特許 6248799 蓄電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6248799

(24)【登録日】2017年12月1日

(45)【発行日】2017年12月20日

(54)【発明の名称】蓄電装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/667 20140101AFI20171211BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20171211BHJP

   H02J 7/04 20060101ALI20171211BHJP

   H01M 10/615 20140101ALI20171211BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20171211BHJP

   H01M 10/633 20140101ALI20171211BHJP

   H01M 10/637 20140101ALI20171211BHJP

   H01M 10/643 20140101ALI20171211BHJP

   H01M 10/647 20140101ALI20171211BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20171211BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20171211BHJP

   B60L 1/00 20060101ALI20171211BHJP

   H01M 10/6554 20140101ALI20171211BHJP

【ＦＩ】

   H01M10/667

   H02J7/00 A

   H02J7/04 L

   H01M10/615

   H01M10/625

   H01M10/633

   H01M10/637

   H01M10/643

   H01M10/647

   H01M10/44 P

   H01M10/48 301

   H01M10/48 P

   B60L1/00 L

   H01M10/6554

【請求項の数】6

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2014-102583(P2014-102583)

(22)【出願日】2014年5月16日

(65)【公開番号】特開2015-220082(P2015-220082A)

(43)【公開日】2015年12月7日

【審査請求日】2016年7月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】395011665

【氏名又は名称】株式会社オートネットワーク技術研究所

(73)【特許権者】

【識別番号】000183406

【氏名又は名称】住友電装株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】服部 久雄

【審査官】 緑川 隆

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１１９３１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１９６３９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平１１−５０１４４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１４９４７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０２９１７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１９６３９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２７２７１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ １０／４２−１０／４８

Ｈ０１Ｍ １０／５２−１０／６６７

Ｈ０２Ｊ ７／００−７／１２，７／３４−７／３６

Ｂ６０Ｌ １／００−３／１２，７／００−１３／００，１５／００−１５／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

蓄電器と、該蓄電器の温度を検出する温度検出部と、前記蓄電器に対する充電及び放電を行うための電圧変換回路とを備え、前記温度検出部が検出した温度に基づいて前記蓄電器を加熱する電源装置において、
前記蓄電器及び電圧変換回路を熱的に結合してあり、
前記温度検出部が検出した温度が所定の閾値より低い場合、前記電圧変換回路によって前記蓄電器に対する充電及び放電を交互に行う制御部と、
前記蓄電器の電圧を検出する電圧検出部と
を備え、
前記制御部は、
前記電圧検出部が検出した電圧が第１電圧より低い場合、所定の第１時間だけ前記充電を行い、
前記電圧検出部が検出した電圧が前記第１電圧より低い第２電圧以上である場合、前記第１時間と同一又は異なる第２時間だけ前記放電を行うようにしてあり、
前記第１時間及び第２時間夫々は、前記蓄電器を前記第１電圧及び第２電圧の間で充電及び放電する時間よりも短い
ことを特徴とする蓄電装置。

【請求項2】

前記蓄電器の充電電流及び放電電流を検出する電流検出部を更に備え、
前記制御部は、前記充電及び放電夫々について、電流又は電力を積算して、前記充電及び放電夫々を所定の積算電流又は積算電力だけ行うようにしてあること
を特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。

【請求項3】

前記電圧変換回路は、前記充電及び放電に係る電力を変換するためのスイッチング素子を有し、
該スイッチング素子をオン／オフに駆動する駆動回路を更に備え、
前記制御部は、前記充電及び放電を行う場合、前記駆動回路によって前記スイッチング素子を駆動する信号の立ち上がり時間及び／又は立ち下がり時間を延長するようにしてあること
を特徴とする請求項１又は２に記載の蓄電装置。

【請求項4】

前記蓄電器を複数備え、
前記電圧変換回路は、配線基板の一面に実装してあり、
前記配線基板の他面及び前記複数の蓄電器の間に金属を含む平板状の熱伝導部材を介裝してあること
を特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の蓄電装置。

【請求項5】

前記複数の蓄電器は円柱状をなしており、軸方向を前記熱伝導部材の一面に平行的に揃えて配してあることを特徴とする請求項４に記載の蓄電装置。

【請求項6】

前記複数の蓄電器は平板状をなしており、前記熱伝導部材の一面に積層してあることを特徴とする請求項４に記載の蓄電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蓄電器と、該蓄電器を充放電する電圧変換回路とを備え、前記蓄電器の温度に基づいて蓄電器を加熱する蓄電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、車両には鉛蓄電池等の補機バッテリが搭載されており、ＨＶ（Hybrid Vehicle ；ハイブリッド車）、ＰＨＶ（Plug-in Hybrid Vehicle ：プラグインハイブリッド車）、ＥＶ（Electric Vehicle ；電気自動車）等のモータを有する車両では駆動用のバッテリが搭載されている。また、減速の際に車両の運動エネルギを電力に変換することによって発電機に回生電力を発生させ、発生させた回生電力をバッテリ、キャパシタ等の蓄電器に蓄電する車両も普及している。

【0003】

ところで、化学反応を利用するバッテリは、温度変化の影響を受けやすく、特に低温の環境下で充電及び放電（以下、充放電ともいう）の特性が低下する傾向がある。一方では、このような低温時の特性の低下を防止する発明が多数考案されている。

【0004】

例えば特許文献１には、電池ケース内に配された温度センサからの温度信号（が示す温度）が所定温度以下の場合に、電池ケース内に配されたヒータを作動させて蓄電池の温度を上昇させる蓄電池充電装置が記載されている。また、特許文献２には、駆動用のバッテリの温度が設定温度よりも低い場合に、電装用の補機バッテリと駆動用のバッテリとの間で交互に充放電し、駆動用のバッテリを自己発熱させて加熱する技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平３−１９００６２号公報

【特許文献2】特開２００３−９２８０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、バッテリの外部からヒータで加熱する方法では、別途ヒータが必要となるため、スペース効率の点で不利である上に製造コストがアップするという問題があった。また、バッテリを充放電して自己発熱させる方法では、バッテリの保護の観点から、バッテリが暖まるほど大きな充放電電流を流すことが困難な場合があった。

【0007】

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、バッテリ等の蓄電器が低温の場合であっても充放電特性の低下を防止することが可能な蓄電装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る蓄電装置は、蓄電器と、該蓄電器の温度を検出する温度検出部と、前記蓄電器に対する充電及び放電を行うための電圧変換回路とを備え、前記温度検出部が検出した温度に基づいて前記蓄電器を加熱する電源装置において、前記蓄電器及び電圧変換回路を熱的に結合してあり、前記温度検出部が検出した温度が所定の閾値より低い場合、前記電圧変換回路によって前記蓄電器に対する充電及び放電を交互に行う制御部と、前記蓄電器の電圧を検出する電圧検出部とを備え、前記制御部は、前記電圧検出部が検出した電圧が第１電圧より低い場合、所定の第１時間だけ前記充電を行い、前記電圧検出部が検出した電圧が前記第１電圧より低い第２電圧以上である場合、前記第１時間と同一又は異なる第２時間だけ前記放電を行うようにしてあり、前記第１時間及び第２時間夫々は、前記蓄電器を前記第１電圧及び第２電圧の間で充電及び放電する時間よりも短いことを特徴とする。

【0012】

本発明に係る蓄電装置は、前記蓄電器の充電電流及び放電電流を検出する電流検出部を更に備え、前記制御部は、前記充電及び放電夫々について、電流又は電力を積算して、前記充電及び放電夫々を所定の積算電流又は積算電力だけ行うようにしてあることを特徴とする。

【0013】

本発明に係る蓄電装置は、前記電圧変換回路は、前記充電及び放電に係る電力を変換するためのスイッチング素子を有し、該スイッチング素子をオン／オフに駆動する駆動回路を更に備え、前記制御部は、前記充電及び放電を行う場合、前記駆動回路によって前記スイッチング素子を駆動する信号の立ち上がり時間及び／又は立ち下がり時間を延長するようにしてあることを特徴とする。

【0014】

本発明に係る蓄電装置は、前記蓄電器を複数備え、前記電圧変換回路は、配線基板の一面に実装してあり、前記配線基板の他面及び前記複数の蓄電器の間に金属を含む平板状の熱伝導部材を介裝してあることを特徴とする。

【0015】

本発明に係る蓄電装置は、前記複数の蓄電器は円柱状をなしており、軸方向を前記熱伝導部材の一面に平行的に揃えて配してあることを特徴とする。

【0016】

本発明に係る蓄電装置は、前記複数の蓄電器は平板状をなしており、前記熱伝導部材の一面に積層してあることを特徴とする。

【0017】

本発明にあっては、蓄電器の温度が所定の閾値より低い場合、蓄電器と熱的に結合された電圧変換回路によって、蓄電器に対する充電及び放電を交互に行う。
これにより、蓄電器が電圧変換回路からの熱で暖められる。

【0018】

本発明にあっては、蓄電器の電圧が所定の第１電圧より低い場合に、蓄電器を電圧変換回路によって充電し、蓄電器の電圧が第１電圧より低い所定の第２電圧以上である場合に、蓄電器を放電する。
つまり、蓄電器の電圧が、第１電圧以上である場合及び第２電圧未満である場合の夫々について、充電及び放電が実行されず、夫々放電及び充電が実行されるため、蓄電器の電圧が第１電圧から第２電圧までの範囲から大きく逸脱しないように制御される。また、蓄電器の電圧が第１電圧以上である場合及び第２電圧未満であるために、夫々放電及び充電が実行された場合であっても、その後蓄電器の電圧が第１電圧より低くなったとき及び第２電圧以上となったときに、夫々充電及び放電が行われるため、充電と放電とが交互に繰り返されることとなる。

【0019】

本発明にあっては、蓄電器の電圧が所定範囲内にある場合に、充電及び放電が常にセットで交互に行われる。

【0020】

本発明にあっては、１回の充電及び放電の夫々が所定の第１時間及び第２時間だけ行われるため、標準的には１回の充放電が一定の周期で行われる。

【0021】

本発明にあっては、充電及び放電夫々を同じ積算電流又は積算電力だけ行うため、１回の充放電の前後で蓄電器の蓄電量が一定に保たれる。

【0022】

本発明にあっては、蓄電器の充放電を行う場合、電圧変換回路のスイッチング素子を駆動する信号の立ち上がり時間及び／又は立ち下がり時間を延長する。
これにより、電圧変換回路における電力損失が増大するため、蓄電器がよりよく暖まる。

【0023】

本発明にあっては、スイッチング素子を有する電圧変換回路が一面に実装された配線基板の他面と、複数の蓄電器との間に、金属を含む平板状の熱伝導部材を介装する。
これにより、スイッチング素子からの熱が、熱伝導部材で拡散されて蓄電器に均等に伝導する。

【0024】

本発明にあっては、円筒状をなす複数の蓄電器を、夫々の軸方向を熱伝導部材の一面に平行的に揃えて配してあるため、各蓄電器及び熱伝導部材の離隔距離が最小になり、且つ各蓄電器の収容効率が良好となる。

【0025】

本発明にあっては、平板状をなす複数の蓄電器を熱伝導部材の一面に積層してあるため、各蓄電器及び熱伝導部材の離隔距離が最小になり、且つ各蓄電器の収容効率が良好となる。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、蓄電器の温度が所定の閾値より低い場合、蓄電器が電圧変換回路からの熱で暖められる。
従って、バッテリ等の蓄電器が低温の場合であっても充放電特性の低下を防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の実施の形態１に係る蓄電装置の構成例を示すブロック図である。

【図2】本発明の実施の形態１に係る蓄電装置の内部構成を模式的に示す縦断面図である。

【図3】本発明の実施の形態１に係る蓄電装置における蓄電池の温度及び電圧の時間変化を模式的に示すグラフである。

【図4】本発明の実施の形態１に係る蓄電装置で蓄電池の充電及び放電を交互に繰り返すＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。

【図5】補機バッテリ充電のサブルーチンに係るＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。

【図6】本発明の実施の形態１の変形例１に係る蓄電装置における蓄電池の温度及び電圧の時間変化を模式的に示すグラフである。

【図7】本発明の実施の形態１の変形例２に係る蓄電装置の内部構成を模式的に示す縦断面図である。

【図8】本発明の実施の形態２に係る蓄電装置における蓄電池の温度及び電圧の時間変化を模式的に示すグラフである。

【図9】本発明の実施の形態２に係る蓄電装置で蓄電池の充電及び放電を交互に繰り返すＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。

【図10】蓄電池の充電電流及び放電電流夫々を積算するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る蓄電装置の構成例を示すブロック図である。図中１は蓄電装置であり、蓄電装置１は、車両における回生電力を蓄電し、蓄電した電力を適時放電して有効に利用するためのものである。蓄電装置１は、不図示のエンジンに連動して発電するオルタネータ５からの電圧及び補機バッテリ６からの電圧を変換する電圧変換回路１０と、該電圧変換回路１０が有するＭＯＳＦＥＴ（スイッチング素子に相当）１１をオン／オフに駆動する駆動信号を与える駆動回路２０と、該駆動回路２０にＰＷＭ信号を与える制御部３０とを備える。

【0029】

蓄電装置１は、また、電圧変換回路１０によって充電及び放電されるリチウムイオンバッテリ（蓄電器に相当：以下、蓄電池という）４０と、該蓄電池４０の温度を検出する温度センサ（温度検出部に相当）４１と、蓄電池４０の充電電流及び放電電流を検出する電流検出抵抗４２とを備える。

【0030】

温度センサ４１は、直流の電圧が印加されており、蓄電池４０と熱的に密結合されている。
電流検出抵抗４２は、電圧変換回路１０及び蓄電池４０を接続する導線に介裝されている。
補機バッテリ６には、車載の負荷７が並列に接続されている。蓄電池４０は、例えばリチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタ等の他の蓄電器であってもよい。

【0031】

電圧変換回路１０は、複数のＭＯＳＦＥＴ１１からなるフルブリッジ（Ｈブリッジ）回路を含み、駆動回路２０からの駆動信号に応じて、電圧の変換方向が切り替わるようになっている。電圧変換回路１０は、制御部３０がオルタネータ５及び補機バッテリ６からの電圧を変換して蓄電池４０を充電したり、蓄電池４０が放電した電圧を変換して補機バッテリ６を充電したりするのに用いられる。

【0032】

駆動回路２０は、制御部３０からのＰＷＭ信号を増幅する増幅回路２１と、該増幅回路２１がＭＯＳＦＥＴ１１に与える駆動信号の信号経路を切り替えるリレー２２と、該リレー２２を駆動するリレー駆動回路２３とを備える。リレー２２の常閉接点（ｂ接点）は、ＭＯＳＦＥＴ１１のゲートに接続されている。リレー２２の常開接点（ａ接点）は、抵抗器２４を介してＭＯＳＦＥＴ１１のゲートに接続されている。

【0033】

リレー２２がリレー駆動回路２３によって駆動された場合、駆動回路２０がＭＯＳＦＥＴ１１に与える駆動信号の立ち上がり時間及び立ち下がり時間が、抵抗器２４及び浮遊容量によって延長される。抵抗器２４に不図示のダイオードを並列に接続した場合は、ダイオードの接続方向に応じて、上記駆動信号の立ち上がり時間又は立ち下がり時間が延長される。

【0034】

駆動回路２０から電圧変換回路１０に与えられる駆動信号には、上述のＰＷＭ信号の他に、該ＰＷＭ信号を相補的に反転させた信号や、一部のＭＯＳＦＥＴ１１をオン及びオフに固定する信号が含まれている（何れも図示せず）。このような信号を適宜組み合わせて複数のＭＯＳＦＥＴ１１のゲートに与えることにより、電圧変換回路１０における双方向の昇圧及び降圧が可能になっている。本実施の形態１では、補機バッテリ６が放電した電圧を電圧変換回路１０が昇圧し、蓄電池４０が放電した電圧を電圧変換回路１０が降圧する。但し、これに限定されるものではない。

【0035】

制御部３０は、ＣＰＵ３１を有し、ＣＰＵ３１は、プログラム等の情報を記憶するＲＯＭ３２、一時的に発生した情報を記憶するＲＡＭ３３、他のＥＣＵ等とＣＡＮ（Controller Area Network ）による通信を行うＣＡＮ通信回路３４、及び各種時間を計時するタイマ３５と互いにバス接続されている。

【0036】

ＣＰＵ３１には、また、温度センサ４１に印加される電圧及び電流検出抵抗４２の両端の電圧をデジタルの電圧値に変換するＡ／Ｄ変換回路３６、増幅回路２１に与えるＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ制御回路３７、及びリレー駆動回路２３にリレー制御信号を与えるＩ／Ｏポート３８がバス接続されている。以下では、特に断りのない限りリレー制御信号がオフになっており、リレー２２がオフして共通接点と常閉接点とが接続されている。

【0037】

ＣＡＮ通信回路３４は、ＣＡＮバス８に接続されており、例えば不図示のＥＣＵと通信することにより、補機バッテリ６に対する充電電圧の指令値を取得する。取得された指令値は、出力要求電圧としてＲＡＭ３３の所定記憶領域に記憶される。

【0038】

Ａ／Ｄ変換回路３６は、蓄電池４０の温度に応じて抵抗値が変化する温度センサ４１に印加された電圧をデジタルの電圧値に変換する。変換された電圧値に基づいて、蓄電池４０の温度が検出される。Ａ／Ｄ変換回路３６は、また、電流検出抵抗４２の両端の電圧を各別にデジタルの電圧値に変換する。蓄電池４０の充電電流及び放電電流の夫々は、変換された両端の電圧の差分に基づいて正及び負の電流として検出される（電流検出部に相当）。蓄電池４０の電圧は、変換された両端の電圧の何れかに基づいて検出される（電圧検出部に相当）。

【0039】

ＰＷＭ制御回路３７は、増幅回路２１に与えるＰＷＭ信号を一定の周期で生成する。蓄電池４０を暖めるために充電及び放電が行われる場合、例えば、充電レート及び放電レートが一定になるように、ＰＷＭ信号のデューティ比が制御される。

【0040】

次に、蓄電池４０の実装状態について説明する。
図２は、本発明の実施の形態１に係る蓄電装置１の内部構成を模式的に示す縦断面図である。図中１００はケースであり、ケース１００は、略矩形の波板状をなす上部ケース１１０と、該上部ケース１１０に対向する側が開口した中空の略直方体状をなす下部ケース１２０とからなる。

【0041】

下部ケース１２０内には、制御部３０を構成する部品及び導体パターンが両面に実装された制御基板１２１と、電圧変換回路１０及び駆動回路２０を構成する部品及び導体パターンが一面に実装された変換基板（配線基板に相当）１２２とが、底面と平行になるように離隔して配されている。変換基板１２２の一面は、制御基板１２１と対向している。変換基板１２２の他面には、金属材料を含む矩形平板状の熱伝導部材１２３、接着層１２４、及びホルダ１２５が積層されている。

【0042】

蓄電池４０，４０，・・４０は、円柱状をなしており、軸方向が互いに平行となり、且つ熱伝導部材１２３の一面に平行となるようにして、上部ケース１１０の凹に湾曲した部位とホルダ１２５との間に保持されるように収容されている。なお、図２では温度センサ４１の図示を省略する。

【0043】

上述の構成により、変換基板１２２上に実装されたＭＯＳＦＥＴ１１，１１からの熱が、熱伝導部材１２３で均等に拡散し、接着層１２４及びホルダ１２５を介して蓄電池４０，４０，・・４０に効率よく伝導する。

【0044】

次に、蓄電池４０を交互に充電及び放電する例について説明する。
図３は、本発明の実施の形態１に係る蓄電装置１における蓄電池４０の温度及び電圧の時間変化を模式的に示すグラフである。図３の横軸は時間を表し、縦軸は温度及び電圧を表す。図３では、蓄電池４０の温度及び電圧の夫々を太い実線及び細い実線で示す。Ｔ１は所定の閾値温度であり、Ｖ１及びＶ２は相異なる所定の電圧である。

【0045】

本実施の形態１では、蓄電池４０の温度（Ｔｂ）が閾値温度（Ｔ１）より低い場合、蓄電池４０を暖めるために、制御部３０が蓄電池４０に対する充電及び放電を交互に行う。より具体的には、蓄電池４０の電圧がＶ１より低い場合、所定の第１時間だけ充電が行われる。また、蓄電池４０の電圧がＶ１より低いＶ２以上である場合、所定の第２時間だけ放電が行われる。この充電及び放電を重ねることによって、蓄電池４０の温度が徐々に上昇する。

【0046】

以下でいう充電及び放電は、特に断りのない限り蓄電池４０に対する充放電を指すものとする。第１時間及び第２時間は異なっていてもよいが、ここでは簡単のために同一の時間とする。具体的に図３では、時刻ｔ０からｔ２２までの各時刻の間隔を第１時間（＝第２時間）とする。Ｖ１は蓄電池４０の満充電電圧よりも低く、Ｖ２は蓄電池４０の放電終止電圧より高いものとする。更に、補機バッテリ６は、蓄電池４０との間で相互に充放電が行える状態にあるものとする。

【0047】

時刻ｔ０，ｔ２，ｔ４，ｔ６，ｔ８，ｔ１０では、蓄電池４０の電圧がＶ１より低いため、第１時間分の充電が開始される。時刻ｔ１，ｔ３，ｔ５，ｔ７，ｔ９，ｔ１１では、蓄電池４０の電圧がＶ２以上であるため、第２時間分（＝第１時間分）の放電が開始される。第１時間の間で充電される電流量又は電力量の方が、第２時間の間で放電される電流量又は電力量よりも大きい場合、図３に示すように、蓄電池４０の電圧が時間の経過と共に上昇する。

【0048】

続く時刻ｔ１２では、蓄電池４０の電圧がＶ１以上であるため、充電が開始されないが、蓄電池４０の電圧がＶ２以上であるため、第２時間分の放電が開始される。つまり、時刻ｔ１１からｔ１３までは、第２時間の２倍の時間だけ放電が行われる。その後、時刻ｔ１３，ｔ１５，ｔ１７で第１時間分の充電が開始され、時刻ｔ１４，ｔ１６，ｔ１８で第２時間分の放電が開始される。

【0049】

続く時刻ｔ１９では、蓄電池４０の電圧がＶ１以上であるため、充電が開始されないが、蓄電池４０の電圧がＶ２以上であるため、第２時間分の放電が開始される。ここでも時刻ｔ１８からｔ２０まで、第２時間の２倍の時間だけ放電が行われる。その後、時刻ｔ２０で第１時間分の充電が開始され、時刻ｔ２１で第２時間分の放電が開始される。

【0050】

時刻ｔ２２以降は、蓄電池４０の温度がＴ１以上になっているため、充電も放電も行われない。この場合、蓄電池４０は、他のＥＣＵから取得した電圧の指令値に基づいて、補機バッテリ６を充電するために用いられる。

【0051】

このように、放電の時間が２倍になることがあっても、充電及び放電が交互に繰り返される。換言すれば、必要に応じて放電の時間が２倍に延長されることによって、蓄電池４０の電圧がＶ１を大きく超えないように制御されながら、充電及び放電が交互に繰り返される。

【0052】

以下では、上述した制御部３０の動作を、それを示すフローチャートを用いて説明する。以下に示す処理は、ＲＯＭ３２に予め格納された制御プログラムに従って、ＣＰＵ３１により実行される。
図４は、本発明の実施の形態１に係る蓄電装置１で蓄電池４０の充電及び放電を交互に繰り返すＣＰＵ３１の処理手順を示すフローチャートであり、図５は、補機バッテリ充電のサブルーチンに係るＣＰＵ３１の処理手順を示すフローチャートである。図４の処理は、ＣＰＵ３１の初期化後に起動され、処理が終了する毎に繰り返し起動される。

【0053】

図４の処理が起動された場合、ＣＰＵ３１は、温度センサ４１及びＡ／Ｄ変換回路３６によって蓄電池４０の温度（Ｔｂ）を検出し（Ｓ１１）、検出した温度であるＴｂが閾値のＴ１より低いか否かを判定する（Ｓ１２）。ＴｂがＴ１より低い場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、Ａ／Ｄ変換回路３６によって蓄電池４０の電圧（Ｖｂ）を検出し（Ｓ１３）、検出した電圧であるＶｂが、上限の電圧であるＶ１より低いか否かを判定する（Ｓ１４）。

【0054】

ＶｂがＶ１より低くない場合（Ｓ１４：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、後述するステップＳ１８に処理を移す。ＶｂがＶ１より低い場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、即ち充電する余裕がある場合、ＣＰＵ３１は、ＰＷＭ制御回路３７、駆動回路２０及び電圧変換回路１０によって蓄電池４０の充電を開始する（Ｓ１５）。次いで、ＣＰＵ３１は、タイマ３５によって第１時間だけ待機した（Ｓ１６）後、蓄電池４０の充電を停止する（Ｓ１７）。これにより、蓄電池４０は、第１時間だけ充電される。

【0055】

その後、ＣＰＵ３１は、蓄電池４０の電圧（Ｖｂ）を再び検出し（Ｓ１８）、Ｖｂが下限の電圧であるＶ２以上であるか否かを判定する（Ｓ１９）。ＶｂがＶ２以上ではない場合（Ｓ１９：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、蓄電池４０を放電することなく図４の処理を終了する。

【0056】

ＶｂがＶ２以上である場合（Ｓ１９：ＹＥＳ）、即ち放電する余裕がある場合、ＣＰＵ３１は、ＰＷＭ制御回路３７、駆動回路２０及び電圧変換回路１０によって蓄電池４０の放電を開始する（Ｓ２０）。次いで、ＣＰＵ３１は、タイマ３５によって第２時間だけ待機した（Ｓ２１）後、蓄電池４０の放電を停止して（Ｓ２２）図４の処理を終了する。これにより、蓄電池４０は、第２時間だけ放電される。

【0057】

ステップＳ１２で、ＴｂがＴ１より低くない場合（Ｓ１２：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、補機バッテリ充電のサブルーチンを呼び出して実行し（Ｓ２３）、図４の処理を終了する。

【0058】

図５に移って、補機バッテリ充電のサブルーチンが呼び出された場合、ＣＰＵ３１は、蓄電池４０の電圧（Ｖｂ）を検出する（Ｓ３１）と共に、ＲＡＭ３３に記憶されている電圧の指令値、即ち出力要求電圧（Ｖｄ）を読み出す（Ｓ３２）。次いで、ＣＰＵ３１は、Ｖｂ及びＶｄに応じたＰＷＭ信号のデューティ比（Ｄ）を算出する（Ｓ３３）。蓄電池４０の電圧を降圧する場合、以下の式（１）によってＤが算出される。

【0059】

Ｄ＝Ｖｄ／Ｖｂ・・・・・・・・・・・・・（１）

【0060】

次いで、ＣＰＵ３１は、ＰＷＭ制御回路３７に算出したデューティ比（Ｄ）を設定し（Ｓ３４）、ＰＷＭ制御回路３７、駆動回路２０及び電圧変換回路１０によって蓄電池４０を一定時間だけ放電して（Ｓ３５）呼び出された処理にリターンする。

【0061】

上述のフローチャートでは、リレー２２が常時オフしていたが、充電中及び放電中にリレー２２をオンして共通接点及び常開接点を接続してもよい。具体的には、図４に示すステップＳ１５，Ｓ２０で、Ｉ／Ｏポート３８からリレー駆動回路２３に与えるリレー制御信号をオンにし、ステップＳ１７，Ｓ２２でリレー制御信号をオフにする。これにより、充電中及び放電中にＭＯＳＦＥＴ１１に与えられる駆動信号の立ち上がり時間及び／又は立ち下がり時間が延長されるため、ＭＯＳＦＥＴ１１の熱損失が増大して、蓄電池４０がよりよく暖まる。

【0062】

以上のように本実施の形態１によれば、蓄電池４０の温度（Ｔｂ）が所定の閾値温度（Ｔ１）より低い場合、蓄電池４０と熱的に結合された電圧変換回路１０によって、蓄電池４０に対する充電及び放電を交互に行う。
これにより、蓄電池４０が電圧変換回路１０からの熱で暖められる。
従って、蓄電池４０等の蓄電器が低温の場合であっても充放電特性の低下を防止することが可能となる。

【0063】

また、実施の形態１によれば、蓄電池４０の電圧が所定の第１電圧より低い場合に、蓄電池４０を電圧変換回路１０によって充電し、蓄電池４０の電圧が第１電圧より低い所定の第２電圧以上である場合に、蓄電池４０を放電する。
特に、蓄電池４０の電圧が第１電圧以上である場合、充電が実行されずに放電が実行されるため、蓄電池４０の電圧が第１電圧を大きく上回らないように制御される。また、蓄電池４０の電圧が第１電圧以上であるために放電が実行された場合であっても、その後蓄電池４０の電圧が第１電圧より低くなったときに充電が行われるため、充電と放電とを交互に繰り返すことが可能となる。

【0064】

また、実施の形態１によれば、１回の充電及び放電の夫々が所定の第１時間及び第２時間だけ行われるため、標準的には１回の充放電を一定の周期で行うことが可能となる。

【0065】

更にまた、実施の形態１によれば、蓄電池４０の充放電を行う場合、電圧変換回路１０のＭＯＳＦＥＴ１１に与える駆動信号の立ち上がり時間及び／又は立ち下がり時間を延長する。
これにより、電圧変換回路１０における電力損失が増大するため、蓄電池４０をよりよく暖めることが可能となる。

【0066】

更に、実施の形態１によれば、ＭＯＳＦＥＴ１１を有する電圧変換回路１０が一面に実装された変換基板１２２の他面と、複数の蓄電池４０との間に、金属材料を含む平板状の熱伝導部材１２３を介装する。
従って、ＭＯＳＦＥＴ１１からの熱を、熱伝導部材１２３で拡散させて蓄電池４０に均等に伝導させることが可能となる。

【0067】

更にまた、実施の形態１によれば、円筒状をなす複数の蓄電池４０を、夫々の軸方向を熱伝導部材１２３の一面に平行的に揃えて配してあるため、各蓄電池４０及び熱伝導部材１２３の離隔距離を最小にすることができ、且つ各蓄電池４０の収容効率を良好にすることが可能となる。

【0068】

（変形例１）
実施の形態１が、制御部３０が蓄電池４０に対する充電及び放電を交互に繰り返す間に、蓄電池４０の電圧が上昇する形態であるのに対し、実施の形態１の変形例２は、制御部３０が蓄電池４０に対する充電及び放電を交互に繰り返す間に、蓄電池４０の電圧が低下する形態である。
図６は、本発明の実施の形態１の変形例１に係る蓄電装置１における蓄電池４０の温度及び電圧の時間変化を模式的に示すグラフである。図６の横軸は時間を表し、縦軸は温度及び電圧を表す。図６では、蓄電池４０の温度及び電圧の夫々を太い実線及び細い実線で示す。

【0069】

本実施の形態１の変形例２では、蓄電池４０の温度（Ｔｂ）が閾値温度（Ｔ１）より低い場合、蓄電池４０を暖めるために、制御部３０が蓄電池４０に対する放電及び充電を交互に行う。より具体的には、蓄電池４０の電圧がＶ２以上である場合、所定の第２時間だけ放電が行われる。また、蓄電池４０の電圧がＶ１より低い場合、所定の第１時間だけ充電が行われる。この放電及び充電を重ねることによって、蓄電池４０の温度が徐々に上昇する。

【0070】

時刻ｔ０，ｔ２，ｔ４，ｔ６，ｔ８では、蓄電池４０の電圧がＶ２以上であるため、第２時間分（＝第１時間分）の放電が開始される。時刻ｔ１，ｔ３，ｔ５，ｔ７，ｔ９では、蓄電池４０の電圧がＶ１より低いため、第１時間分の放電が開始される。第２時間の間で放電される電流量又は電力量の方が、第１時間の間で充電される電流量又は電力量よりも大きい場合、図６に示すように、蓄電池４０の電圧が時間の経過と共に低下する。

【0071】

続く時刻ｔ１０では、蓄電池４０の電圧がＶ２未満であるため、放電が開始されないが、蓄電池４０の電圧がＶ１より低いため、第１時間分の充電が開始される。つまり、時刻ｔ９からｔ１１までは、第１時間の２倍の時間だけ充電が行われる。その後、時刻ｔ１１，ｔ１３で第２時間分の放電が開始され、時刻ｔ１２，ｔ１４で第１時間分の充電が開始される。

【0072】

続く時刻ｔ１５では、蓄電池４０の電圧がＶ２未満であるため、放電が開始されないが、蓄電池４０の電圧がＶ１より低いため、第１時間分の充電が開始される。ここでも時刻ｔ１５からｔ１６まで、第１時間の２倍の時間だけ充電が行われる。同様に、時刻ｔ１６，ｔ１８，ｔ２１で第２時間分の放電が開始され、時刻ｔ１７，ｔ１９，ｔ２０，ｔ２２で第１時間分の充電が開始される。

【0073】

時刻ｔ２３以降は、蓄電池４０の温度がＴ１以上になっているため、充電も放電も行われない。この場合、蓄電池４０は、他のＥＣＵから取得した電圧の指令値に基づいて、補機バッテリ６を充電するために用いられる。

【0074】

このように、充電の時間が２倍になることがあっても、放電及び充電が交互に繰り返される。換言すれば、必要に応じて充電の時間が２倍に延長されることによって、蓄電池４０の電圧がＶ２を大きく下回らないように制御されながら、放電及び充電が交互に繰り返される。

【0075】

上述した制御部３０の動作を示すフローチャートは、実施の形態１における図４に示すフローチャートと本質的には同一であるため、その詳細な説明を省略する。但し、本変形例１では、蓄電池４０の温度（Ｔｂ）が閾値温度（Ｔ１）より低いと判定された場合に、放電から先に行われるようにするため、図４に示すフローチャートのうち、ステップＳ１３からＳ１７までの処理と、ステップＳ１８からＳ２２までの処理とを入れ替えたフローチャートが用いられる。

【0076】

以上にように本実施の形態１の変形例１によれば、蓄電池４０の電圧が所定の第１電圧より低い所定の第２電圧以上である場合に、蓄電池４０を放電し、蓄電池４０の電圧が第１電圧より低い場合に、蓄電池４０を電圧変換回路１０によって充電する。
特に、蓄電池４０の電圧が、第２電圧未満である場合、放電が実行されずに充電が実行されるため、蓄電池４０の電圧が第２電圧を大きく下回らないように制御される。また、蓄電池４０の電圧が第２電圧未満であるために充電が実行された場合であっても、その後蓄電池４０の電圧が第２電圧以上となったときに放電が行われるため、放電と充電とを交互に繰り返すことが可能となる。

【0077】

（変形例２）
実施の形態１が、複数の蓄電池４０が円柱状をなしている形態であるのに対し、実施の形態１の変形例２は、複数の蓄電池が矩形の平板状をなしている形態である。

【0078】

図７は、本発明の実施の形態１の変形例２に係る蓄電装置１の内部構成を模式的に示す縦断面図である。図中１００ｂはケースであり、ケース１００ｂは、一面が開口した中空の略直方体状をなす上部ケース１１０ｂと、該上部ケース１１０ｂの開口面に対向する側が開口した中空の略直方体状をなす下部ケース１２０とからなる。

【0079】

蓄電池４０ｂ，４０ｂ，・・４０ｂは、矩形の平板状をなしており、熱伝導部材１２３の一面に平板状のホルダ１２５ｂを介して積層されている。温度センサ４１は図示を省略する。
その他、実施の形態１に対応する箇所には同様の符号を付して、その説明を省略する。

【0080】

上述の構成により、変換基板１２２上に実装されたＭＯＳＦＥＴ１１，１１からの熱が、熱伝導部材１２３で均等に拡散し、接着層１２４及びホルダ１２５ｂを介して蓄電池４０ｂ，４０ｂ，・・４０ｂに効率よく伝導する。

【0081】

以上のように本実施の形態１の変形例２によれば、平板状をなす複数の蓄電池４０ｂを熱伝導部材１２３の一面に積層してあるため、各蓄電池４０ｂ及び熱伝導部材１２３の離隔距離が最小にすることができ、且つ各蓄電池４０ｂの収容効率を良好にすることが可能となる。

【0082】

（実施の形態２）
実施の形態１が、蓄電池４０の電圧が第１電圧より低い場合及び第２電圧以上である場合の夫々について充電及び放電を行う形態であるのに対し、実施の形態２は、蓄電池４０の電圧が第１電圧より低く、且つ第２電圧以上である場合に充電及び放電を行う形態である。
実施の形態２における蓄電装置１のブロック構成は、実施の形態１と同じであるため、対応する箇所に同様の符号を付してその説明を省略する。

【0083】

図８は、本発明の実施の形態２に係る蓄電装置１における蓄電池４０の温度及び電圧の時間変化を模式的に示すグラフである。図８の横軸は時間を表し、縦軸は温度及び電圧を表す。図８では、蓄電池４０の温度及び電圧の夫々を太い実線及び細い実線で示す。

【0084】

本実施の形態２では、蓄電池４０の温度（Ｔｂ）が閾値温度（Ｔ１）より低い場合、蓄電池４０を暖めるために、制御部３０が蓄電池４０に対する充電及び放電を交互に行う。より具体的には、蓄電池４０の電圧がＶ１より低く且つＶ２以上である場合、充電及び放電夫々が同じ積算電流だけ行われる。この充電及び放電を重ねることによって、蓄電池４０の温度が徐々に上昇する。

【0085】

一方、蓄電池４０の電圧は、充放電が開始された時刻ｔ０以降、三角波のように変動するが、１回の充電による積算電流と放電による積算電流とが同じであるため、平均すれば蓄電池４０の充電容量に変化がなく、蓄電池４０の平均的な電圧が略一定に保たれる。時刻ｔ２４以降は、蓄電池４０の温度がＴ１以上になっているため、充電も放電も行われない。この場合、蓄電池４０は、他のＥＣＵから取得した電圧の指令値に基づいて、補機バッテリ６を充電するために用いられる。

【0086】

以下では、上述した制御部３０の動作を、それを示すフローチャートを用いて説明する。以下に示す処理は、ＲＯＭ３２に予め格納された制御プログラムに従って、ＣＰＵ３１により実行される。
図９は、本発明の実施の形態２に係る蓄電装置１で蓄電池４０の充電及び放電を交互に繰り返すＣＰＵ３１の処理手順を示すフローチャートであり、図１０は、蓄電池４０の充電電流及び放電電流夫々を積算するＣＰＵ３１の処理手順を示すフローチャートである。

【0087】

図９の処理は、ＣＰＵ３１の初期化後に起動され、処理が終了する毎に繰り返し起動される。図１０の処理は、例えば２５０ｍｓ周期で起動される。図９，１０中の積算充電電流（Ｓｃ）及び積算放電電流（Ｓｄ）の夫々は、蓄電池４０の充電電流及び放電電流を積算した結果を記憶するものであり、ＲＡＭ３３に記憶される。図９中の補機バッテリ充電のサブルーチンに係るフローチャートは、実施の形態１の図５に示したものと同じである。

【0088】

図９の処理が起動された場合、ＣＰＵ３１は、蓄電池４０の温度（Ｔｂ）を検出し（Ｓ６１）、Ｔｂが閾値のＴ１より低いか否かを判定する（Ｓ６２）。ＴｂがＴ１より低い場合（Ｓ６２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、蓄電池４０の電圧（Ｖｂ）を検出し（Ｓ６３）、Ｖｂが、上限の電圧であるＶ１より低いか否かを判定する（Ｓ６４）。

【0089】

ＶｂがＶ１より低くない場合（Ｓ６４：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、充電も放電もせずに図９の処理を終了する。ＶｂがＶ１より低い場合（Ｓ６４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、Ｖｂが下限の電圧であるＶ２以上であるか否かを判定し（Ｓ６５）、ＶｂがＶ２以上ではない場合（Ｓ６５：ＮＯ）、充電も放電もせずに図９の処理を終了する。

【0090】

ＶｂがＶ２以上である場合（Ｓ６５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、ＲＡＭ３３に記憶する積算充電電流（Ｓｃ）の値を０とし（Ｓ６６）、蓄電池４０の充電を開始する（Ｓ６７）。その後、ＣＰＵ３１は、ＲＡＭ３３からＳｃの値を読み出し（Ｓ６８）、読み出したＳｃの値が所定の閾値より大きいか否かを判定する（Ｓ６９）。

【0091】

Ｓｃの値が所定の閾値より大きくない場合（Ｓ６９：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、再びＳｃの値を読み出すためにステップＳ６８に処理を移す。Ｓｃの値が所定の閾値より大きい場合（Ｓ６９：ＹＥＳ）、即ち、蓄電池４０の充電量が所定の積算電流になった場合、ＣＰＵ３１は、充電を停止する（Ｓ７０）

【0092】

次いで、ＣＰＵ３１は、ＲＡＭ３３に記憶する積算放電電流（Ｓｄ）の値を０とし（Ｓ７１）、蓄電池４０の放電を開始する（Ｓ７２）。その後、ＣＰＵ３１は、ＲＡＭ３３からＳｄの値を読み出し（Ｓ７３）、読み出したＳｄの値が所定の閾値より大きいか否かを判定する（Ｓ７４）。

【0093】

Ｓｄの値が所定の閾値より大きくない場合（Ｓ７４：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、再びＳｄの値を読み出すためにステップＳ７３に処理を移す。Ｓｄの値が所定の閾値より大きい場合（Ｓ７４：ＹＥＳ）、即ち、蓄電池４０の放電量が所定の積算電流になった場合、ＣＰＵ３１は、放電を停止して（Ｓ７５）図９の処理を終了する。

【0094】

ステップＳ６２で、ＴｂがＴ１より低くない場合（Ｓ６２：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、補機バッテリ充電のサブルーチンを呼び出して実行し（Ｓ７６）、図９の処理を終了する。

【0095】

次に、図１０の処理が起動された場合、ＣＰＵ３１は、充放電電流（Ｉｃｄ）のデジタル値を取り込み（Ｓ８１）、取り込んだＩｃｄが充電方向の電流であるか否かを判定する（Ｓ８２）。

【0096】

Ｉｃｄが充電方向の電流である場合（Ｓ８２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、ＲＡＭ３３に記憶する積算充電電流（Ｓｃ）の値にＩｃｄの絶対値を加算して（Ｓ８３）図１０の処理を終了する。一方、Ｉｃｄが充電方向の電流ではない場合（Ｓ８２：ＮＯ）、即ちＩｃｄが放電方向の電流である場合、ＣＰＵ３１は、ＲＡＭ３３に記憶する積算放電電流（Ｓｄ）の値にＩｃｄの絶対値を加算して（Ｓ８４）図１０の処理を終了する。

【0097】

上述のフローチャートでは、充電電流及び放電電流夫々を積算した積算充電電流及び積算放電電流が所定の積算電流となるまで充電及び放電を行ったが、充電電流及び放電電流夫々に蓄電池４０の電圧を掛け合わせて積算した積算充電電力及び積算放電電力が所定の積算電力となるまで充電及び放電を行ってもよい。

【0098】

以上にように本実施の形態２によれば、蓄電池４０の電圧が第１電圧より低く且つ第２電圧以上である場合、蓄電池４０に対する充電及び放電を常にセットで交互に行うことが可能となる。

【0099】

また、実施の形態２によれば、蓄電池４０に対する充電及び放電夫々を同じ積算電流又は積算電力だけ行うため、１回の充放電の前後で蓄電池４０の蓄電量を一定に保つことが可能となる。

【0100】

今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、各実施の形態で記載されている技術的特徴は、お互いに組み合わせることが可能である。

【符号の説明】

【0101】

１ 蓄電装置
１０ 電圧変換回路
１１ ＭＯＳＦＥＴ
２０ 駆動回路
３０ 制御部
３１ ＣＰＵ
３５ タイマ
３６ Ａ／Ｄ変換回路
３７ ＰＷＭ制御回路
４０、４０ｂ リチウムイオンバッテリ（蓄電池）
４１ 温度センサ
４２ 電流検出抵抗
５ オルタネータ
６ 補機バッテリ
１２２ 変換基板
１２３ 熱伝導部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】