特許 7487686 車両用電池ユニット、車両用電池ユニットの配置構造、及び車両用電池ユニットの制御方法

(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】2024-05-13

(45)【発行日】2024-05-21

(54)【発明の名称】車両用電池ユニット、車両用電池ユニットの配置構造、及び車両用電池ユニットの制御方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/633 20140101AFI20240514BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20240514BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20240514BHJP

   H01M 10/6563 20140101ALI20240514BHJP

   H01M 10/6562 20140101ALI20240514BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20240514BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20240514BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20240514BHJP

   B60K 1/04 20190101ALI20240514BHJP

【ＦＩ】

H01M10/633

H01M10/613

H01M10/625

H01M10/6563

H01M10/6562

H01M10/48 301

H01M10/44 P

H01M10/48 P

H02J7/00 301B

H02J7/00 302C

B60K1/04 Z

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021026513

(22)【出願日】2021-02-22

(65)【公開番号】P2022128145

(43)【公開日】2022-09-01

【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】花岡 輝彦

【審査官】田中 慎太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－１２９７７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０５３１２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０８８１７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０５７９３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－３４２８０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５２－０３６４０９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭６２－１２３４６０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１９－０６４３３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１７０９３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／６３３

Ｈ０１Ｍ １０／６１３

Ｈ０１Ｍ １０／６２５

Ｈ０１Ｍ １０／６５６３

Ｈ０１Ｍ １０／６５６２

Ｈ０１Ｍ ５０／２０

Ｈ０１Ｍ １０／４８

Ｈ０１Ｍ １０／４４

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｂ６０Ｋ １／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両用電池ユニットであって、
第１筐体と該第１筐体に収容される第１電池セルとを含む第１電池ユニットと、
前記第１筐体よりも熱伝導率の高い第２筐体と、該第２筐体に収容されかつ前記第１電池セルと同種の第２電池セルとを含む第２電池ユニットと、
前記第１電池ユニットを車載デバイスに接続する第１モードと、前記第２電池ユニットを前記車載デバイスに接続する第２モードとを切換可能な切換回路と、を備えることを特徴とする車両用電池ユニット。

【請求項2】

請求項１に記載の車両用電池ユニットにおいて、
前記切換回路は、前記第１電池ユニット及び前記第２電池ユニットの両方を前記車載デバイスと接続せずに、前記第１電池ユニットと前記第２電池ユニットとを並列接続する第３モードに切り換え可能な回路であることを特徴とする車両用電池ユニット。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の車両用電池ユニットの配置構造であって、
エンジンを収容するエンジンルームを備え、
前記第１電池ユニット及び前記第２電池ユニットは、前記エンジンルームに車両前後方向に並んで配置され、
前記第２電池ユニットは、前記第１電池ユニットよりも車両前側に配置されていることを特徴とする車両用電池ユニットの配置構造。

【請求項4】

請求項１又は２に記載の車両用電池ユニットの配置構造であって、
エンジンを収容するエンジンルームを備え、
前記第１電池ユニット及び前記第２電池ユニットは、前記エンジンルームに左右方向に並んで配置され、
前記第２電池ユニットは、前記第１電池ユニットよりも前記エンジンから遠い位置に配置されていることを特徴とする車両用電池ユニットの配置構造。

【請求項5】

請求項４に記載の配置構造において、
前記エンジンルームに設けられ、前記エンジンの周囲を覆うカプセルカバーを更に備え、
前記第１電池ユニットは、前記カプセルカバーの内側に配置され、
前記第２電池ユニットは、前記カプセルカバーの外側に配置されていることを特徴とする車両用電池ユニットの配置構造。

【請求項6】

請求項１又は２に記載の車両用電池ユニットの配置構造であって、
エンジンを収容する第１室と、該第１室とは区画された第２室を有するエンジンルームを備え、
前記第１電池ユニットは、前記第１室に配置され、
前記第２電池ユニットは、前記第２室に配置されていることを特徴とする車両用電池ユニットの配置構造。

【請求項7】

請求項１又は２に記載の車両用電池ユニットの制御方法であって、
外気温を検出する外気温検出工程と、
前記第１及び第２電池ユニットへの充放電電流量を設定する電流量設定工程と、
前記外気温検出工程で検出された外気温及び前記電流量設定工程で設定された充放電電流量の少なくとも一方に応じて、前記切換回路を、前記第１モード及び前記第２モードのいずれかに切り換える電源切換工程と、を含み、
前記電源切換工程は、前記切換回路を、前記電流量設定工程で設定された充放電電流量が所定電流量以上であるときにおいて、前記外気温検出工程で検出された外気温が第１所定温度未満のときには、前記第１モードに切り換える一方で、該外気温が前記第１所定温度以上のときには前記第２モードに切り換える工程であることを特徴とする車両用電池ユニットの制御方法。

【請求項8】

請求項７に記載の制御方法において、
前記電源切換工程は、前記電流量設定工程で設定された充放電電流量が前記所定電流量未満であるときにおいて、前記外気温検出工程で検出された外気温が前記第１所定温度未満か又は該第１所定温度よりも高い第２所定温度以上であるときには、前記切換回路を前記第１モードに切り換える工程であることを特徴とする車両用電池ユニットの制御方法。

【請求項9】

請求項７又は８に記載の制御方法であって、
前記切換回路は、前記第１電池ユニット及び前記第２電池ユニットの両方を前記車載デバイスと接続せずに、前記第１電池ユニットと前記第２電池ユニットとを並列接続する第３モードに切り換え可能な回路であり、
前記電源切換工程の前に、前記切換回路を前記第３モードに切り換えて、前記第１電池ユニットの充電率と前記第２電池ユニットの充電率とを平準化する充電率調整工程、を更に含み、
前記充電率調整工程は、前記外気温検出工程で検出された外気温が前記第１所定温度未満でありかつ前記第１電池ユニットの充電率が前記第２電池ユニットの充電率よりも低いときには実行される工程であることを特徴とする車両用電池ユニットの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

ここに開示された技術は、車両用電池ユニット、車両用電池ユニットの配置構造、及び車両用電池ユニットの制御方法に関する技術分野に属する。

【背景技術】

【0002】

近年では、車載機器の多くが電動化されており、大容量の電池ユニットを備える車両が多くなっている。電池は、電池セル周囲の環境温度が該電池セルの適用温度から乖離した状態で使用すると、劣化が進みやすくなる。これに対応する電池ユニットの開発が行われている。

【0003】

例えば、特許文献１には、一個の電池ユニットの中に使用可能な温度範囲が異なる複数の電池セルを包含し、電池セルの周囲に設置した温度センサにより環境温度を認識し、該温度センサに接続された制御回路によって、その温度において使用可能な電池セルの出力を自動的に選択して該電池の出力とする電池ユニットが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－１８４５９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１の電池ユニットでは、環境温度に応じた複数種類の電池セルを用意する必要があるため、コストが高くなるおそれがある。

【0006】

ここに開示された技術は斯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、電池ユニットの高寿命化を図りつつ、コスト効果を高くすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記課題を解決するために、ここに開示された技術では、車両用電池ユニットを対象として、第１筐体と該第１筐体に収容される第１電池セルとを含む第１電池ユニットと、前記第１筐体よりも熱伝導率の高い第２筐体と、該第２筐体に収容されかつ前記第１電池セルと同種の第２電池セルとを含む第２電池ユニットと、前記第１電池ユニットを車載デバイスに接続する第１モードと、前記第２電池ユニットを前記車載デバイスに接続する第２モードとを切換可能な切換回路と、を備える、という構成とした。

【0008】

この構成によると、第１筐体に収容された第１電池セルは、外気に対して吸熱しにくくかつ放熱しにくい状態になる。一方で、第２筐体に収容された第２電池セルは、外気に対して吸熱しやすくかつ放熱しやすい状態になる。このため、例えば、外気温が高くかつ充放電量が小さいときには、第１電池ユニットを利用する第１モードにして、適温の状態の電池セルを利用することができる。一方で、同じく外気温が高い状態でも充放電量が大きく電池セルが自己発熱しやすいときには、第２電池ユニットを利用する第２モードにして、外気に放熱して電池セルの自己発熱による昇温を抑制することができる。また、外気温が低いときには、第１モードにして、自己発熱により電池セルを昇温させて利用することができる。これにより、電池ユニットの長寿命化を図ることができる。また、同種の電池セルを利用することで、コスト効果を高くすることができる。

【0009】

前記車両用電池ユニットにおいて、前記切換回路は、前記第１電池ユニット及び前記第２電池ユニットの両方を前記車載デバイスと接続せずに、前記第１電池ユニットと前記第２電池ユニットとを並列接続する第３モードに切り換え可能な回路である、という構成でもよい。

【0010】

この構成によると、第３モードにすることで、第１電池ユニットの充電率と第２電池ユニットの充電率とを平準化することができる。これにより、例えば、第１モードを選択する状況であるときに、第１電池ユニットの残量が枯渇することを抑制することができ、第１モード及び第２モードの切り換えを適切に行うことができる。これにより、電池ユニットの長寿命化をより適切に図ることができる。

【0011】

ここに開示された技術は、前記車両用電池ユニットの配置構造をも包含する。具体的には、エンジンを収容するエンジンルームを備え、前記第１電池ユニット及び前記第２電池ユニットは、前記エンジンルームに車両前後方向に並んで配置され、前記第２電池ユニットは、前記第１電池ユニットよりも車両前側に配置されている、という構成とした。

【0012】

この構成によると、第２電池ユニットが相対的に車両前側に配置されていることで、第２電池ユニットは、走行風により積極的に冷却される。このため、放熱性に優れた第２電池ユニットを積極的に冷却することができ、第２電池ユニットの長寿命化を図ることができる。また、第１電池ユニットには走行風が当たりにくくなっているため、第１電池ユニットが冷却されるのを抑制することができ、第１電池ユニットを適温に保つことができる。これにより、第１電池ユニットについても、長寿命化を図ることができる。

【0013】

前記車両用電池ユニットの配置構造の他の態様では、エンジンを収容するエンジンルームを備え、前記第１電池ユニット及び前記第２電池ユニットは、前記エンジンルームに左右方向に並んで配置され、前記第２電池ユニットは、前記第１電池ユニットよりも前記エンジンから遠い位置に配置されている、という構成とした。

【0014】

すなわち、第１電池ユニットは吸熱しにくいため、相対的にエンジンの近くに配置したとしても過度に昇温しにくい。また、第１電池ユニットを相対的にエンジンの近くに配置することで、第１電池ユニットが過度に冷却されるのを抑制することができる。また、第２電池ユニットを相対的にエンジンから遠い位置に配置することで、第２電池ユニットがエンジンの熱により過度に昇温するのを抑制することができる。また、第１電池ユニットと左右方向に並んで配置されることで、第２電池ユニットを走行風により積極的に冷却することができる。これにより、電池ユニットの長寿命化をより適切に図ることができる。

【0015】

前記配置構造の他の態様において、前記エンジンルームに設けられ、前記エンジンの周囲を覆うカプセルカバーを更に備え、前記第１電池ユニットは、前記カプセルカバーの内側に配置され、前記第２電池ユニットは、前記カプセルカバーの外側に配置されている、という構成でもよい。

【0016】

この構成によると、第１電池ユニットが過度に冷却されること、及び第２電池ユニットが過度に昇温されることを効果的に抑制することができる。これにより、より効果的に、電池ユニットの長寿命化を図ることができる。

【0017】

前記車両用電池ユニットの配置構造の更に別の態様では、エンジンを収容する第１室と、該第１室とは区画された第２室を有するエンジンルームを備え、前記第１電池ユニットは、前記第１室に配置され、前記第２電池ユニットは、前記第２室に配置されている、という構成とした。

【0018】

この構成によると、第１電池ユニットが過度に冷却されること、及び第２電池ユニットが過度に昇温されることを効果的に抑制することができる。これにより、より効果的に、電池ユニットの長寿命化を図ることができる。

【0019】

ここに開示された技術は、前記車両用電池ユニットの制御方法をも包含する。具体的には、外気温を検出する外気温検出工程と、前記第１及び第２電池ユニットへの充放電電流量を設定する電流量設定工程と、前記外気温検出工程で検出された外気温及び前記電流量設定工程で設定された充放電電流量の少なくとも一方に応じて、前記切換回路を、前記第１モード及び前記第２モードのいずれかに切り換える電源切換工程と、を含み、前記電源切換工程は、前記切換回路を、前記電流量設定工程で設定された充放電電流量が所定電流量以上であるときにおいて、前記外気温検出工程で検出された外気温が第１所定温度未満のときには、前記第１モードに切り換える一方で、該外気温が前記第１所定温度以上のときには前記第２モードに切り換える工程である、という構成とした。

【0020】

すなわち、充放電電流量が大きいときには、電池セル自体が自己発熱しやすい。このため、外気温が低いときには、第１モードにすることで、自己発熱を利用して電源に利用する電池セルを適温に保つことができる。一方で、外気温が高いときには、第２モードにして、電源に利用する電池セルから積極的に放熱して、外気温と自己発熱とにより電池セルが過剰に昇温するのを抑制することができる。したがって、電池ユニットの長寿命化をより適切に図ることができる。

【0021】

前記制御方法において、前記電源切換工程は、前記電流量設定工程で設定された充放電電流量が前記所定電流量未満であるときにおいて、前記外気温検出工程で検出された外気温が前記第１所定温度未満か又は該第１所定温度よりも高い第２所定温度以上であるときには、前記切換回路を前記第１モードに切り換える工程である、という構成でもよい。

【0022】

すなわち、充放電電流量が小さいときには、電池セル自体は自己発熱しにくく、外気温の影響が大きい。このため、外気温が低いとき及び高いときには、外気に対して吸熱しにくくかつ放熱しにくい第１電池ユニットを利用する第１モードとすることで、適温に保たれた電池セルを電源に利用することができる。

【0023】

前記制御方法において、前記切換回路は、前記第１電池ユニット及び前記第２電池ユニットの両方を前記車載デバイスと接続せずに、前記第１電池ユニットと前記第２電池ユニットとを並列接続する第３モードに切り換え可能な回路であり、前記電源切換工程の前に、前記切換回路を前記第３モードに切り換えて、前記第１電池ユニットの充電率と前記第２電池ユニットの充電率とを平準化する充電率調整工程、を更に含み、前記充電率調整工程は、前記外気温検出工程で検出された外気温が前記第１所定温度未満でありかつ前記第１電池ユニットの充電率が前記第２電池ユニットの充電率よりも低いときには実行される工程である、という構成でもよい。

【0024】

この構成によると、第１モードが選択される状況において、第１電池ユニットに蓄積された電力が枯渇することを抑制することができる。これにより、第１モードへの切り換えを適切に行うことができる。この結果、電池ユニットの長寿命化をより適切に図ることができる。

【発明の効果】

【0025】

以上説明したように、ここに開示された技術によると、電池ユニットの高寿命化を図りつつ、コスト効果を高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】図１は、実施形態１に係る車両用電池ユニットの概略斜視図である。

【図2】図２は、車両用電池ユニットの配置構造を示す概略図である。

【図3】図３は、車両用電池ユニットの制御系を示すブロック図である。

【図4】図４は、切換回路が選択可能なモードと外気温及び充放電電流量との関係を示すテーブルである。

【図5】図５は、コントローラにより切換回路を制御する際の処理動作を示すフローチャートの一部である。

【図6】図６は、コントローラにより切換回路を制御する際の処理動作を示すフローチャートの残部である。

【図7】図７は、実施形態２に係る車両用電池ユニットの配置構造を示す概略図である。

【図8】図８は、実施形態３に係る車両用電池ユニットの配置構造を示す概略図である。

【図9】図９は、図８のIX-IX線相当の平面で切断した断面図である。

【図10】図１０は、実施形態４に係る車両用電池ユニットの配置構造を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

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。尚、以下の説明では、車両から見た前側、後側、上側、及び下側を、単に前側、後側、上側、及び下側という。また、後側から前側を見たときの左側及び右側を、単に左側及び右側という。

【0028】

（実施形態１）
図１は、本実施形態１に係る車両用電池ユニット１（以下、単に電池ユニット１という）を示す。電池ユニット１は、車載デバイスＤ（図３参照）を作動させる電力が蓄積された電池ユニットである。電池ユニット１は、第１電池ユニット１０と第２電池ユニット２０とを有する。

【0029】

第１電池ユニット１０は、複数（ここでは４つ）の第１電池セル１１と、該第１電池セル１１を収容する第１筐体１２とを有する。各第１電池セル１１は、それぞれ、１２Ｖのリチウムイオンバッテリで構成されており、第１電池セル１１の全てを直列に接続することで最大４８Ｖの電力を供給できるようになっている。各第１電池セル１１は、それぞれ扁平な形状をなしている。各第１電池セル１１は、積層された状態で第１筐体１２に収容されている。第１筐体１２は、箱状をなしていて、内部に積層された第１電池セル１１が収容されている。第１筐体１２は、樹脂製である。具体的には、第１筐体１２は、空気を含むような樹脂で構成されており、例えば、ナノシリカを主体とする材料で構成されている。これにより、第１電池ユニット１０の第１電池セル１１は、第１筐体１２によって外気に対して断熱されたような状態となって、外気に対して吸熱しにくくかつ放熱しにくい状態になる。

【0030】

第２電池ユニット２０は、複数（ここでは４つ）の第２電池セル２１と、該第２電池セル２１を収容する第２筐体２２とを有する。各第２電池セル２１は、第１電池セル１１と同じ電池でそれぞれ構成されている。具体的には、各第２電池セル２１は、それぞれ、１２Ｖのリチウムイオンバッテリで構成されており、第２電池セル２１の全てを直列に接続することで最大４８Ｖの電力を供給できるようになっている。各第２電池セル２１は、積層された状態で第２筐体２２に収容されている。第２筐体２２は、箱状をなしていて、内部に積層された第２電池セル２１が収容されている。第２筐体２２は、第１筐体１２よりも熱伝導率の高い材料で構成されている。具体的には、第２筐体２２は、金属製であって、より詳しくは、アルミニウム製である。これにより、第２電池ユニット２０の第２電池セル２１は、第２筐体２２によって外気に対して熱交換しやすい状態となって、外気に対して吸熱しにやすくかつ放熱しやすい状態になる。

【0031】

第１電池ユニット１０と第２電池ユニット２０とは、切換回路３０により電気的に接続されている。切換回路３０は、第１電池ユニット１０を車載デバイスに電気的に接続して、第１電池ユニット１０を電源として利用する第１モードと、第２電池ユニット２０を車載デバイスに電気的に接続して、第２電池ユニット２０を電源として利用する第２モードとに切換可能な回路である。また、詳しくは後述するが、切換回路３０は、第１電池ユニット１０及び第２電池ユニット２０の両方を車載デバイスＤと接続せずに、第１電池ユニット１０と第２電池ユニット２０とを並列接続する第３モード、第１電池ユニット１０と第２電池ユニット２０とを並列接続して、車載デバイスＤに接続する第４モードにも切り換え可能である。

【0032】

電池ユニット１は、図２に示すように、車両Ｖのエンジンルーム３に配置される。ここでは、車両Ｖのエンジンルーム３は、車両Ｖの前部における、左右のエプロンレフレーム４の間に形成されている。エンジン２は、例えば、エンジンルーム３に縦置きされている。エンジンルーム３の前側には、冷却用のラジエータ５とファン６とが設けられている。ファン６はラジエータ５の後側に配置されている。ファン６を作動させると走行風を積極的にエンジンルーム３内に導入することができる。

【0033】

電池ユニット１は、車両Ｖのエンジンルーム３における後側の位置に配置される。電池ユニット１は、第２電池ユニット２０が相対的に前側に位置しかつ第１電池ユニット１０が相対的に後側に位置するように配置されている。これにより、第２電池ユニット２０には、走行風が積極的に当たる一方で、第１電池ユニット１０には、第２電池ユニット２０が障害物となって走行風が当たりにくくなっている。

【0034】

図３は、電池ユニット１の制御系を示す。電池ユニット１の第１モード、第２モード、第３モード、及び第４モードの切り換えは、コントローラ５０により行われる。コントローラ５０は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置（Central Processing Unit：ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）により構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をするＩ／Ｆ回路と、を備えている。

【0035】

コントローラ５０には、各種センサＳＷ１～ＳＷ３が接続されている。センサＳＷ１～ＳＷ３は、検出信号をコントローラ５０に出力する。センサには、外気温を検出する外気温センサＳＷ１と、第１電池ユニット１０の充電率（以下、第１ＳＯＣという）を検出する第１ＳＯＣセンサＳＷ２と、第２電池ユニット２０の充電率（以下、第２ＳＯＣという）を検出する第２ＳＯＣセンサＳＷ３とを含む。コントローラ５０には、その他、車載デバイスＤを制御するためのセンサ信号が入力される。

【0036】

コントローラ５０は、第１電池ユニット１０及び第２電池ユニット２０への充電電流量及び第１電池ユニット１０及び第２電池ユニット２０からの放電電流量を設定する。コントローラ５０は、インバータ回路５１を制御して、算出した充放電量でもって、第１電池ユニット１０及び第２電池ユニット２０を充電又は放電する。

【0037】

コントローラ５０は、外気温センサＳＷ１の検出結果（以下、検出外気温Ｔという）、第１及び第２電池ユニット１０，２０に対する充放電量、第１ＳＯＣ、及び第２ＳＯＣに応じて、切換回路３０を前記第１～第４モードに切り換える（図３では、第２モードの状態を示している）。具体的には、切換回路３０は、第１電池ユニット１０に接続された第１スイッチ３１、第２電池ユニットに接続された第２スイッチ３２、及びインバータ回路５１に接続された第３スイッチ３３を有する。各スイッチ３１～３３は、メカニカルスイッチであっても、半導体スイッチであってもよい。

【0038】

切換回路３０は、第１モードにするときには、第１スイッチ３１と第３スイッチ３３とをオン状態にするとともに、第２スイッチ３２をオフ状態にする。これにより、第１電池ユニット１０からのみ放電されるとともに、第１電池ユニット１０にのみ充電される。切換回路３０は、第２モードにするときには、第２スイッチ３２と第３スイッチ３３とをオン状態にするとともに、第１スイッチ３１をオフ状態にする。これにより、第２電池ユニット２０からのみ放電されるとともに、第２電池ユニット２０にのみ充電される。切換回路３０は、第３モードにするときには、第１スイッチ３１と第２スイッチ３２とをオン状態にするとともに、第３スイッチ３３をオフ状態にする。これにより、車載デバイスＤには電力が放電されずに、第１電池ユニット１０と第２電池ユニット２０との間でのみ充放電される。これにより、第１ＳＯＣと第２ＳＯＣとが均一になる（平準化される）。切換回路３０は、第４モードにするときには、第１スイッチ３１、第２スイッチ３２、及び第３スイッチ３３の全てをオン状態にする。これにより、かなり急速な充放電が可能になる。

【0039】

本願発明者らは、検出外気温Ｔと、第１及び第２電池ユニット１０，２０に対する充放電電流量Ｉとに応じて、選択すべきモードを設定するために、第１電池ユニット１０及び第２電池ユニット２０の保温性及び加温性について検討を行った。第１及び第２電池セル１１，２１は、電圧、抵抗Ｒ、重量Ｗ、比熱Ｃｐ、及び自己発熱量Ｑｂが同じ条件となるものを想定した。第１及び第２筐体１２，２２は、面積及び厚みが同じものを想定した。第１筐体１２は、ナノシリカにより形成されたものを想定して、熱伝導率λを設定した。第２筐体２２は、アルミニウムにより形成されたものを想定して、熱伝導率λを設定した。

【0040】

保温性及び加温性についての検討は、ファン６を非作動にして走行風を導入しない条件と、ファン６を作動させて走行風を導入した条件とを想定した。走行風を導入しないときには、第１及び第２筐体１２，２２に対する熱伝達率ｋを１０Ｗ／ｍ^２・Ｋとし、走行風を導入するときには、第１及び第２筐体１２，２２に対する熱伝達率ｋを１００Ｗ／ｍ^２・Ｋとした。

【0041】

保温性についての検討は、車両停車時、すなわち自己発熱量Ｑｂが０の状態で、外気温が－１０℃のときに、電池温度が２５℃から０℃になるまでの時間（以下、降温時間という）を計算することで行った。ファン６を非作動とする条件では、第１電池ユニット１０の降温時間は７５２０秒であり、第２電池ユニットの降温時間は３７６０秒であった。つまり、ファン６が非作動の状態であっても第１電池ユニット１０と第２電池ユニット２０との間には、保温性能に２倍の差があることが分かった。一方、ファン６を作動する条件では、第１電池ユニット１０の降温時間は４１３０秒であり、第２電池ユニット２０の降温時間は３７０秒であった。つまり、ファン６を作動させると、第１電池ユニット１０と第２電池ユニット２０との間の保温性能が１０倍以上になることが分かった。また、第１電池ユニット１０であっても走行風を導入したときには、保温性能が低下することが分かった。

【0042】

加温性についての検討は、外気温が０℃、電池温度が５℃の状態で、１ｋＷ出力のときの昇温速度ｖを計算することで行った。昇温速度ｖは、以下の式により算出した。

【0043】

ｖ＝Ｃｐ×Ｗ／（Ｑｂ－Ｑ）
Ｑ＝ΔＴ×Ａ／（Ｌ／λ＋１／ｋ）
ΔＴは外気温と電池温度との差であり、ここでは５℃である。ファン６を非作動とする条件では、第１電池ユニット１０の昇温速度ｖは０．０５１℃／ｓであり、第２電池ユニットの昇温速度ｖは０．０５０℃／ｓであった。つまり、ファン６が非作動の状態では、第１電池ユニット１０と第２電池ユニット２０との間には、加温性能に余り差がないことが分かった。一方、ファン６を作動する条件では、第１電池ユニット１０の昇温速度ｖは０．０５０℃／ｓであり、第２電池ユニット２０の昇温速度ｖは０．０３５℃／ｓであった。つまり、ファン６を作動させると、ファン６を作動させると第２電池ユニット２０は、第１電池ユニット１０に対して昇温速度ｖが抑えられて、温度上昇しにくくなることが分かった。また、第１電池ユニット１０は、ファン６を作動させたとしても昇温速度ｖがほとんど変化せず。自己発熱を利用して加温する際に有利であることが分かった。

【0044】

前述の検討結果に基づいて、本願発明者らは、図４に示すテーブル４００に従って、第１モード、第２モード、及び第４モードについては、切換回路３０を切り換えるように、コントローラ５０を構成した。具体的に、コントローラ５０は、充放電電流量Ｉが第１所定電流量未満Ｉ１であるときにおいて、検出外気温Ｔが第１所定温度Ｔ１未満であるとき、及び検出外気温Ｔが第１所定温度Ｔ１よりも高い第２所定温度以上であるときには、切換回路３０を第１モードに切り換え、検出外気温Ｔが第１所定温度Ｔ１以上でかつ第２所定温度Ｔ２未満であるときには、切換回路３０を第１モード又は第２モードに切り換える。コントローラ５０は、充放電電流量Ｉが第１所定電流量Ｉ１以上でかつ第１所定電流量Ｉ１よりも大きい第２所定電流量Ｉ２未満であるときにおいて、検出外気温Ｔが第１所定温度Ｔ１未満であるときには、切換回路３０を第１モードに切り換え、検出外気温Ｔが第１所定温度Ｔ１以上であるときには、切換回路３０を第２モードに切り換える。コントローラ５０は、充放電電流量Ｉが第２所定電流量Ｉ２以上であるときには、検出外気温Ｔが第１所定温度Ｔ１以上でかつ第２所定温度Ｔ２未満であるときに、切換回路３０を第４モードに切り換える。コントローラ５０は、充放電電流量Ｉが第２所定電流量Ｉ２以上であるときにおいて、検出外気温Ｔが第１所定温度Ｔ１未満であるとき、及び検出外気温Ｔが第２所定温度以上であるときには、第１～第３スイッチ３１～３３を全てオフにして、第１及び第２電池ユニット１０，２０に対する充放電を行わないようにする。

【0045】

また、コントローラ５０は、第２電池ユニット２０を充放電する第２モード及び第４モードでは、ファン６を作動させるように構成されている。これにより、第２電池ユニット２０の昇温速度ｖを出来る限り低くするようにしている。また、コントローラ５０は、第１電池ユニット１０のみを充放電する第１モードでは、ファン６を作動させないように構成されている。これにより、充放電電流量Ｉが第１所定電流量Ｉ１未満のときには、第１電池ユニット１０の保温性能を出来る限り高い状態に維持するようにしている。

【0046】

コントローラ５０は、第３モードについては、外気温センサＳＷ１の検出結果、第１ＳＯＣ、及び第２ＳＯＣに応じて、切換回路３０を第１モード、第２モード、及び第４モードに切り換える前に実行する。

【0047】

次に、コントローラ５０により切換回路３０を制御する際の処理動作について、図５及び図６のフローチャートを参照して説明する。尚、図５及び図６のフローチャートは、第１ＳＯＣ及び第２ＳＯＣが適切な範囲（例えば、３０％～７０％）の範囲にあるときのフローチャートである。

【0048】

まず、ステップＳ１０１において、コントローラ５０は、センサ情報を取得する。コントローラ５０は、特に、外気温Ｔ、第１ＳＯＣ、及び第２ＳＯＣに関する情報を取得する。

【0049】

次に、ステップＳ１０２において、コントローラ５０は、第１及び第２電池ユニット１０，２０に対する充放電電流量Ｉを設定する。

【0050】

次いで、ステップＳ１０３において、コントローラ５０は、外気温Ｔが第１所定温度Ｔ１未満であるか否かを判定する。コントローラ５０は、外気温Ｔが第１所定温度Ｔ１未満であるＹＥＳのときにはステップＳ１０４に進む。一方で、コントローラ５０は、外気温Ｔが第１所定温度Ｔ１以上であるＮＯのときには、ステップＳ１０７に進む。

【0051】

前記ステップＳ１０４では、コントローラ５０は、第１ＳＯＣが第２ＳＯＣよりも小さいか否かについて判定する。コントローラ５０は、第１ＳＯＣが第２ＳＯＣよりも小さいＹＥＳのときには、ステップＳ１０５に進む。一方で、コントローラ５０は、第１ＳＯＣが第２ＳＯＣ以上であるＮＯのときには、ステップＳ１０６に進む。

【0052】

前記ステップＳ１０５では、コントローラ５０は、切換回路３０を第３モードに切り換える。これにより、第１ＳＯＣと第２ＳＯＣとが平準化される。

【0053】

前記ステップＳ１０６では、コントローラ５０は、切換回路３０を第１モードに切り換える。コントローラ５０は、ステップＳ１０６の後はリターンする。

【0054】

一方、前記ステップＳ１０３の判定がＮＯであるときに進むステップＳ１０７では、コントローラ５０は、外気温Ｔが第１所定温度Ｔ１以上でかつ第２所定温度Ｔ２未満であるか否かについて判定する。コントローラ５０は、外気温Ｔが第２所定温度Ｔ２未満であるＹＥＳのときには、ステップＳ１０８に進む。一方で、コントローラ５０は、外気温Ｔが第２所定温度Ｔ２以上であるＮＯのときには、ステップＳ１１５に進む。

【0055】

前記ステップＳ１０８では、コントローラ５０は、切換回路３０を第３モードに切り換える。これにより、第１ＳＯＣと第２ＳＯＣとが平準化される。

【0056】

次にステップＳ１０９では、コントローラ５０は、充放電電流量Ｉが第２所定電流量Ｉ２未満であるか否かを判定する。コントローラ５０は、充放電電流量Ｉが第２所定電流量Ｉ２未満であるＹＥＳのときには、ステップＳ１１０に進む。一方で、コントローラ５０は、充放電電流量Ｉが第２所定電流量Ｉ２以上であるＮＯのときには、ステップＳ１１４に進む。

【0057】

前記ステップＳ１１０では、コントローラ５０は、充放電電流量Ｉが第１所定電流量Ｉ１以上であるか否かを判定する。コントローラ５０は、充放電電流量Ｉが第１所定電流量Ｉ１以上であるＹＥＳのときには、ステップＳ１１１に進む。一方で、コントローラ５０は、充放電電流量Ｉが第１所定電流量Ｉ１未満であるＮＯのときには、ステップＳ１１３に進む。

【0058】

前記ステップＳ１１１では、コントローラ５０は、ファン６を作動させる。そして、ステップＳ１１２において、コントローラ５０は、切換回路３０を第２モードに切り換える。コントローラ５０は、ステップＳ１１２の後はリターンする。

【0059】

一方で、前記ステップＳ１１３では、コントローラ５０は、切換回路３０を、第１モード又は第２モードに切り換える。コントローラ５０が、モードを選択する条件は特に限定されない。例えば、コントローラ５０は、充放電電流量ＩがＩ２に近いときには、第２モードを選択して、充放電電流量ＩがＩ１に近いときには、第１モードを選択するようにしてもよい。コントローラ５０は、ステップＳ１１３の後はリターンする。尚、コントローラ５０が第２モードを選択するときには、ファン６も同時に作動させる。

【0060】

前記ステップＳ１０９の判定がＮＯであるときに進む前記ステップＳ１１４では、コントローラ５０は、切換回路３０を第４モードに切り換える。これにより、かなり急速な充放電が可能となる。コントローラ５０は、ステップＳ１１４の後はリターンする。

【0061】

前記ステップＳ１０７の判定がＮＯであるときに進む前記ステップＳ１１５では、コントローラ５０は、切換回路３０を第３モードに切り換える。これにより、第１ＳＯＣと第２ＳＯＣとが平準化される。

【0062】

次に、ステップＳ１１６において、コントローラ５０は、充放電電流量Ｉが第１所定電流量Ｉ１以上であるか否かを判定する。コントローラ５０は、充放電電流量Ｉが第１所定電流量Ｉ１以上であるＹＥＳのときには、ステップＳ１１７に進む。一方で、コントローラ５０は、充放電電流量Ｉが第１所定電流量Ｉ１未満であるＮＯのときには、ステップＳ１１９に進む。

【0063】

前記ステップＳ１１７では、コントローラ５０は、ファン６を作動させる。そして、ステップＳ１１８において、コントローラ５０は、切換回路３０を第２モードに切り換える。コントローラ５０は、ステップＳ１１８の後はリターンする。

【0064】

一方で、前記ステップＳ１１９では、コントローラ５０は、切換回路３０を、第１モードに切り換える。コントローラ５０は、ステップＳ１１９の後はリターンする。

【0065】

以上のようにして、コントローラ５０は、切換回路３０を第１～第４モードに切り換える。尚、コントローラ５０は、第１ＳＯＣが適切な範囲の上限値よりも大きいときには、第１電池ユニット１０に対する充電を禁止し、第１ＳＯＣが適切な範囲の下限値よりも小さいときには、第１電池ユニット１０からの放電を禁止する。また、コントローラ５０は、第２ＳＯＣが適切な範囲の上限値よりも大きいときには、第２電池ユニット２０に対する充電を禁止し、第２ＳＯＣが適切な範囲の下限値よりも小さいときには、第２電池ユニット２０からの放電を禁止する。

【0066】

したがって、本実施形態１では、第１筐体１２と該第１筐体１２に収容される第１電池セル１１とを含む第１電池ユニット１０と、第１筐体１２よりも熱伝導率の高い第２筐体２２と、該第２筐体２２に収容されかつ第１電池セル１１と同種の第２電池セル２１とを含む第２電池ユニット２０と、第１電池ユニット１０を車載デバイスＤに接続する第１モードと、第２電池ユニット２０を車載デバイスＤに接続する第２モードとを切換可能な切換回路３０と、を備える。これにより、第１筐体１２に収容された第１電池セル１１は、外気に対して吸熱しにくくかつ放熱しにくい状態になる。一方で、第２筐体２２に収容された第２電池セル２１は、外気に対して吸熱しやすくかつ放熱しやすい状態になる。このため、外気温及び充放電電流量に応じて、電池温度を適切な温度に維持しやすい方を選択して電源として利用することができる。これにより、電池ユニット１の長寿命化を図ることができる。また、同種の電池セルを利用することで、コスト効果を高くすることができる。

【0067】

また、本実施形態１では、切換回路３０は、第１電池ユニット１０及び第２電池ユニット２０の両方を車載デバイスＤと接続せずに、第１電池ユニット１０と第２電池ユニット２０とを並列接続する第３モードに切り換え可能な回路である。これにより、第１電池ユニット１０の充電率と第２電池ユニット２０の充電率とを平準化することができる。このため、第１モードを選択する状況であるときに、第１電池ユニット１０の残量が枯渇することを抑制することができ、第１モード及び第２モードの切り換えを適切に行うことができる。この結果、電池ユニット１の長寿命化をより適切に図ることができる。

【0068】

また、本実施形態１では、第１電池ユニット１０及び第２電池ユニット２０は、エンジンルーム３に前後方向に並んで配置され、第２電池ユニット２０は、第１電池ユニット１０よりも車両前側に配置されている。これにより、放熱性に優れた第２電池ユニット２０を積極的に冷却することができ、第２電池ユニット２０の長寿命化を図ることができる。また、第２電池ユニット２０が障壁となって、第１電池ユニット１０には走行風が当たりにくくなる。このため、第１電池ユニット１０の保温性能が低下するのを抑制することができ、第１電池ユニット１０を適温に保つことができる。よって、第１電池ユニット１０についても、長寿命化を図ることができる。

【0069】

また、本実施形態１では、充放電電流量Ｉが第１所定電流量Ｉ１以上でかつ第２所定電流量Ｉ２未満であるときにおいて、外気温Ｔが第１所定温度Ｔ１未満のときには、切換回路３０を、第１モードに切り換える一方で、該外気温Ｔが第１所定温度Ｔ１以上のときには第２モードに切り換える。これにより、外気温が低いときには、第１モードにすることで、自己発熱を利用して電源に利用する第１電池セル１１を適温に保つことができる。一方で、外気温が高いときには、第２モードにして、電源に利用する第２電池セル２１から積極的に放熱して、外気温と自己発熱とにより第２電池セル２１が過剰に昇温するのを抑制することができる。したがって、電池ユニット１の長寿命化をより適切に図ることができる。

【0070】

また、本実施形態１では、充放電電流量Ｉが第１所定電流量Ｉ１未満であるときにおいて、外気温Ｔが第１所定温度Ｔ１未満か又は第２所定温度Ｔ２以上であるときには、切換回路３０を第１モードに切り換える。これにより、充放電電流量が小さいときには、電池セル自体は自己発熱しにくい。このため、外気温が低いとき及び高いときには、保温性に優れた第１電池ユニット１０を利用する第１モードとすることで、適温に保たれた第１電池セル１１を電源に利用することができる。

【0071】

また、本実施形態１では、外気温Ｔが第１所定温度Ｔ１未満かつ第１ＳＯＣが第２ＳＯＣよりも低いときには、切換回路３０を第３モードに切り換える。第１モードが選択される状況において、第１電池ユニット１０に蓄積された電力が枯渇することを抑制することができる。これにより、第１モードへの切り換えを適切に行うことができる。この結果、電池ユニット１の長寿命化をより適切に図ることができる。

【0072】

（実施形態２）
以下、実施形態２について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明において前記実施形態１と共通の部分については、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。

【0073】

本実施形態２では、電池ユニット１の車両Ｖへの配置構造が前記実施形態１とは異なる。具体的には、図７に示すように、第１電池ユニット１０及び第２電池ユニット２０は、エンジンルーム３に左右方向に並んで配置され、第２電池ユニット２０は、第１電池ユニット１０よりもエンジン２から遠い位置に配置されている。第１電池ユニット１０は吸熱しにくいため、相対的にエンジン２の近くに配置したとしても過度に昇温しにくい。また、第１電池ユニット１０を相対的にエンジン２の近くに配置することで、第１電池ユニット１０が走行風により冷却されて、保温性能が低下するのを抑制することができる。また、第２電池ユニット２０を相対的にエンジン２から遠い位置に配置することで、第２電池ユニット２０がエンジン２の熱により過度に昇温するのを抑制することができる。また、第２電池ユニット２０を走行風により積極的に冷却することができる。これにより、電池ユニット１の長寿命化をより適切に図ることができる。

【0074】

この構成であっても、制御系及びコントローラ５０による切換回路３０の制御は、前述の実施形態１と同様の構成とすることができる。

【0075】

（実施形態３）
以下、実施形態３について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明において前記実施形態１及び２と共通の部分については、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。

【0076】

本実施形態３では、電池ユニット１の車両Ｖへの配置構造が前記実施形態１及び２とは異なる。具体的には、図８及び９に示すように、エンジンルーム３には、エンジン２の周囲を覆うカプセルカバー３０７が設けられている。そして、第１電池ユニット１０は、カプセルカバー３０７の内側に配置され、第２電池ユニット２０は、カプセルカバー３０７の外側に配置されている。図示を省略しているが、切換回路３０は、カプセルカバー３０７の外側に配置されている。カプセルカバー３０７には、孔部３０７ａが設けられている。孔部３０７ａは、第１電池ユニット１０を切換回路３０に接続するハーネスが通る孔である。カプセルカバー３０７は、エンジン２の保温性を向上させるためのものであり、カプセルカバー３０７の内側は、カプセルカバー３０７の外側よりも高い温度になっている。

【0077】

この実施形態３では、第１電池ユニット１０の保温性能が低下することを適切に抑制することができる。また、エンジン２の熱が第２電池ユニット２０に伝達されにくくなるため、第２電池ユニット２０が過度に昇温されることを効果的に抑制することができる。これにより、より効果的に、電池ユニット１の長寿命化を図ることができる。

【0078】

この構成であっても、制御系及びコントローラ５０による切換回路３０の制御は、前述の実施形態１と同様の構成とすることができる。

【0079】

（実施形態４）
以下、実施形態４について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明において前記実施形態１～３と共通の部分については、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。

【0080】

本実施形態４では、電池ユニット１の車両Ｖへの配置構造が前記実施形態１～３とは異なる。具体的には、エンジンルーム３内は、エンジン２を収容する第１室４０８と、該第１室４０８とは区画された第２室４０９を有する。第１室４０８と第２室４０９との間には、区画壁２ａが設けられている。図示は省略しているが、区画壁２ａは、前側の部分に走行風を導入する孔が設けられている。また、区画壁２ａには、第２電池ユニット２０を切換回路３０に接続するハーネスが通る孔が設けられている。第１電池ユニット１０は、第１室４０８に配置され、第２電池ユニット２０は、第２室４０９に配置されている。

【0081】

この実施形態４では、第１電池ユニット１０については、エンジン２の熱を利用して、保温性能が低下することを適切に抑制することができる。また、第２電池ユニット２０については、エンジン２の熱が伝達されにくくなるため、過度に昇温されることを効果的に抑制することができる。これにより、より効果的に、電池ユニット１の長寿命化を図ることができる。

【0082】

この構成であっても、制御系及びコントローラ５０による切換回路３０の制御は、前述の実施形態１と同様の構成とすることができる。

【0083】

（その他の実施形態）
ここに開示された技術は、前述の実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。

【0084】

例えば、前述の実施形態１～４では、外気温Ｔが第１所定温度Ｔ１以上でかつ第２所定温度Ｔ２であるときには、第３モードに切り換えた後に、第１、第２、又は第４モードに切り換えていた。これに限らず、外気温Ｔが第１所定温度Ｔ１以上でかつ第２所定温度Ｔ２でありかつ充放電電流量Ｉが第１所定電流量Ｉ１以上でかつ第２ＳＯＣが第１ＳＯＣよりも小さいときに第３モードに切り換えるようにしてもよい。このときには、外気温Ｔが第１所定温度Ｔ１以上でかつ第２所定温度Ｔ２でありかつ充放電電流量Ｉが第１所定電流量Ｉ１未満のときには、第１ＳＯＣと第２ＳＯＣとを比較して、ＳＯＣが大きい方の電池ユニットを利用するモードに切り換えるようにしてもよい。

【0085】

また、前述の実施形態１～４において、コントローラ５０は、第１ＳＯＣ及び第２ＳＯＣのうち一方が適正範囲外（例えば、３０％より小さい又は７０％より大きい）ときには、第１ＳＯＣ及び第２ＳＯＣの両方を適正範囲内にすべく、切換回路３０を第３モードに切り換えるように構成されていてもよい。

【0086】

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。

【産業上の利用可能性】

【0087】

ここに開示された技術は、車両用電池ユニットにおいて、電池ユニットの高寿命化とコスト効果との両立を図る際に有用である。

【符号の説明】

【0088】

１ 車両用電池ユニット
２ エンジン
３ エンジンルーム
１０ 第１電池ユニット
１１ 第１電池セル
１２ 第１筐体
２０ 第２電池ユニット
２１ 第２電池セル
２２ 第２筐体
３０ 切換回路
３０７ カプセルカバー
４０８ 第１室
４０９ 第２室

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】