電池の放電電流に基づいて、モータが応答可能な周波数より高い周波数の交流電流をモータへ供給させることによって、モータが回転しない態様で二次電池を放電させることができる。

　また、前記モータが回転しない態様は、前記モータ駆動部によって、前記モータの始動トルクを生じさせる始動電流値に満たない電流を、前記二次電池の放電電流に基づいて前記モータへ供給させる態様を含むことが好ましい。

　この構成によれば、発熱制御部は、モータ駆動部から、モータの始動トルクを生じさせる始動電流値に満たない電流を、二次電池の放電電流に基づいてモータへ供給させることによって、モータが回転しない態様で二次電池を放電させることができる。

　また、前記電動装置は、前記二次電池に関する温度を検出する温度検出部をさらに備え、前記発熱制御部は、前記温度検出部により検出された温度が、予め設定された低温温度に満たない場合、前記発熱処理を実行することが好ましい。

　この構成によれば、温度検出部により検出された温度が予め設定された低温温度に満たず、従ってこのまま二次電池が充電されると二次電池が劣化するおそれがある場合に、発熱処理が実行されるので、不必要に発熱処理を実行して無駄な電力を消費するおそれが低減される。

　また、前記発熱制御部は、前記発熱処理を実行する際に、前記温度検出部により検出された温度が低いほど、前記モータ駆動部によって前記モータへ供給させる電流の大きさを増大させることが好ましい。

　この構成によれば、二次電池の温度が低いほど、すなわち充電による劣化を低減するために上昇させる必要のある温度差が大きいほど、二次電池の放電電流が増大されて、発熱量が増大される。その結果、二次電池の温度に関わらず、発熱処理の実行時間を一定に近づけることが可能となる。

　また、時間を計時する計時部をさらに備え、前記発熱制御部は、前記計時部により計時された時間が、所定の設定時間になったとき、前記発熱処理を実行することが好ましい。

　この構成によれば、所定の設定時間を適宜設定することにより、二次電池を使用する前に予め二次電池を発熱処理により暖めて、劣化が生じにくくしておくことが容易となる。

　また、携帯電話機と通信可能な無線通信部をさらに備え、前記発熱制御部は、前記無線通信部によって、前記発熱処理の実行指示が受信されたとき、前記発熱処理を実行するようにしてもよい。

　この構成によれば、ユーザは、携帯電話機を用いて昇温制御回路に発熱処理の実行を開始させることができるので、ユーザの利便性が向上する。

　この構成によれば、電動装置において、上述の昇温制御回路と同様の効果が得られる。

　また、加温されることが望ましい被加温部材をさらに備え、前記被加温部材は、前記二次電池と熱伝導可能に接触して配設されていることが好ましい。

　この構成によれば、二次電池の自己発熱に伴って、被加温部材を暖めることができるので、自己発熱に伴う消費電力を有効に活用することが可能となる。

　また、前記被加温部材は、座席であり、前記二次電池は、前記座席の底部に接触して配設されていることが好ましい。

　この構成によれば、二次電池の自己発熱に伴って、座席を暖めることができるので、自己発熱に伴う消費電力を有効に活用できると共に、ユーザの利便性が向上する。

　本発明は、ハイブリッド自動車や電気自動車、電動工具、エレベータ、ビデオカメラ、扇風機等、種々の電動装置の電源として用いられる二次電池を暖めるための昇温制御回路、及び電動装置として有用である。

Claims

　二次電池から供給される電力に基づき駆動するモータと、前記二次電池から前記モータへの電力供給を制御することによって前記モータの回転を制御するモータ駆動部とを備えた電動装置における前記二次電池の温度を上昇させるための昇温制御回路であって、
　前記モータ駆動部によって、前記モータが回転しない態様で前記二次電池を放電させて前記二次電池から前記モータへ電力を供給させることによって、前記二次電池を自己発熱させる発熱処理を実行する発熱制御部を備えた昇温制御回路。
　前記モータは、
　磁石式の回転子と、回転磁界を生じさせるための複数のコイルとを備え、
　前記電動装置は、
　前記モータの回転子の回転位置を検出する位置検出部をさらに備え、
　前記モータが回転しない態様は、
　前記位置検出部によって検出された回転位置において前記複数のコイルで生じる磁界により前記回転子に生じる回転トルクが実質的にゼロになる前記磁界を前記複数のコイルに生じさせる電流を、前記モータ駆動部によって前記各コイルに供給させる態様を含む請求項１記載の昇温制御回路。
　前記モータが回転しない態様は、
　前記モータ駆動部によって、前記二次電池の放電電流に基づいて、前記モータが応答可能な周波数より高い周波数の交流電流を前記モータへ供給させる態様を含む請求項１又は２に記載の昇温制御回路。
　前記モータが回転しない態様は、
　前記モータ駆動部によって、前記モータの始動トルクを生じさせる始動電流値に満たない電流を、前記二次電池の放電電流に基づいて前記モータへ供給させる態様を含む請求項１～３のいずれか１項に記載の昇温制御回路。
　前記電動装置は、
　前記二次電池に関する温度を検出する温度検出部をさらに備え、
　前記発熱制御部は、
　前記温度検出部により検出された温度が、予め設定された低温温度に満たない場合、前記発熱処理を実行する請求項１～４のいずれか１項に記載の昇温制御回路。
　前記発熱制御部は、
　前記発熱処理を実行する際に、前記温度検出部により検出された温度が低いほど、前記モータ駆動部によって前記モータへ供給させる電流の大きさを増大させる請求項５記載の昇温制御回路。
　時間を計時する計時部をさらに備え、
　前記発熱制御部は、前記計時部により計時された時間が、所定の設定時間になったとき、前記発熱処理を実行する請求項１～６のいずれか１項に記載の昇温制御回路。
　携帯電話機と通信可能な無線通信部をさらに備え、
　前記発熱制御部は、前記無線通信部によって前記発熱処理の実行指示が受信されたとき、前記発熱処理を実行する請求項１～７のいずれか１項に記載の昇温制御回路。
　請求項１～８のいずれか１項に記載の昇温制御回路と、
　前記二次電池と、
　前記モータと、
　前記モータ駆動部とを備えた電動装置。
　加温されることが望ましい被加温部材をさらに備え、
　前記被加温部材は、前記二次電池と熱伝導可能に接触して配設されている請求項９記載の電動装置。
　前記被加温部材は、座席であり、
　前記二次電池は、
　前記座席の底部に接触して配設されている請求項１０記載の電動装置。