特許 7439775 電動車両の電源システム

(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】

(24)【登録日】2024-02-19

(45)【発行日】2024-02-28

(54)【発明の名称】電動車両の電源システム

(51)【国際特許分類】

   B60L 58/19 20190101AFI20240220BHJP

   B60L 58/12 20190101ALI20240220BHJP

   B60L 58/22 20190101ALI20240220BHJP

   B60L 58/27 20190101ALI20240220BHJP

   H01M 10/615 20140101ALI20240220BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20240220BHJP

   H01M 10/633 20140101ALI20240220BHJP

   H01M 10/6571 20140101ALI20240220BHJP

   H01M 10/44 20060101ALN20240220BHJP

   H02J 7/00 20060101ALN20240220BHJP

【ＦＩ】

B60L58/19

B60L58/12

B60L58/22

B60L58/27

H01M10/615

H01M10/625

H01M10/633

H01M10/6571

H01M10/44 P

H02J7/00 P

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021011363

(22)【出願日】2021-01-27

(65)【公開番号】P2022114894

(43)【公開日】2022-08-08

【審査請求日】2023-02-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】富岡 沙絵子

(72)【発明者】

【氏名】大路 潔

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼橋 敏貴

(72)【発明者】

【氏名】山本 嵩

(72)【発明者】

【氏名】梶本 貴紀

(72)【発明者】

【氏名】吉原 久未

【審査官】杉田 恵一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－０６０８３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０７９０４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０２２８１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０４８３９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１０９１２２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｌ ５８／１９

Ｂ６０Ｌ ５８／１２

Ｂ６０Ｌ ５８／２２

Ｂ６０Ｌ ５８／２７

Ｈ０１Ｍ １０／４４

Ｈ０１Ｍ １０／６１５

Ｈ０１Ｍ １０／６２５

Ｈ０１Ｍ １０／６３３

Ｈ０１Ｍ １０／６５７１

Ｈ０２Ｊ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動車両の電源システムであって、
複数の電池モジュールと、
前記電動車両の補機に供給するための、第１電圧の電力を出力する低電圧出力端子と、
前記電動車両の電動機に供給するための、前記第１電圧よりも高い第２電圧の電力を出力する高電圧出力端子と、
前記複数の電池モジュールと、前記低電圧出力端子および前記高電圧出力端子との接続状態を切り替えるものであり、前記複数の電池モジュールの中の１個または並列接続された２個以上の電池モジュールが前記低電圧出力端子を介して前記第１電圧の電力を供給し、かつ、前記複数の電池モジュールの中の直列接続された２個以上の電池モジュールから前記高電圧出力端子を介して前記第２電圧の電力を供給するように、前記接続状態を設定可能に構成された切替機構と、
前記低電圧出力端子から電力を受けて、前記複数の電池モジュールを加温する電気ヒータと、
前記切替機構および前記電気ヒータを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記電動車両の駆動を開始する場合において、前記複数の電池モジュールの中から、駆動機構の作動に用いる電池モジュールを１個または複数個選定し、
前記駆動機構が作動する前に、選定した電池モジュールのうちの１個のみが前記低電圧出力端子に接続されるよう前記切替機構を制御して、前記電気ヒータを作動させる
ことを特徴とする電動車両の電源システム。

【請求項2】

請求項１記載の電動車両の電源システムにおいて、
前記制御部は、駆動機構の作動に用いる電池モジュールを複数個、選定したとき、
前記低電圧出力端子に、選定した電池モジュールのうちの第１モジュールのみが接続されるよう前記切替機構を制御して、前記電気ヒータを作動させ、
前記電気ヒータを停止し、前記複数の電池モジュール同士が並列に接続されるよう前記切替機構を制御し、
前記低電圧出力端子に、選定した電池モジュールのうちの第２モジュールのみが接続されるよう前記切替機構を制御して、前記電気ヒータを作動させる
ことを特徴とする電動車両の電源システム。

【請求項3】

請求項１または２記載の電動車両の電源システムにおいて、
前記電動車両は、駆動源として内燃機関を備え、前記駆動機構として前記内燃機関を始動させるためのスタータを備え、
前記制御部は、外気温に応じて、前記スタータの作動に用いる電池モジュールの個数を設定するものであり、かつ、外気温が低いほど、前記スタータの作動に用いる電池モジュールの個数を増やすよう、設定を行う
ことを特徴とする電動車両の電源システム。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項記載の電動車両の電源システムにおいて、
前記制御部は、前記駆動機構の作動に用いる電池モジュールを複数個、選定したとき、
前記電気ヒータを作動させるとき、選定した電池モジュールの中から、前記低電圧出力端子に接続する電池モジュールとして、温度が高い電池モジュールを優先する
ことを特徴とする電動車両の電源システム。

【請求項5】

請求項１～３のうちいずれか１項記載の電動車両の電源システムにおいて、
前記制御部は、前記駆動機構の作動に用いる電池モジュールを複数個、選定したとき、
前記電気ヒータを作動させるとき、選定した電池モジュールの中から、前記低電圧出力端子に接続する電池モジュールとして、ＳＯＣ（State Of Charge）が高い電池モジュールを優先する
ことを特徴とする電動車両の電源システム。

【請求項6】

請求項１～５のうちいずれか１項記載の電動車両の電源システムにおいて、
前記制御部は、
前記電動車両が駆動を開始した後に、
前記複数の電池モジュール同士が並列に接続されるよう前記切替機構を制御して、前記複数の電池モジュールのＳＯＣを平準化する
ことを特徴とする電動車両の電源システム。

【請求項7】

請求項１～５のうちいずれか１項記載の電動車両の電源システムにおいて、
前記制御部は、
前記電気ヒータの作動後、前記電動車両が駆動を開始する前に、
前記複数の電池モジュール同士が並列に接続されるよう前記切替機構を制御して、前記複数の電池モジュールのＳＯＣを平準化する
ことを特徴とする電動車両の電源システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

ここに開示された技術は、複数の電池モジュールを備える、電動車両の電源システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、ハイブリッド自動車や電気自動車のように、電動機を動力源の一つとする電動車両が広く知られている。かかる電動車両には、電動機に電力を供給するための、複数の電池モジュール（バッテリ）を備える電源システムが搭載されている。そして、リチウムイオン電池等の電池モジュールは、低温時に充放電特性が低下してしまう、という問題がある。

【0003】

特許文献１では、バッテリの充電制御装置として、充電器と、バッテリを昇温するヒータと、バッテリに風を送るファンとを備えた構成を開示している。外部充電の開始に先立って、または、外部充電と並行して、バッテリをヒータで昇温する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－２２８１７公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述したとおり、リチウムイオン電池等の電池モジュールは、低温時に充放電特性が低下してしまう。このため、電池モジュールを備える電源システムを例えばエンジンルーム内に設置する場合には、特許文献１に示すように、電池モジュールの加温手段として電気ヒータを設置することが好ましい。

【0006】

ところが、電動車両の駆動開始時において、電気ヒータを用いて電池モジュールの加温を行うと、電気ヒータによる熱が外気へ拡散してしまうため、所定温度に達するまでに時間を要してしまう。このため、特に冬季において、電動車両の駆動を速やかに開始することができない。例えば、電動車両が駆動源としてエンジンを備える場合には、冬季においてエンジン始動が不可となるシーンが発生してしまう。一方で、電源システムにさらなる加温手段を設けることは、コストや車両内スペースの面で好ましくない。

【0007】

ここに開示された技術は、複数の電池モジュールを備える電源システムにおいて、コスト増等を招くことなく、電動車両の駆動の前に電池モジュールの加温を速やかに実行可能にすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

ここに開示された技術では、電動車両の電源システムは、複数の電池モジュールと、前記電動車両の補機に供給するための、第１電圧の電力を出力する低電圧出力端子と、前記電動車両の電動機に供給するための、前記第１電圧よりも高い第２電圧の電力を出力する高電圧出力端子と、前記複数の電池モジュールと、前記低電圧出力端子および前記高電圧出力端子との接続状態を切り替えるものであり、前記複数の電池モジュールの中の１個または並列接続された２個以上の電池モジュールが前記低電圧出力端子を介して前記第１電圧の電力を供給し、かつ、前記複数の電池モジュールの中の直列接続された２個以上の電池モジュールから前記高電圧出力端子を介して前記第２電圧の電力を供給するように、前記接続状態を設定可能に構成された切替機構と、前記低電圧出力端子から電力を受けて、前記複数の電池モジュールを加温する電気ヒータと、前記切替機構および前記電気ヒータを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記電動車両の駆動を開始する場合において、前記複数の電池モジュールの中から、駆動機構の作動に用いる電池モジュールを１個または複数個選定し、前記駆動機構が作動する前に、選定した電池モジュールのうちの１個のみが前記低電圧出力端子に接続されるよう前記切替機構を制御して、前記電気ヒータを作動させる。

【0009】

この構成によると、電動車両の電源システムは、複数の電池モジュールを備える。そして、切替機構の制御によって、複数の電池モジュールの中の１個または並列接続された２個以上の電池モジュールが低電圧出力端子を介して第１電圧の電力を供給し、かつ、複数の電池モジュールの中の直列接続された２個以上の電池モジュールから高電圧出力端子を介して、第１電圧よりも高い第２電圧の電力を供給することができる。加えて、電源システムは、低電圧出力端子から電力を受けて、複数の電池モジュールを加温する電気ヒータを備える。電動車両の駆動を開始する場合において、複数の電池モジュールの中から、駆動機構の作動に用いる電池モジュールが１個または複数個選定され、駆動機構が作動する前に、選定した電池モジュールのうちの１個のみが電気ヒータを作動させる。これにより、電気ヒータを作動させる１個の電池モジュール自体の発熱によって、加温がより促進されることになり、電池モジュールの加温を速やかに実行することができる。したがって、例えば冬季であっても、電動車両の駆動を速やかに開始することができる。例えば、電動車両が駆動源としてエンジンを備える場合に、冬季においてエンジン始動が不可となるシーンを回避することが可能になる。

【0010】

また、前記電源システムにおいて、前記制御部は、駆動機構の作動に用いる電池モジュールを複数個、選定したとき、前記低電圧出力端子に、選定した電池モジュールのうちの第１モジュールのみが接続されるよう前記切替機構を制御して、前記電気ヒータを作動させ、前記電気ヒータを停止し、前記複数の電池モジュール同士が並列に接続されるよう前記切替機構を制御し、前記低電圧出力端子に、選定した電池モジュールのうちの第２モジュールのみが接続されるよう前記切替機構を制御して、前記電気ヒータを作動させる、としてもよい。

【0011】

これにより、第１モジュールによって電気ヒータを作動させた後に、電池モジュールのＳＯＣを平準化させてから、次の第２モジュールによって電気ヒータを作動させることができる。

【0012】

また、前記電動車両は、駆動源として内燃機関を備え、前記駆動機構として前記内燃機関を始動させるためのスタータを備え、前記電源システムにおいて、前記制御部は、外気温に応じて、前記スタータの作動に用いる電池モジュールの個数を設定するものであり、かつ、外気温が低いほど、前記スタータの作動に用いる電池モジュールの個数を増やすよう、設定を行う、としてもよい。

【0013】

これにより、外気温が低いほど、スタータの作動に用いる電池モジュールの個数が増えるので、冬季においてエンジン始動が不可となるシーンを確実に回避することができる。

【0014】

また、前記電源システムにおいて、前記制御部は、前記駆動機構の作動に用いる電池モジュールを複数個、選定したとき、前記電気ヒータを作動させるとき、選定した電池モジュールの中から、前記低電圧出力端子に接続する電池モジュールとして、温度が高い電池モジュールを優先する、としてもよい。

【0015】

これにより、電池モジュールの加温動作に要する時間を、短縮することができる。

【0016】

また、前記電源システムにおいて、前記制御部は、前記駆動機構の作動に用いる電池モジュールを複数個、選定したとき、前記電気ヒータを作動させるとき、選定した電池モジュールの中から、前記低電圧出力端子に接続する電池モジュールとして、ＳＯＣ（State Of Charge）が高い電池モジュールを優先する、としてもよい。

【0017】

これにより、電池モジュールのＳＯＣを平準化するのに要する時間を、短縮することができる。

【0018】

また、前記電源システムにおいて、前記制御部は、前記電動車両が駆動を開始した後に、前記複数の電池モジュール同士が並列に接続されるよう前記切替機構を制御して、前記複数の電池モジュールのＳＯＣを平準化する、としてもよい。

【0019】

これにより、電動車両の早期走行開始と、電池モジュールのＳＯＣの平準化とを両立させることができる。

【0020】

また、前記電源システムにおいて、前記制御部は、前記電気ヒータの作動後、前記電動車両が駆動を開始する前に、前記複数の電池モジュール同士が並列に接続されるよう前記切替機構を制御して、前記複数の電池モジュールのＳＯＣを平準化する、としてもよい。

【0021】

これにより、電動機による電動車両の駆動の前に、電池モジュールのＳＯＣの平準化を実行できる。

【発明の効果】

【0022】

以上説明したように、ここに開示された技術によると、電動車両の駆動の前に電池モジュールの加温を速やかに実行することが可能になり、例えば冬季であっても、電動車両の駆動を速やかに開始することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】電動車両のシステム構成の例

【図2】実施形態に係る電動車両の電源システムの回路構成例

【図3】（ａ）～（ｄ）は図２の電源システムの動作例

【図4】従来の電池モジュールの加温方法

【図5】（ａ），（ｂ）は実施形態における電池モジュールの加温方法

【図6】（ａ）～（ｄ）は図５の加温方法を行う際の、図２の電源システムにおける切替制御の例

【図7】実施形態における電池モジュールの加温方法を実行した場合の、各電池モジュールの温度およびＳＯＣの時間変化の例

【図8】従来の電池モジュールの加温方法を実行した場合の、各電池モジュールの温度およびＳＯＣの時間変化の例

【図9】本実施形態における電源システムの制御の例

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【0025】

図１は電動車両のシステム構成の例である。図１に示す電動車両１は、駆動源として、エンジン（内燃機関）２と、モータ（電動機）３とを備える。エンジン２は、当該エンジン２を始動させるためのスタータ４を有する。なお、本開示において、電動車両のシステム構成は図１に示したものに限られず、例えば、電動車両はエンジンを備えない電気自動車であってもよい。

【0026】

電動車両１は、複数の電池モジュールを備える電源システム２０を備える。電源システム２０は、電動車両１の主として補機５に供給するための、例えば１２Ｖの電力を出力する低電圧出力端子２１と、電動車両１の主としてモータ３に供給するための、例えば４８Ｖの電力を出力する高電圧出力端子２２とを備える。ただし、ここでの電圧値は一例であり、本開示において、電源システムの出力電圧は、１２Ｖや４８Ｖに限られるものではない。低電圧出力端子２１から出力される電力は、補機５の他にも例えば、エンジン２のスタータ４に供給される。また、後述するように、電源システム２０は、電池モジュールを加温する電気ヒータを備えており、低電圧出力端子２１から出力される電力は、電気ヒータにも供給される。

【0027】

図２は実施形態に係る電動車両の電源システム２０の構成例である。図２の電源システム２０は、４個の電池モジュール１０（図では１～４の番号を付しており、以下、適宜、モジュール１～４と称する）を備える。各電池モジュール１０は、電圧１２Ｖの電力を出力するものとする。ただし、本開示において、電源システムが備える電池モジュール１０の個数は４個に限られるものではなく、また、電池モジュール１０の出力電圧は１２Ｖに限られるものではない。

【0028】

図２の電源システム２０は、低電圧出力端子２１と、高電圧出力端子２２と、接地端子２３とを備える。また、各電池モジュール１０には、その温度を測定する温度センサ（図示せず）が設けられている。

【0029】

図２の電源システム２０における電源ラインには、合計１６個のリレー３０（図では１～１６の丸数字を付しており、以下、適宜、リレー１～１６と称する）が設けられている。各リレー３０は、制御部１５から送られる制御信号によって、オン（閉状態）とオフ（開状態）とが切り換え可能に構成されている。各リレーは、例えば、ＭＯＳＦＥＴ等によって構成される。リレー３０がオンのとき、その両端の電源ラインは接続状態になり、リレー３０がオフのとき、その両端の電源ラインは非接続状態になる。電源ラインとリレー３０によって、複数の電池モジュール１０と、低電圧出力端子２１および高電圧出力端子２２との接続状態を切り替える、切替機構が構成されている。なお、本開示における電源システムの構成は、図２に示すものに限られるものではない。

【0030】

図２の電源システム２０では、各電池モジュール１０の正極と低電圧出力端子２１とを接続する電源ラインに、リレー１，３，５，７（複数の第１リレー）がそれぞれ設けられている。各電池モジュール１０の負極と接地端子２３とを接続する電源ラインに、リレー２，４，６，８（複数の第２リレー）がそれぞれ設けられている。複数の電池モジュール１０を直列かつ環状に接続する環状電源ラインにおいて、電池モジュール１０同士の間に、リレー９，１０，１１，１２（複数の第３リレー）がそれぞれ設けられている。そして、各電池モジュール１０の正極と高電圧出力端子２２とを接続する電源ラインに、リレー１３，１４，１５，１６（複数の第４リレー）がそれぞれ設けられている。なお、リレー１２の一端とモジュール１の負極とは接続されている（図１では破線および黒太矢印で示している）が、以降の図では、図の煩雑さを避けるために、この破線は省略している。

【0031】

図２の電源システム２０は、４個の電池モジュール１０を直列接続して高電圧出力端子２２から４８Ｖ電力を出力することができ、かつ、この状態で、いずれかの電池モジュール１０から低電圧出力端子２１を介して１２Ｖ電力を出力することができる。

【0032】

図３（ａ）～（ｄ）は図２の電源システムの動作例を示している。図３（ａ）～（ｄ）では、オンであるリレー１０と、オフであるリレー１０とを区別して図示している。また、１２Ｖ電力を出力する電気の流れを破線ＰＬで示し、４８Ｖ電力を出力する電気の流れを破線ＰＨで示している。以降の図についても同様である。

【0033】

図３（ａ）では、リレー１，２，９，１０，１１，１６がオンであり、他のリレーはオフである。この状態では、高電圧出力端子２２と接地端子２３との間に、順に、モジュール４，３，２，１が直列に接続されている。そして、モジュール１が、低電圧出力端子２１と接地端子２３との間に接続されている。図３（ｂ）では、リレー３，４，１０，１１，１２，１３がオンであり、他のリレーはオフである。この状態では、高電圧出力端子２２と接地端子２３との間に、順に、モジュール１，４，３，２が直列に接続されている。そして、モジュール２が、低電圧出力端子２１と接地端子２３との間に接続されている。

【0034】

図３（ｃ）では、リレー５，６，９，１１，１２，１４がオンであり、他のリレーはオフである。この状態では、高電圧出力端子２２と接地端子２３との間に、順に、モジュール２，１，４，３が直列に接続されている。そして、モジュール３が、低電圧出力端子２１と接地端子２３との間に接続されている。図３（ｄ）では、リレー７，８，９，１０，１２，１５がオンであり、他のリレーはオフである。この状態では、高電圧出力端子２２と接地端子２３との間に、順に、モジュール３，２，１，４が直列に接続されている。そして、モジュール４が、低電圧出力端子２１と接地端子２３との間に接続されている。

【0035】

図２の電源システム２０を利用することによって、４８Ｖ出力と１２Ｖ出力を同時に行うことができる。加えて、１２Ｖ出力を行う電池モジュール１０を適宜切り換えることができる。これにより、例えば、各電池モジュール１０のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Of Charge）のバランスを容易にとることができる。

【0036】

（電池モジュールの加温動作）
図４は従来の電池モジュールの加温方法を示す。図４に示すように、従来は、４個の電池モジュール１０を並列に接続し、低電圧出力端子２１から１２Ｖ電力を出力して電気ヒータ２５に出力していた。この方法では、電気ヒータ２５の熱が外気へ拡散するため、各電池モジュール１０の内部温度が上昇するのに電力と時間を要していた。

【0037】

図５は本実施形態における電池モジュールの加温方法を示す。図５に示すように、この方法では、まず、複数の電池モジュール１０の中から、エンジン２のスタータ４の作動に用いる電池モジュール１０を１個または複数個選定する。スタータ４は駆動機構の一例である。ここでは、図５における右側の２個の電池モジュール１０が選定されたとする。この場合に、スタータ４を作動させる前に、選定した電池モジュールのうちの１個のみが低電圧出力端子２１に接続されるようリレー３０を制御して、電気ヒータ２５を作動させる。そして、電気ヒータ２５の作動に利用する電池モジュール１０を、選定した電池モジュールの中で順番に変えていく。

【0038】

図５の場合には、電池モジュール１０から出力される電流Ｉｂは、図４に示す従来例において各電池モジュール１０から出力される電流Ｉａの４倍になる（Ｉｂ＝４×Ｉａ）。このため、図５の場合には、電池モジュール１０の発熱量Ｑｂは、図４の場合における各電池モジュール１０の発熱量Ｑａの１６（４の２乗）倍になる。このため、電池モジュール１０自体の発熱による加温が従来の方法よりも大きくなるので、スタータ４を作動させる電池モジュール１０に関して、省電力で、速やかな加温が可能になる。したがって、例えば冬季において、エンジン２が始動不可となる可能性を抑制することができる。

【0039】

図６は図５の加温方法を行う際の、図２の電源システムにおける切替制御の例を示す。図６（ａ）では、リレー１，２をオンにし、他のリレーをオフにすることによって、モジュール１のみを低電圧出力端子２１に接続して、電気ヒータ２５をオンにしている。これにより、電気ヒータ２５による加温に加えて、モジュール１の内部で電流出力による大きな発熱が生じ、温度が上昇する。その後、図６（ｂ）に示すように、電気ヒータ２５をオフにして、リレー１～８をオンにし、他のリレーをオフにする。これにより、モジュール１～４が並列に接続され、モジュール１～４同士の間で電流が生じ、ＳＯＣが平準化される。すなわち、図５（ａ）の動作により大きく低下していたモジュール１のＳＯＣが上昇する一方で、他のモジュール２～４のＳＯＣが低下し、ＳＯＣが平準化される。このとき、モジュール１～４同士の間で流れる電流によって、各モジュール１～４の内部で発熱が生じる。

【0040】

次に、図６（ｃ）に示すように、リレー３，４をオンにし、他のリレーをオフにすることによって、モジュール２のみを低電圧出力端子２１に接続して、電気ヒータ２５をオンにする。これにより、電気ヒータ２５による加温に加えて、モジュール２の内部で電流出力による大きな発熱が生じ、温度が上昇する。その後、図６（ｄ）に示すように、電気ヒータ２５をオフにして、リレー１～８をオンにし、他のリレーをオフにする。これにより、モジュール１～４が並列に接続され、モジュール１～４同士の間で電流が生じ、ＳＯＣが平準化される。すなわち、図６（ｃ）の動作により大きく低下していたモジュール２のＳＯＣが上昇する一方で、他のモジュール１，３，４のＳＯＣが低下し、ＳＯＣが均衡化される。このとき、モジュール１～４同士の間で流れる電流によって、各モジュール１～４の内部で発熱が生じる。

【0041】

図７は実施形態における電池モジュールの加温方法を実行した場合の、各電池モジュールの温度およびＳＯＣの時間変化の例を示す。また、図８は従来の電池モジュールの加温方法を実行した場合の、各電池モジュールの温度およびＳＯＣの時間変化の例を示す。

【0042】

図７に示すように、最初に、モジュール１を電気ヒータ２５の電源として使用することによって、モジュール１の温度が大きく上昇する。そして、各モジュール１～４を並列に接続することによって、低下していたモジュール１のＳＯＣが上昇し、他のモジュール２～４のＳＯＣと均衡化される。次に、モジュール２を電気ヒータ２５の電源として使用することによって、モジュール２の温度が大きく上昇する。そして、各モジュール１～４を並列に接続することによって、低下していたモジュール２のＳＯＣが上昇し、他のモジュール１，３，４のＳＯＣと均衡化される。さらに、モジュール３を電気ヒータ２５の電源として使用すると、モジュール３の温度が大きく上昇する。そして、各モジュール１～４を並列に接続することによって、低下していたモジュール３のＳＯＣが上昇し、他のモジュール１，２，４のＳＯＣと均衡化される。

【0043】

一方、従来の方法では、図８に示すように、各モジュール１～４の温度は徐々に上昇するため、所定の温度に達するのに時間を要している。このように、本実施形態によると、例えばスタータ４の作動に用いる電池モジュールについて、速やかに所定の温度に加温することができる。

【0044】

図９は本実施形態における電源システム２０の制御の例を示すフローチャートである。この制御は、制御部１５によって実行される。図９のフローでは、まず、電源システム２０の初期温度Ｔ０を検知する（Ｓ１１）。そして、電動車両１の駆動方法、すなわち、エンジン２による駆動を行うか、モータ３による駆動を行うかを選択する（Ｓ１２）。

【0045】

エンジン駆動を選択したときは、制御部１５は、スタータ４の駆動に必要となる電池モジュール１０の個数ｍを設定する（Ｓ１３）。このとき、制御部１５は、外気温に応じて、スタータ４の駆動に必要となる電池モジュール１０の個数ｍを設定するものとする。すなわち、外気温が低いほど、個数ｍを大きく設定する。これにより、外気温が低いときでも、スタータ４を確実に駆動させることができる。制御部１５は、スタータ４を駆動するとき、ｍ個の電池モジュール１０が並列に使用されるよう、切替機構を制御する（Ｓ１４）。

【0046】

モータ駆動を選択したときは、制御部１５は、全て（ｎ個）のモジュールを直列に使用するよう、切替機構を制御する（Ｓ１５）。

【0047】

次に、目標温度Ｔｔｇと初期温度Ｔ０の差を算出し、これを必要昇温温度ΔＴｒｅｑとして設定する（Ｓ１６）。そして、エンジン駆動の場合は、選択したｍ個の電池モジュール１０の中から１個の電池モジュール１０を用いて、電気ヒータ２５を作動させる。モータ駆動の場合は、全ｎ個の電池モジュール１０の中から１個の電池モジュール１０を用いて、電気ヒータ２５を作動させる（Ｓ１７）。ここでは、例えば、温度が高い電池モジュール１０を優先して用いるようにしてもよい。これにより、電池モジュール１０の加温動作に要する時間を、短縮することができる。あるいは、ＳＯＣが大きい電池モジュール１０を優先して用いるようにしてもよい。これにより、電池モジュールのＳＯＣを平準化するのに要する時間を、短縮することができる。

【0048】

そして、電気ヒータ２５を作動させている電池モジュール１０の温度を検知し、その温度上昇ΔＴが、エンジン駆動の場合はΔＴｒｅｑ／ｍを超えたか否か、モータ駆動の場合はΔＴｒｅｑ／ｎを超えたか否か、を判断する（Ｓ１８）。超えたときは、残りの電池モジュール１０があるか否かを判断し（Ｓ１９）、あるときは、新たな電池モジュール１０を用いて、電気ヒータ２５を作動させる（Ｓ２０）。

【0049】

一方、電気ヒータ２５を作動させている電池モジュール１０の温度上昇ΔＴが、ΔＴｒｅｑ／ｍまたはΔＴｒｅｑ／ｎを超えていないときは、この電池モジュール１０のＳＯＣを検知する。そして、この電池モジュール１０のＳＯＣが、設定した下限値ＳＯＣ０を下回っているか否か、を判断する（Ｓ２１）。下回っていないときは、Ｓ１８に戻る。なお、ここでの下限値ＳＯＣ０は、例えば、電池モジュール１０の仕様上のＳＯＣの下限値よりも少し大きい値に設定すればよい。

【0050】

一方、電気ヒータ２５を作動させている電池モジュール１０のＳＯＣが、設定した下限値ＳＯＣ０を下回っているときは、電気ヒータ２５を一旦、停止する（Ｓ２２）。そして、全ての電池モジュール１０を並列に接続して、ＳＯＣを平準化させる制御を行う（Ｓ２３）。その後、Ｓ１７に戻り、１個の電池モジュール１０を用いて電気ヒータ２５を作動させる。

【0051】

以上のような制御を行うことによって、エンジン駆動の場合は、選択したｍ個の電池モジュール１０について、温度上昇ΔＴがΔＴｒｅｑ／ｍを超えたとする。また、モータ駆動の場合は、全ｎ個の電池モジュール１０について、温度上昇ΔＴがΔＴｒｅｑ／ｎを超えたとする（Ｓ１９でＮｏ）。その後、全ての電池モジュール１０を並列に接続して、ＳＯＣを平準化させる制御を行う（Ｓ２４）。そして、電動車両１の駆動を開始する。すなわち、スタータ４を始動させたり、モータ３の駆動を開始したりする（Ｓ２５）。その後、例えばエンジン駆動の場合には、全ての電池モジュール１０が所定温度になるまで、非使用の電池モジュール１０を用いて電気ヒータ２５の作動を継続する（Ｓ２６）。

【0052】

電動車両１の駆動の前に、ステップＳ２４を実行することによって、モータ３による電動車両１の駆動の前に、電池モジュール１０のＳＯＣの平準化を実行できる。また、エンジン駆動の場合には、エンジン始動後に、全ての電池モジュール１０を並列に接続して、ＳＯＣを平準化する制御を行ってもかまわない。これにより、電動車両１の早期走行開始と、電池モジュール１０のＳＯＣの平準化とを両立させることができる。

【0053】

以上のように本実施形態によると、電動車両１の駆動を開始する場合において、複数の電池モジュール１０の中から、駆動機構の作動に用いる電池モジュール１０が１個または複数個選定され、駆動機構が作動する前に、選定した電池モジュールのうちの１個のみが電気ヒータ２５を作動させる。これにより、電気ヒータ２５を作動させる１個の電池モジュール１０自体の発熱によって、加温がより促進されることになり、電池モジュール１０の加温を速やかに実行することができる。したがって例えば、電動車両１が駆動源としてエンジン２を備える場合に、冬季においてエンジン始動が不可となるシーンを回避することが可能になる。

【0054】

前述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本開示の範囲を限定的に解釈してはならない。本開示の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本開示の範囲内のものである。

【符号の説明】

【0055】

１ 電動車両
２ エンジン（内燃機関）
３ モータ
４ スタータ（駆動機構）
５ 補機
１０ 電池モジュール
１５ 制御部
２０ 電源システム
２１ 低電圧出力端子
２２ 高電圧出力端子
２５ 電気ヒータ
３０ リレー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】