特許 7603554 交流発生回路および昇温装置

(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】

(24)【登録日】2024-12-12

(45)【発行日】2024-12-20

(54)【発明の名称】交流発生回路および昇温装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/633 20140101AFI20241213BHJP

   H01M 10/615 20140101ALI20241213BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20241213BHJP

   H01M 10/6571 20140101ALI20241213BHJP

   H02J 7/04 20060101ALI20241213BHJP

   B60L 50/60 20190101ALN20241213BHJP

   B60L 58/25 20190101ALN20241213BHJP

   B60L 58/27 20190101ALN20241213BHJP

【ＦＩ】

H01M10/633

H01M10/615

H01M10/625

H01M10/6571

H02J7/04 L

B60L50/60

B60L58/25

B60L58/27

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021142596

(22)【出願日】2021-09-01

(65)【公開番号】P2023035603

(43)【公開日】2023-03-13

【審査請求日】2023-11-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100165179

【弁理士】

【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100126664

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 慎吾

(74)【代理人】

【識別番号】100154852

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 太一

(74)【代理人】

【識別番号】100194087

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 伸一

(72)【発明者】

【氏名】大貫 泰道

【審査官】滝谷 亮一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－２２８２３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１４６１８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０７７４５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／６３３

Ｈ０１Ｍ １０／６１５

Ｈ０１Ｍ １０／６２５

Ｈ０１Ｍ １０／６５７１

Ｈ０２Ｊ ７／０４

Ｂ６０Ｌ ５０／６０

Ｂ６０Ｌ ５８／２５

Ｂ６０Ｌ ５８／２７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

インダクタンス成分を有する蓄電体に蓄電された電力に基づく交流電流を発生させることにより前記蓄電体を昇温させる交流発生回路であって、
前記蓄電体の正極側に第１端が接続された第１のコンデンサと、
前記蓄電体の負極側に第１端が接続された第２のコンデンサと、
第１の制御信号に応じて、前記第１のコンデンサの第２端と前記第２のコンデンサの前記第１端とを接続し、前記第１のコンデンサの前記第１端と前記第２のコンデンサの第２端とを接続することにより、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとを前記蓄電体に並列に接続させる並列スイッチ部と、
第２の制御信号に応じて、前記第１のコンデンサの前記第２端と前記第２のコンデンサの前記第２端とを接続することにより、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとを前記蓄電体に直列に接続させる直列スイッチ部と、
前記直列スイッチ部の両方の端子の間に接続されたインダクタと、
を備える交流発生回路。

【請求項2】

前記並列スイッチ部は、
前記第１のコンデンサの前記第２端に第１端子が接続され、前記第２のコンデンサの前記第１端に第２端子が接続された第１のスイッチと、
前記第１のコンデンサの前記第１端に第１端子が接続され、前記第２のコンデンサの前記第２端に第２端子が接続された第２のスイッチと、
を有し、
前記直列スイッチ部は、前記第２のコンデンサの前記第２端に第１端子が接続され、前記第１のコンデンサの前記第２端に第２端子が接続された第３のスイッチ、を有し、
前記インダクタは、前記第３のスイッチの前記第１端子と前記第３のスイッチの前記第２端子との間に並列に接続される、
請求項１に記載の交流発生回路。

【請求項3】

前記インダクタのインダクタンスは、前記インダクタンス成分の略三分の一である、
請求項２に記載の交流発生回路。

【請求項4】

前記並列スイッチ部は、
前記第１のコンデンサの前記第２端側に第１端子が接続され、前記第２のコンデンサの前記第１端に第２端子が接続された第１のスイッチと、
前記第１のコンデンサの前記第１端に第１端子が接続され、前記第２のコンデンサの前記第２端側に第２端子が接続された第２のスイッチと、
を有し、
前記直列スイッチ部は、
前記第２のスイッチの前記第２端子に第１端子が接続され、前記第１のコンデンサの前記第２端に第２端子が接続された第３のスイッチと、
前記第２のコンデンサの前記第２端に第１端子が接続され、前記第１のスイッチの前記第１端子に第２端子が接続された第４のスイッチと、
を有し、
前記インダクタは、
前記第４のスイッチの前記第１端子に第１端が接続され、前記第３のスイッチの前記第２端子に第２端が接続された第１のインダクタと、
前記第１のインダクタの前記第１端に第１端が接続され、前記第２のスイッチの前記第２端子と前記第３のスイッチの前記第１端子との間に第２端が接続された第２のインダクタと、
前記第１のスイッチの前記第１端子と前記第４のスイッチの前記第２端子との間に第１端が接続され、前記第１のインダクタの前記第２端に第２端が接続された第３のインダクタと、
を有する、請求項１に記載の交流発生回路。

【請求項5】

前記第１のインダクタのインダクタンスは、前記インダクタンス成分の略三分の一である、
請求項４に記載の交流発生回路。

【請求項6】

前記第２のインダクタのインダクタンスと、前記第３のインダクタのインダクタンスとは等しい、
請求項５に記載の交流発生回路。

【請求項7】

前記インダクタンス成分は、前記蓄電体と前記交流発生回路との間の配線部分に有するインダクタンス成分を含む、
請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載の交流発生回路。

【請求項8】

請求項１から請求項７のうちいずれか１項に記載の交流発生回路と、
前記第１の制御信号として、前記並列スイッチ部を導通状態あるいは非導通状態にする所定のデューティ比の信号を出力し、
前記第２の制御信号として、前記直列スイッチ部を導通状態あるいは非導通状態にする前記所定のデューティ比の信号を出力し、
前記第１の制御信号と前記第２の制御信号とによって、前記並列スイッチ部を導通状態にすると共に前記直列スイッチ部を非導通状態にする第１状態と、前記並列スイッチ部を非導通状態にすると共に前記直列スイッチ部を導通状態にする第２状態とを交互に切り替える制御部と、
を備える昇温装置。

【請求項9】

前記所定のデューティ比は、略５０パーセントである、
請求項８に記載の昇温装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、交流発生回路および昇温装置に関する。

【背景技術】

【0002】

地球環境上の悪影響を軽減（例えばＮＯｘ、ＳＯｘの削減、ＣＯ_２の削減）する取り組みが進んでいる。このため、近年では、地球環境の改善の観点から、ＣＯ_２の削減のために、例えば、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ：Hybrid Electric Vehicle）や、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ：Plug-in Hybrid Electric Vehicle）など、少なくとも、バッテリ（二次電池）により供給される電力によって駆動される電動モータによって走行する電気自動車への関心が高まっている。そして、車載用途のバッテリとして、リチウムイオン二次電池の使用が検討されている。これらの電気自動車では、二次電池の性能を充分に引き出すことが重要である。二次電池は、使用する際の温度が適度な範囲以下に低下すると、充放電性能が低下することが知られている。そして、二次電池は、使用する際に好適な温度まで上昇させることによって、充放電性能の低下を抑制することができる。

【0003】

これに関して、例えば、特許文献１には、二次電池を昇温させる昇温装置に関する技術が開示されている。特許文献１に開示された昇温装置では、二次電池のインピーダンスの周波数特性に基づいて、インピーダンスの絶対値が相対的に低下する周波数領域の所定の周波数のリップル電流を二次電池に積極的に発生させることによって、二次電池を昇温させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第５２９３８２０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、従来技術では、効率的に二次電池を昇温させることができない場合があった。

【0006】

本発明は、上記の課題認識に基づいてなされたものであり、二次電池をより効率的に昇温させることによって、エネルギー効率の改善を図ることができる交流発生回路および昇温装置を提供することを目的の一つとしている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この発明に係る交流発生回路および昇温装置は、以下の構成を採用した。
（１）：この発明の一態様に係る交流発生回路は、インダクタンス成分を有する蓄電体に蓄電された電力に基づく交流電流を発生させることにより前記蓄電体を昇温させる交流発生回路であって、前記蓄電体の正極側に第１端が接続された第１のコンデンサと、前記蓄電体の負極側に第１端が接続された第２のコンデンサと、第１の制御信号に応じて、前記第１のコンデンサの第２端と前記第２のコンデンサの前記第１端とを接続し、前記第１のコンデンサの前記第１端と前記第２のコンデンサの第２端とを接続することにより、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとを前記蓄電体に並列に接続させる並列スイッチ部と、第２の制御信号に応じて、前記第１のコンデンサの前記第２端と前記第２のコンデンサの前記第２端とを接続することにより、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとを前記蓄電体に直列に接続させる直列スイッチ部と、前記直列スイッチ部の両方の端子の間に接続されたインダクタと、を備える交流発生回路である。

【0008】

（２）：上記（１）の態様において、前記並列スイッチ部は、前記第１のコンデンサの前記第２端に第１端子が接続され、前記第２のコンデンサの前記第１端に第２端子が接続された第１のスイッチと、前記第１のコンデンサの前記第１端に第１端子が接続され、前記第２のコンデンサの前記第２端に第２端子が接続された第２のスイッチと、を有し、前記直列スイッチ部は、前記第２のコンデンサの前記第２端に第１端子が接続され、前記第１のコンデンサの前記第２端に第２端子が接続された第３のスイッチ、を有し、前記インダクタは、前記第３のスイッチの前記第１端子と前記第３のスイッチの前記第２端子との間に並列に接続されるものである。

【0009】

（３）：上記（２）の態様において、前記インダクタのインダクタンスは、前記インダクタンス成分の略三分の一であるものである。

【0010】

（４）：上記（１）の態様において、前記並列スイッチ部は、前記第１のコンデンサの前記第２端側に第１端子が接続され、前記第２のコンデンサの前記第１端に第２端子が接続された第１のスイッチと、前記第１のコンデンサの前記第１端に第１端子が接続され、前記第２のコンデンサの前記第２端側に第２端子が接続された第２のスイッチと、を有し、前記直列スイッチ部は、前記第２のスイッチの前記第２端子に第１端子が接続され、前記第１のコンデンサの前記第２端に第２端子が接続された第３のスイッチと、前記第２のコンデンサの前記第２端に第１端子が接続され、前記第１のスイッチの前記第１端子に第２端子が接続された第４のスイッチと、を有し、前記インダクタは、前記第４のスイッチの前記第１端子に第１端が接続され、前記第３のスイッチの前記第２端子に第２端が接続された第１のインダクタと、前記第１のインダクタの前記第１端に第１端が接続され、前記第２のスイッチの前記第２端子と前記第３のスイッチの前記第１端子との間に第２端が接続された第２のインダクタと、前記第１のスイッチの前記第１端子と前記第４のスイッチの前記第２端子との間に第１端が接続され、前記第１のインダクタの前記第２端に第２端が接続された第３のインダクタと、を有するものである。

【0011】

（５）：上記（４）の態様において、前記第１のインダクタのインダクタンスは、前記インダクタンス成分の略三分の一であるものである。

【0012】

（６）：上記（５）の態様において、前記第２のインダクタのインダクタンスと、前記第３のインダクタのインダクタンスとは等しいものである。

【0013】

（７）：上記（１）から（６）のうちいずれか一態様において、前記インダクタンス成分は、前記蓄電体と前記交流発生回路との間の配線部分に有するインダクタンス成分を含むものである。

【0014】

（８）：この発明の一態様に係る昇温装置は、上記（１）から（７）のうちいずれか一態様の交流発生回路と、前記第１の制御信号として、前記並列スイッチ部を導通状態あるいは非導通状態にする所定のデューティ比の信号を出力し、前記第２の制御信号として、前記直列スイッチ部を導通状態あるいは非導通状態にする前記所定のデューティ比の信号を出力し、前記第１の制御信号と前記第２の制御信号とによって、前記並列スイッチ部を導通状態にすると共に前記直列スイッチ部を非導通状態にする第１状態と、前記並列スイッチ部を非導通状態にすると共に前記直列スイッチ部を導通状態にする第２状態とを交互に切り替える制御部と、を備える昇温装置である。

【0015】

（９）：上記（８）の態様において、前記所定のデューティ比は、略５０パーセントであるものである。

【発明の効果】

【0016】

上述した（１）～（９）の態様によれば、二次電池をより効率的に昇温させることによって、エネルギー効率の改善を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】実施形態に係る昇温装置が採用された車両の構成の一例を示す図である。

【図2】第１実施形態に係る昇温装置が備える交流発生回路の構成の一例を示す図である。

【図3】第１実施形態の交流発生回路の等価回路の一例である。

【図4】比較例の交流発生回路の構成の一例を示す図である。

【図5】比較例の交流発生回路の等価回路の一例である。

【図6】比較例の交流発生回路の動作波形の一例を示す図である。

【図7】比較例の交流発生回路の動作波形の別の一例を示す図である。

【図8】第１実施形態の交流発生回路の動作波形の一例を示す図である。

【図9】第１実施形態の交流発生回路の動作波形の別の一例を示す図である。

【図10】比較例の交流発生回路の動作波形の別の一例を示す図である。

【図11】第２実施形態に係る昇温装置が備える交流発生回路の構成の一例を示す図である。

【図12】第２実施形態の交流発生回路の等価回路の一例である。

【図13】第２実施形態の交流発生回路の動作波形の一例を示す図である。

【図14】第２実施形態の交流発生回路の動作波形の別の一例を示す図である。

【図15】交流発生回路が発生させる交流電流の特性を比較する図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照し、本発明の交流発生回路および昇温装置の実施形態について説明する。

【0019】

［車両の構成］
図１は、実施形態に係る昇温装置が採用された車両の構成の一例を示す図である。車両１は、走行用のバッテリ（二次電池）から供給される電力による電動機（電動モータ）の駆動、あるいは、例えば、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどの燃料をエネルギー源とする内燃機関による駆動を組み合わせて走行するハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ：Hybrid Electric Vehicle）（以下、単に、「車両」という）である。本発明が適用される車両は、例えば、四輪の車両のみならず、鞍乗り型の二輪の車両や、三輪（前一輪かつ後二輪の他に、前二輪かつ後一輪の車両も含む）の車両、さらには、アシスト式の自転車など、走行用のバッテリから供給される電力によって駆動される電動モータによって走行する車両の全般であってもよい。車両１は、例えば、電動機（電動モータ）のみの駆動によって走行する電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）であってもよい。

【0020】

車両１は、例えば、エンジン１０と、モータ１２と、減速機１４と、駆動輪１６と、ＰＤＵ（Power Drive Unit）２０と、バッテリ３０と、バッテリセンサ３２と、昇温装置４０と、運転操作子７０と、車両センサ８０と、制御装置１００と、を備える。

【0021】

エンジン１０は、車両１の燃料タンク（不図示）に蓄えられた、例えば、軽油やガソリンなどの燃料を燃焼させて稼働（回転）することで動力を出力する内燃機関である。エンジン１０は、例えば、シリンダとピストン、吸気バルブ、排気バルブ、燃料噴射装置、点火プラグ、コンロッド、クランクシャフトなどを備えるレシプロエンジンである。エンジン１０は、ロータリーエンジンであってもよい。エンジン１０の回転動力は、減速機１４に伝達される。

【0022】

モータ１２は、車両１の走行用の回転電機である。モータ１２は、例えば、三相交流電動機である。モータ１２の回転子（ロータ）は、減速機１４に連結されている。モータ１２は、バッテリ３０からＰＤＵ２０を介して供給される電力によって駆動（回転）される。モータ１２の回転動力は、減速機１４に伝達される。モータ１２は、車両１の減速時の運動エネルギーを用いた回生ブレーキとして動作して発電してもよい。モータ１２は、発電用の電動機を含んでいてもよい。発電用の電動機は、例えば、エンジン１０により出力される回転動力を用いて発電する。

【0023】

減速機１４は、例えば、デファレンシャルギアである。減速機１４は、駆動輪１６が連結された車軸に、エンジン１０やモータ１２が連結された軸の駆動力、つまり、エンジン１０やモータ１２の回転動力を伝達させる。減速機１４は、例えば、複数の歯車や軸が組み合わされ、変速比（ギア比）に応じてエンジン１０やモータ１２の回転速度を変速して車軸に伝達させる変速機構、いわゆる、トランスミッション機構を含んでもよい。減速機１４は、例えば、エンジン１０やモータ１２の回転動力を車軸に直接的に連結または分離するクラッチ機構を含んでもよい。

【0024】

ＰＤＵ２０は、例えば、インバータや、ＤＣ―ＤＣコンバータ、ＡＣ―ＤＣコンバータである。ＰＤＵ２０は、バッテリ３０から供給される直流の電力を、モータ１２を駆動するための三相交流の電力に変換してモータ１２に出力する。ＰＤＵ２０は、例えば、バッテリ３０から供給される直流の電力を昇圧するＶＣＵ（Voltage Control Unit）を備えてもよい。ＰＤＵ２０は、回生ブレーキとして動作したモータ１２により発電された三相交流の電力を直流の電力に変換して、バッテリ３０に出力する。ＰＤＵ２０は、電力の出力先に合わせて昇圧あるいは降圧してから出力してもよい。図１では、ＰＤＵ２０の構成要素を一まとまりの構成として示しているが、これはあくまで一例であり、ＰＤＵ２０が備えるそれぞれの構成要素は、車両１において分散的に配置されてもよい。

【0025】

バッテリ３０は、車両１の走行用のバッテリである。バッテリ３０は、例えば、リチウムイオン電池などのように、充電と放電とを繰り返すことができる二次電池を蓄電部として備える。バッテリ３０は、例えば、カセット式のバッテリパックなど、車両１に対して容易に着脱可能な構成であってもよいし、車両１に対する着脱が容易ではない据付式の構成であってもよい。バッテリ３０が備える二次電池は、例えば、リチウムイオン電池である。バッテリ３０が備える二次電池としては、例えば、鉛蓄電池、ニッケル・水素電池、ナトリウムイオン電池などの他、電気二重層キャパシタなどのキャパシタ、または二次電池とキャパシタとを組み合わせた複合電池なども考えられるが、二次電池の構成は、いかなるものであってもよい。バッテリ３０は、車両１の外部の充電器（不図示）から導入される電力を蓄え（充電し）、蓄えた電力を、車両１を走行させるために放電する。バッテリ３０は、ＰＤＵ２０を介して供給された、回生ブレーキとして動作したモータ１２が発電した電力を蓄え（充電し）、蓄えた電力を車両１の走行（例えば、加速）のために放電する。バッテリ３０は、少なくともインダクタンス成分を有している。

【0026】

バッテリ３０は、特許請求の範囲における「蓄電体」の一例であり、バッテリ３０が備える蓄電部に接続されたインダクタンス成分は、特許請求の範囲における「インダクタンス成分」の一例である。

【0027】

バッテリ３０には、バッテリセンサ３２が接続されている。バッテリセンサ３２は、バッテリ３０の電圧や、電流、温度などの物理量を検出する。バッテリセンサ３２は、例えば、電圧センサ、電流センサ、温度センサを備える。バッテリセンサ３２は、電圧センサによってバッテリ３０の電圧を検出し、電流センサによってバッテリ３０の電流を検出し、温度センサによってバッテリ３０の温度を検出する。バッテリセンサ３２は、検出したバッテリ３０の電圧値、電流値、温度などの情報（以下、「バッテリ情報」という）を制御装置１００に出力する。

【0028】

昇温装置４０は、制御装置１００からの制御に応じて、バッテリ３０の温度を昇温させる。昇温装置４０は、例えば、交流発生回路４２と、制御部４４と、を備える。

【0029】

交流発生回路４２は、例えば、バッテリ３０の正極側に接続される第１のコンデンサと、バッテリ３０の負極側に接続される第２のコンデンサと、第１のコンデンサと第２のコンデンサとをバッテリ３０に並列に接続させる並列スイッチ部と、第１のコンデンサと第２のコンデンサとをバッテリ３０に直列に接続させる直列スイッチ部と、直列スイッチ部の両方の端子の間に接続されたインダクタと、を備える。交流発生回路４２は、バッテリ３０が有するインダクタンス成分と、少なくとも第１のコンデンサとの共振動作によって、交流電流を発生させる。より具体的には、交流発生回路４２は、バッテリ３０が有するインダクタンス成分に蓄えられる磁気エネルギーと、少なくとも第１のコンデンサに蓄積される静電エネルギーとを交互に交換させる共振動作によって、バッテリ３０に蓄電された電力に基づく交流電流を発生させる。交流発生回路４２は、発生させた交流電流をバッテリ３０に印加する（流す）ことにより、バッテリ３０の温度を昇温させる。

【0030】

制御部４４は、交流発生回路４２が備える並列スイッチ部および直列スイッチ部のそれぞれを導通状態または非導通状態にすることにより、第１のコンデンサと第２のコンデンサとのバッテリ３０への接続を、並列接続あるいは直列接続のいずれかに切り替える。より具体的には、制御部４４は、並列スイッチ部を導通状態にすると共に直列スイッチ部を非導通状態にすることによって第１のコンデンサと第２のコンデンサとをバッテリ３０に並列接続させる状態と、並列スイッチ部を非導通状態にすると共に直列スイッチ部を導通状態にすることによって第１のコンデンサと第２のコンデンサとをバッテリ３０に直列接続させる状態とを交互に切り替える。このとき、制御部４４は、並列スイッチ部と直列スイッチ部とを共に非導通状態にする期間、いわゆるデッドタイムを設けて、第１のコンデンサと第２のコンデンサとのバッテリ３０への接続を、並列接続から直列接続、あるいはその逆に切り替えてもよい。

【0031】

第１のコンデンサと第２のコンデンサとをバッテリ３０に並列接続させる状態は、特許請求の範囲における「第１状態」の一例であり、第１のコンデンサと第２のコンデンサとをバッテリ３０に直列接続させる状態は、特許請求の範囲における「第２状態」の一例である。昇温装置４０、および昇温装置４０が備える構成要素の詳細については後述する。

【0032】

運転操作子７０は、例えば、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバー、ステアリングホイール、異形ステアリングホイール、ジョイスティック、その他の操作子を含む。運転操作子７０には、車両１の利用者（運転者）によるそれぞれの操作子に対する操作の有無、あるいは操作量を検出するセンサが取り付けられている。運転操作子７０は、センサの検出結果を、制御装置１００に出力する。

【0033】

車両センサ８０は、車両１の走行状態を検出する。車両センサ８０は、例えば、車両１の速度を検出する車速センサや、車両１の加速度を検出する加速度センサを備える。車両センサ８０は、それぞれのセンサが検出した検出結果を、制御装置１００に出力する。

【0034】

制御装置１００は、運転操作子７０が備えるそれぞれのセンサにより出力された検出結果、つまり、車両１の利用者（運転者）によるそれぞれの操作子に対する操作に応じて、エンジン１０やモータ１２の稼働や動作を制御する。言い換えれば、制御装置１００は、モータ１２の駆動力を制御する。制御装置１００は、例えば、エンジン制御部や、モータ制御部、バッテリ制御部、ＰＤＵ制御部、ＶＣＵ制御部というような、それぞれ別体の制御装置で構成されてもよい。制御装置１００は、例えば、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）や、モータＥＣＵ、バッテリＥＣＵ、ＰＤＵ－ＥＣＵ、ＶＣＵ－ＥＣＵといった制御装置に置き換えられてもよい。

【0035】

制御装置１００は、車両１が走行する際に、バッテリ３０からモータ１２に供給させる交流電力の供給量や、供給する交流電力の周波数（つまり、電圧波形）を制御する。このとき、制御装置１００は、バッテリセンサ３２により出力されたバッテリ情報に含まれるバッテリ３０の温度の情報に基づいて、昇温装置４０の起動を制御する。つまり、制御装置１００は、バッテリ３０の充放電性能の低下を抑制するため、バッテリ３０の温度を、使用する際に好適な温度まで上昇（昇温）させるように、昇温装置４０の起動あるいは停止を制御する。

【0036】

制御装置１００は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することで動作する。制御装置１００は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。制御装置１００は、専用のＬＳＩによって実現されてもよい。プログラムは、予め車両１が備えるＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリなどの記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭなどの着脱可能な記憶媒体（非一過性の記憶媒体）に格納されており、記憶媒体が車両１が備えるドライブ装置に装着されることで車両１が備えるＨＤＤやフラッシュメモリにインストールされてもよい。

【0037】

＜第１実施形態＞
［昇温装置が備える交流発生回路の構成］
図２は、第１実施形態に係る昇温装置４０が備える交流発生回路４２（以下、「交流発生回路４２－１」という）の構成の一例を示す図である。図２には、交流発生回路４２－１に関連するバッテリ３０も併せて示している。バッテリ３０は、例えば、蓄電部Ｂａの正極側に、抵抗ＲａとインダクタンスＬａとが、直列に接続されている。バッテリ３０が備える蓄電部Ｂａに接続されたインダクタンスＬａは、特許請求の範囲における「インダクタンス成分」の一例である。

【0038】

交流発生回路４２－１は、例えば、コンデンサＣ１と、コンデンサＣ２と、スイッチＳ１と、スイッチＳ２と、スイッチＳ３と、インダクタＬ３と、を備える。コンデンサＣ１と、コンデンサＣ２とのそれぞれは、静電容量が等しいコンデンサである。スイッチＳ１と、スイッチＳ２と、スイッチＳ３とのそれぞれは、制御部４４により出力された制御信号に応じて、両方の端子の間を接続した（閉状態にした）導通状態、または両方の端子の間を接続していない（開状態にした）非導通状態に制御される。以下の説明においては、制御部４４により出力される、スイッチＳ１を導通状態または非導通状態に制御する制御信号を「制御信号ＣＳ１」といい、スイッチＳ２を導通状態または非導通状態に制御する制御信号を「制御信号ＣＳ２」といい、スイッチＳ３を導通状態または非導通状態に制御する制御信号を「制御信号ＣＳ３」という。

【0039】

スイッチＳ１と、スイッチＳ２と、スイッチＳ３とのそれぞれは、例えば、Ｎチャンネル型の金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（Metal Oxide Semiconductor Field effect transistor：ＭＯＳＦＥＴ）など、オンまたはオフのいずれかの状態に制御される半導体スイッチング素子であってもよい。この場合、例えば、還流用として機能するダイオードがさらに並列に接続された構成であってもよい。スイッチＳ１と、スイッチＳ２と、スイッチＳ３とのそれぞれが半導体スイッチング素子で構成される場合、制御部４４は、スイッチＳ１と、スイッチＳ２と、スイッチＳ３とのそれぞれを導通状態または非導通状態に制御する制御信号として、半導体スイッチング素子をオン状態またはオフ状態にさせるゲート信号を出力する。

【0040】

交流発生回路４２－１において、コンデンサＣ１の第１端は、バッテリ３０の正極側に接続され、コンデンサＣ２の第１端は、バッテリ３０の負極側に接続されている。さらに、交流発生回路４２－１では、コンデンサＣ１の第１端にスイッチＳ２の第１端子が接続され、コンデンサＣ２の第１端にスイッチＳ１の第２端子が接続されている。そして、交流発生回路４２－１では、コンデンサＣ１の第２端に、スイッチＳ１の第１端子とスイッチＳ３の第２端子とが接続され、コンデンサＣ２の第２端に、スイッチＳ２の第２端子とスイッチＳ３の第１端子とが接続されている。さらに、交流発生回路４２－１では、スイッチＳ３の第１端子と第２端子との間にインダクタＬ３が並列に接続されている。

【0041】

このような構成によって、交流発生回路４２－１では、制御部４４からの制御に応じて、バッテリ３０の正極側と負極側との間に、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを並列あるいは直列に接続させる。より具体的には、制御部４４は、スイッチＳ１に、導通状態にさせる制御信号ＣＳ１を出力し、スイッチＳ２に、導通状態にさせる制御信号ＣＳ２を出力し、スイッチＳ３に、非導通状態にさせる制御信号ＣＳ３を出力することによって、バッテリ３０の正極側と負極側との間に、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを並列に接続させる。一方、制御部４４は、スイッチＳ１に、非導通状態にさせる制御信号ＣＳ１を出力し、スイッチＳ２に、非導通状態にさせる制御信号ＣＳ２を出力し、スイッチＳ３に、導通状態にさせる制御信号ＣＳ３を出力することによって、バッテリ３０の正極側と負極側との間に、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを直列に接続させる。

【0042】

交流発生回路４２－１において、コンデンサＣ１は、特許請求の範囲における「第１のコンデンサ」の一例であり、コンデンサＣ２は、特許請求の範囲における「第２のコンデンサ」の一例である。交流発生回路４２－１において、スイッチＳ１とスイッチＳ２とを合わせた構成は、特許請求の範囲における「並列スイッチ部」の一例であり、スイッチＳ３は、特許請求の範囲における「直列スイッチ部」の一例である。交流発生回路４２－１において、スイッチＳ１は、特許請求の範囲における「第１のスイッチ」の一例であり、スイッチＳ２は、特許請求の範囲における「第２のスイッチ」の一例であり、スイッチＳ３は、特許請求の範囲における「第３のスイッチ」の一例である。交流発生回路４２－１において、インダクタＬ３は、特許請求の範囲における「インダクタ」の一例である。制御部４４がスイッチＳ１に出力する制御信号ＣＳ１とスイッチＳ２に出力する制御信号ＣＳ２とは、特許請求の範囲における「第１の制御信号」の一例であり、制御部４４がスイッチＳ３に出力する制御信号ＣＳ３は、特許請求の範囲における「第２の制御信号」の一例である。交流発生回路４２－１において、バッテリ３０の正極側と負極側との間にコンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを並列に接続させる状態は、特許請求の範囲における「第１状態」の一例であり、バッテリ３０の正極側と負極側との間にコンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを直列に接続させる状態は、特許請求の範囲における「第２状態」の一例である。

【0043】

［昇温装置の動作］
ここで、交流発生回路４２－１が発生させる交流電流の周波数について考える。昇温装置４０によってバッテリ３０を効率的に昇温させるためには、交流発生回路４２－１が発生させる交流電流の電流波形が正弦波であることが好適である。そして、交流発生回路４２－１に交流電流を発生させるための制御の観点から考えると、制御部４４がスイッチＳ１、スイッチＳ２、およびスイッチＳ３に出力する制御信号のデューティ比は５０パーセント（％）であることが好適である。

【0044】

ところで、上述したように、交流発生回路４２－１では、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とのそれぞれは等しい静電容量のコンデンサである。このため、交流発生回路４２－１では、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とをバッテリ３０に直列接続させた場合と並列接続させた場合とで、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを一つのコンデンサであると考えた場合における全体の静電容量が異なるものとなる。より具体的には、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを直列接続させた場合における交流発生回路４２－１の全体の静電容量は、それぞれのコンデンサの静電容量の逆数の和、すなわち、二分の一倍の静電容量になる。一方、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを並列接続させた場合における交流発生回路４２－１の全体の静電容量は、それぞれのコンデンサの静電容量の和、すなわち二倍の静電容量になる。このため、交流発生回路４２－１では、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とをバッテリ３０に直列接続させた場合と並列接続させた場合とで、発生させる交流電流の周波数が異なるものとなる。

【0045】

図３は、第１実施形態の交流発生回路４２－１の等価回路の一例である。図３の（ａ）には、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とをバッテリ３０に直列接続させた場合の等価回路を示し、図３の（ｂ）には、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とをバッテリ３０に並列接続させた場合の等価回路を示している。図３では、バッテリ３０が有するインダクタンスＬａのインダクタンス成分を「Ｌｓ」、抵抗Ｒａの抵抗成分を「Ｒｓ」としている。そして、コンデンサＣ１およびコンデンサＣ２の静電容量を「Ｃｘ」とし、インダクタＬ３のインダクタンスを「Ｌｙ」としている。

【0046】

図３の（ａ）に示したように、交流発生回路４２－１においてコンデンサＣ１とコンデンサＣ２とをバッテリ３０に直列接続させた場合、インダクタＬ３は、スイッチＳ３によって短絡される。これに対して、交流発生回路４２－１においてコンデンサＣ１とコンデンサＣ２とをバッテリ３０に並列接続させた場合、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２との間にインダクタＬ３が配置されるようになる。このように、交流発生回路４２－１では、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２と並列接続させた場合にインダクタＬ３が配置されるようにすることによって、発生させる交流電流の電流波形をより正弦波に近づけ、制御部４４におけるそれぞれのスイッチの制御を容易にする（制御部４４が出力する制御信号のデューティ比を５０％に近づける）ことができる。

【0047】

＜比較例＞
［比較例の交流発生回路の構成］
ここで、交流発生回路４２－１が備えるインダクタＬ３の効果を説明するため、まず、インダクタＬ３を備えない比較例の交流発生回路（以下、「交流発生回路４２－Ｃ」という）について説明する。図４は、比較例の交流発生回路４２－Ｃの構成の一例を示す図である。交流発生回路４２－Ｃは、交流発生回路４２－１からインダクタＬ３が省略された構成である。そして、交流発生回路４２－ＣにおけるコンデンサＣ１、コンデンサＣ２、スイッチＳ１、スイッチＳ２、およびスイッチＳ３の接続は、交流発生回路４２－１と等価である。

【0048】

図５は、比較例の交流発生回路４２－Ｃの等価回路の一例である。図５の（ａ）には、交流発生回路４２－Ｃにおいて、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とをバッテリ３０に直列接続させた場合の等価回路を示し、図５の（ｂ）には、交流発生回路４２－Ｃにおいて、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とをバッテリ３０に並列接続させた場合の等価回路を示している。図５でも、図３に示した交流発生回路４２－１の等価回路と同様に、バッテリ３０が有するインダクタンスＬａのインダクタンス成分を「Ｌｓ」、抵抗Ｒａの抵抗成分を「Ｒｓ」とし、コンデンサＣ１およびコンデンサＣ２の静電容量を「Ｃｘ」としている。

【0049】

まず、図５を参照して、交流発生回路４２－Ｃが発生させる交流電流の周波数について説明する。交流発生回路４２－Ｃにおいて、図５の（ａ）に示したようにコンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを直列接続させた場合のインピーダンスＺは、下式（１）のように求めることができる。

【0050】

【数1】

【0051】

そして、交流発生回路４２－ＣにおいてコンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを直列接続させた場合の共振周波数ωｓは、下式（２）のように求めることができる。

【0052】

【数2】

【0053】

一方、交流発生回路４２－Ｃにおいて、図５の（ｂ）に示したようにコンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを並列接続させた場合のインピーダンスＺは、下式（３）のように求めることができる。

【0054】

【数3】

【0055】

そして、交流発生回路４２－ＣにおいてコンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを並列接続させた場合の共振周波数ωｐは、下式（４）のように求めることができる。

【0056】

【数4】

【0057】

ここで、交流発生回路４２－ＣにおいてコンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを直列接続させた場合の共振周波数ωｓと、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを並列接続させた場合の共振周波数ωｐとを比べると下式（５）で表される比率となる。

【0058】

【数5】

【0059】

すなわち、交流発生回路４２－Ｃでは、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを直列接続させた場合と並列接続させた場合とにおける全体の静電容量の差によって、共振周波数が異なるものとなる。より具体的には、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを直列接続させた場合の共振周波数は、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを並列接続させた場合の共振周波数の二倍となる。このため、交流発生回路４２－Ｃでは、発生させる交流電流の電流波形が正弦波とはならず、プラスの電流値のときとマイナスの電流値のときとで非対称な電流波形になってしまう。このため、交流発生回路４２－Ｃでは、発生させる交流電流に高調波成分が多く含まれてしまい、バッテリ３０を昇温させる際に多くのノイズを放射してしまうことになる。

【0060】

そして、交流発生回路４２－Ｃにおいて最大の振幅の交流電流を発生させるためには、制御部４４が、バッテリ３０へのコンデンサＣ１とコンデンサＣ２との接続を直列接続あるいは並列接続に切り替えるための制御信号を、直列接続＝「１」、並列接続＝「２」の割合、つまり、デューティ比が１：２で出力しなくてはならない。言い換えれば、制御部４４は、デューティ比が５０％の制御信号をそれぞれのスイッチに出力した場合には、最大の振幅の交流電流を発生させることができない。

【0061】

［比較例の昇温装置の動作］
図６は、比較例の交流発生回路４２－Ｃの動作波形（シミュレーション波形）の一例を示す図である。図６の（ａ）には、制御部４４がそれぞれのスイッチに出力する制御信号と、交流発生回路４２－Ｃ内の交流電流、および出力電圧の変化の一例を示し、図６の（ｂ）には、交流発生回路４２－Ｃ内を流れる交流電流を示している。

【0062】

より具体的には、図６の（ａ）には、交流発生回路４２－Ｃに交流電流を発生させるために制御部４４がそれぞれのスイッチに出力する、制御信号ＣＳ１、制御信号ＣＳ２、および制御信号ＣＳ３とのそれぞれを示している。図６の（ａ）においては、制御信号ＣＳ１、制御信号ＣＳ２、および制御信号ＣＳ３を“Ｈｉｇｈ”レベルにすることによって、対応するスイッチを導通状態にし、“Ｌｏｗ”レベルにすることによって、対応するスイッチの非導通状態にするものとする。図６の（ａ）に示した動作波形は、交流発生回路４２－Ｃに正弦波の交流電流を発生させるために、制御部４４が、デューティ比は５０％の制御信号をそれぞれのスイッチに出力して制御した場合の一例である。上述したように、制御部４４は、スイッチを導通状態にする期間と、スイッチを非導通状態にする期間との間に、全てのスイッチを非導通状態にするデッドタイムを設けてもよいが、図６の（ａ）では、制御部４４が、デッドタイムを設けずにそれぞれのスイッチを制御している場合を示している。

【0063】

図６の（ａ）には、制御部４４が制御信号ＣＳ１、制御信号ＣＳ２、および制御信号ＣＳ３を制御したことにより変化する、バッテリ３０（インダクタンスＬａを含む）の両極間の電圧Ｖ１－Ｖ０と、コンデンサＣ１を流れる電流Ｉ－Ｃ１およびコンデンサＣ２を流れる電流Ｉ－Ｃ２と、バッテリ３０（インダクタンスＬａを含む）を流れる電流Ｉ－Ｅ１とのそれぞれの変化の一例を示している。そして、図６の（ｂ）には、電圧Ｖ１－Ｖ０の計測位置と、電流Ｉ－Ｃ１、電流Ｉ－Ｃ２、および電流Ｉ－Ｅ１のそれぞれが流れる方向の一例を示している。

【0064】

図６の（ａ）に示したように、制御部４４が、制御信号ＣＳ１および制御信号ＣＳ２を“Ｌｏｗ”レベルにし、制御信号ＣＳ３を“Ｈｉｇｈ”レベルにしている直列接続期間ＰＳでは、プラスの領域からマイナスの領域に電流Ｉ－Ｃ１および電流Ｉ－Ｃ２が流れることによって、電流Ｉ－Ｅ１もプラスの領域からマイナスの領域に流れる。これにより、交流発生回路４２－Ｃの電圧Ｖ１－Ｖ０は、プラスのピーク電圧からマイナスのピーク電圧に向けて下降し、その後上昇する。一方、制御部４４が、制御信号ＣＳ１および制御信号ＣＳ２を“Ｈｉｇｈ”レベルにし、制御信号ＣＳ３を“Ｌｏｗ”レベルにしている並列接続期間ＰＰでは、マイナスの領域からプラスの領域に電流Ｉ－Ｃ１および電流Ｉ－Ｃ２が流れることによって、電流Ｉ－Ｅ１もマイナスの領域からプラスの領域に流れる。これにより、交流発生回路４２－Ｃの電圧Ｖ１－Ｖ０は、直列接続期間ＰＳに引き続き、プラスのピーク電圧に向けて上昇する。

【0065】

このように、交流発生回路４２－Ｃでは、制御部４４がそれぞれのスイッチに制御信号を出力して、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とのバッテリ３０への接続を直列接続あるいは並列接続に切り替えることによって交流電流を発生させことができる。しかしながら、図６の（ａ）に示した直列接続期間ＰＳと並列接続期間ＰＰとのそれぞれにおける電流Ｉ－Ｅ１や電圧Ｖ１－Ｖ０の波形からもわかるように、交流発生回路４２－Ｃが発生させる交流電流の電流波形の振幅は小さいものとなってしまう。このため、上述したように、制御部４４は、交流発生回路４２－Ｃにおいて最大の振幅の交流電流を発生させるために、制御信号のデューティ比が１：２で出力しなくてはならない。

【0066】

ここで、制御信号のデューティ比による交流電流の電流波形の違いを示すため、制御部４４が、デューティ比が１：２の制御信号をそれぞれのスイッチに出力して、交流発生回路４２－Ｃに最大の振幅の交流電流を発生させる場合の動作について説明する。図７は、比較例の交流発生回路４２－Ｃの動作波形（シミュレーション波形）の別の一例を示す図である。図７にも、図６の（ａ）に示したデューティ比は５０％の制御信号における交流発生回路４２－Ｃの動作波形の一例と同様に、それぞれの制御信号、および制御信号に応じて変化する電圧や電流を示している。つまり、図７には、制御部４４が出力する制御信号と、制御信号に応じて変化する、バッテリ３０（インダクタンスＬａを含む）の両極間の電圧Ｖ１－Ｖ０と、それぞれの構成要素を流れる電流Ｉ－Ｃ１、電流Ｉ－Ｃ２、および電流Ｉ－Ｅ１とのそれぞれの変化の一例を示している。図７に示した動作波形も、図６に示した交流発生回路４２－Ｃの動作波形の一例と同様に、制御部４４が、デッドタイムを設けずにそれぞれのスイッチを制御している場合の一例である。図７に示した一例においても、電圧Ｖ１－Ｖ０の計測位置と、電流Ｉ－Ｃ１、電流Ｉ－Ｃ２、および電流Ｉ－Ｅ１のそれぞれが流れる方向の一例は、図６の（ｂ）に示した一例と同様である。

【0067】

図７に示したように、制御部４４が、デューティ比が１：２で制御信号を出力したことにより短くなった直列接続期間ＰＳでは、プラスの領域に電流Ｉ－Ｃ１および電流Ｉ－Ｃ２が流れることによって、電流Ｉ－Ｅ１もプラスの領域に流れる。これにより、交流発生回路４２－Ｃの電圧Ｖ１－Ｖ０は、プラスのピーク電圧からマイナスのピーク電圧に向けて下降する。一方、制御部４４が、デューティ比が１：２で制御信号を出力したことにより長くなった並列接続期間ＰＰでは、マイナスの領域に電流Ｉ－Ｃ１および電流Ｉ－Ｃ２が流れることによって、電流Ｉ－Ｅ１もマイナスの領域に流れる。これにより、交流発生回路４２－Ｃの電圧Ｖ１－Ｖ０は、マイナスのピーク電圧からプラスのピーク電圧に向けて上昇する。

【0068】

このように、交流発生回路４２－Ｃでは、制御部４４が、デューティ比が１：２でそれぞれのスイッチに制御信号を出力することによって、図６の（ａ）と図７とのそれぞれにおける直列接続期間ＰＳと並列接続期間ＰＰとの電流Ｉ－Ｅ１や電圧Ｖ１－Ｖ０の波形を比べてわかるように、より振幅が大きい（最大の振幅の）交流電流を発生させることができる。しかしながら、制御部４４が、デューティ比が１：２でコンデンサＣ１とコンデンサＣ２とのバッテリ３０への接続を直列接続あるいは並列接続に切り替えると、図７に示した直列接続期間ＰＳと並列接続期間ＰＰとのそれぞれにおける電流Ｉ－Ｅ１や電圧Ｖ１－Ｖ０の波形からもわかるように、交流発生回路４２－Ｃが発生させる交流電流の電流波形は正弦波ではなく、振幅も、交流電流がプラスの領域とマイナスの領域とで異なるものとなってしまう。

【0069】

図３に戻り、交流発生回路４２－１が発生させる交流電流の周波数について説明する。まず、図３の（ａ）に示した、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを直列接続させた場合の共振周波数について考える。交流発生回路４２－１においてコンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを直列接続させた場合、インダクタＬ３は、上述したようにスイッチＳ３によって短絡されるため、Ｌｙ＝０である。従って、交流発生回路４２－１においても、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを直列接続させた場合のインピーダンスＺは、交流発生回路４２－Ｃと同様に、上式（１）のように求めることができ、共振周波数ωｓは、上式（２）のように求めることができる。

【0070】

続いて、図３の（ｂ）に示した、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを並列接続させた場合の共振周波数について考える。交流発生回路４２－１においてコンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを並列接続させた場合、インダクタＬ３は、上述したようにコンデンサＣ１とコンデンサＣ２との間に配置されるようになる。このため、交流発生回路４２－１では、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを並列接続させた場合のインピーダンスＺは、交流発生回路４２－Ｃとは異なり、下式（６）のように求めることができる。

【0071】

【数6】

【0072】

そして、交流発生回路４２－１においてコンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを並列接続させた場合の共振周波数ωｐは、下式（７）のように求めることができる。

【0073】

【数7】

【0074】

このことから、交流発生回路４２－１において、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを直列接続させた場合の共振周波数ωｓと、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを並列接続させた場合の共振周波数ωｐとを等しくする（下式（８）とする）ためには、下式（９）が成り立つようにすればよい。

【0075】

【数8】

【0076】

【数9】

【0077】

このことから、交流発生回路４２－１におけるインダクタＬ３のインダクタンスＬｙは、下式（１０）が成り立つようにすればよい。

【0078】

【数10】

【0079】

つまり、交流発生回路４２－１において、インダクタＬ３のインダクタンスＬｙを、バッテリ３０が有するインダクタンスＬａのインダクタンス成分Ｌｓの三分の一にすれば、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを直列接続させた場合の共振周波数ωｓと、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを並列接続させた場合の共振周波数ωｐとを等しくすることができる。

【0080】

図８は、第１実施形態の交流発生回路４２－１の動作波形（シミュレーション波形）の一例を示す図である。図８にも、図６や図７に示した比較例の交流発生回路４２－Ｃの動作波形の一例と同様に、それぞれの制御信号、および制御信号に応じて変化する電圧や電流を示している。つまり、図８の（ａ）には、制御部４４が出力する制御信号と、制御信号に応じて変化する、バッテリ３０（インダクタンスＬａを含む）の両極間の電圧Ｖ１－Ｖ０と、それぞれの構成要素を流れる電流Ｉ－Ｃ１、電流Ｉ－Ｃ２、および電流Ｉ－Ｅ１とのそれぞれの変化の一例を示し、図８の（ｂ）には、電圧Ｖ１－Ｖ０の計測位置と、電流Ｉ－Ｃ１、電流Ｉ－Ｃ２、および電流Ｉ－Ｅ１のそれぞれが流れる方向の一例を示している。

【0081】

図８の（ａ）に示した動作波形は、交流発生回路４２－１に正弦波の交流電流を発生させるために、制御部４４が、デューティ比は５０％の制御信号をそれぞれのスイッチに出力して制御した場合の一例である。図８の（ａ）に示した動作波形も、図６や図７に示した比較例の交流発生回路４２－Ｃの動作波形の一例と同様に、制御部４４が、デッドタイムを設けずにそれぞれのスイッチを制御している場合の一例である。

【0082】

図８の（ａ）に示したように、交流発生回路４２－１では、制御部４４が、制御信号ＣＳ１および制御信号ＣＳ２を“Ｌｏｗ”レベルにし、制御信号ＣＳ３を“Ｈｉｇｈ”レベルにしている直列接続期間ＰＳにおいて、主にマイナスの領域に電流Ｉ－Ｃ１および電流Ｉ－Ｃ２が流れることによって、電流Ｉ－Ｅ１も主にマイナスの領域に流れる。これにより、交流発生回路４２－１の電圧Ｖ１－Ｖ０は、マイナスのピーク電圧からプラスのピーク電圧に向けて上昇する。一方、交流発生回路４２－１では、制御部４４が、制御信号ＣＳ１および制御信号ＣＳ２を“Ｈｉｇｈ”レベルにし、制御信号ＣＳ３を“Ｌｏｗ”レベルにしている並列接続期間ＰＰにおいて、主にプラスの領域に電流Ｉ－Ｃ１および電流Ｉ－Ｃ２が流れることによって、電流Ｉ－Ｅ１も主にプラスの領域に流れる。これにより、交流発生回路４２－１の電圧Ｖ１－Ｖ０は、プラスのピーク電圧からマイナスのピーク電圧に向けて下降する。

【0083】

このように、交流発生回路４２－１でも、交流発生回路４２－Ｃと同様に、制御部４４がそれぞれのスイッチに制御信号を出力して、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とのバッテリ３０への接続を直列接続あるいは並列接続に切り替えることによって交流電流を発生させことができる。しかも、図８の（ａ）に示した直列接続期間ＰＳと並列接続期間ＰＰとのそれぞれにおける電流Ｉ－Ｅ１や電圧Ｖ１－Ｖ０の波形からもわかるように、交流発生回路４２－１が発生させる交流電流の電流波形は、図６の（ａ）や図７に示した交流発生回路４２－Ｃが発生させる交流電流の電流波形よりも、より正弦波に近い波形であり、振幅も、交流電流がプラスの領域とマイナスの領域とで、絶対値の差が少なくなっている。

【0084】

このように、交流発生回路４２－１では、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２と並列接続させる場合には、インダクタＬ３がコンデンサＣ１とコンデンサＣ２との間に配置されるような構成にすることによって、制御部４４が出力する制御信号のデューティ比を５０％にさせることができるとともに、発生させる交流電流の電流波形をより正弦波に近づけることができる。つまり、交流発生回路４２－１では、プラスの電流値のときとマイナスの電流値のときとで対称な電流波形の交流電流を発生させることができる。このことにより、交流発生回路４２－１では、制御部４４におけるそれぞれのスイッチの制御を容易にするとともに、発生させた正弦波に近い電流波形の交流電流によって、より効率的にバッテリ３０を昇温させることができる。言い換えれば、交流発生回路４２－１では、高調波成分を低減させた交流電流を発生させることができ、バッテリ３０を昇温させる際に放射されてしまうノイズを低減させることができる。

【0085】

このことから、交流発生回路４２－１は、例えば、車両１に搭載するバッテリ３０が、複数（例えば、二つ）のバッテリ３０を組み合わせた構成である場合に、それぞれのバッテリ３０に対して交流電流を印加する（流す）ことによって温度を昇温させるとともに、複数のバッテリ３０の組によって出力される全体の電圧の変動（いわゆる、電圧波形のリップル）を低減させる構成として、より適用しやすくなる。より具体的には、車両１に搭載するバッテリ３０が二つのバッテリ３０を組み合わせた構成である場合、それぞれのバッテリ３０に対して一つずつ交流発生回路４２－１を接続し、制御部４４が、それぞれの交流発生回路４２－１に発生させる交流電流の位相をずらす（位相を１８０°ずらす）ように制御することによって、二つのバッテリ３０の組により出力される全体の電圧の変動を低減させる構成として、より適用しやすくなる。

【0086】

［昇温装置の別の動作］
図９は、第１実施形態の交流発生回路４２－１の動作波形（シミュレーション波形）の別の一例を示す図である。図９は、車両１に搭載するバッテリ３０が二つのバッテリ３０（バッテリ３０ａおよびバッテリ３０ｂ）を組み合わせた構成である場合の一例である。図９の（ａ）には、それぞれのバッテリ３０に対応する交流発生回路４２－１（交流発生回路４２－１ａおよび交流発生回路４２－１ｂ）の接続と、それぞれの交流発生回路４２－１内を流れる交流電流を示している。図９の（ｂ）には、制御部４４がそれぞれのスイッチに出力する制御信号と、それぞれの交流発生回路４２－１内の交流電流、および出力電圧の変化の一例を示している。図９において、それぞれの符号の最後に付与した「ａ」は、交流発生回路４２－１ａに対応するものであることを表し、「ｂ」は、交流発生回路４２－１ｂに対応するものであることを表している。

【0087】

図９の（ａ）に示したように、二つのバッテリ３０を組み合わせた構成である場合、一方のバッテリ３０ａに交流発生回路４２－１ａを接続し、他方のバッテリ３０ｂに交流発生回路４２－１ｂを接続する。そして、制御部４４は、それぞれの交流発生回路４２－１が発生する交流電流の位相が１８０°ずれた位相となるように、それぞれの交流発生回路４２－１が備えるスイッチに対して制御信号を出力する。図９の（ｂ）には、それぞれの交流発生回路４２－１に正弦波の交流電流を発生させるために、制御部４４が、それぞれの交流発生回路４２－１にデューティ比が５０％の制御信号を出力している場合を示している。図９の（ｂ）に示した制御信号も、制御部４４が、デッドタイムを設けずにそれぞれのスイッチを制御する場合の制御信号の一例である。

【0088】

図９の（ａ）には、制御部４４が制御信号によってそれぞれのスイッチを制御したことによりそれぞれの交流発生回路４２－１において変化する、電圧の計測位置、および電流の流れる方向の一例を示している。より具体的には、交流発生回路４２－１ａに対応する電圧および電流の一例として、バッテリ３０ａ（インダクタンスＬａａを含む）の両極間の電圧Ｖ１－Ｖ０と、コンデンサＣ１ａを流れる電流Ｉ－Ｃ１ａおよびコンデンサＣ２ａを流れる電流Ｉ－Ｃ２ａと、バッテリ３０ａ（インダクタンスＬａａを含む）を流れる電流Ｉ－Ｅ１ａとのそれぞれを示している。さらに、交流発生回路４２－１ｂに対応する電圧および電流の一例として、バッテリ３０ｂ（インダクタンスＬａｂを含む）の両極間の電圧Ｖ２－Ｖ１と、コンデンサＣ１ｂを流れる電流Ｉ－Ｃ１ｂおよびコンデンサＣ２ｂを流れる電流Ｉ－Ｃ２ｂと、バッテリ３０ｂ（インダクタンスＬａｂを含む）を流れる電流Ｉ－Ｅ１ｂとのそれぞれを示している。そして、図９の（ａ）には、バッテリ３０ａおよびバッテリ３０ｂを組み合わせた全体の電圧として、交流発生回路４２－１ａにおけるバッテリ３０ａの負極側の一端（Ｖ０）と、交流発生回路４２－１ｂにおけるバッテリ３０ｂの正極側の一端（Ｖ２）との両端の電圧Ｖ２－Ｖ０を示している。そして、図９の（ｂ）には、交流発生回路４２－１ａと交流発生回路４２－１ｂとにおける電流や電圧の変化の一例を示している。

【0089】

図９の（ｂ）に示したように、制御部４４は、期間Ｐ１において、交流発生回路４２－１ａの制御信号ＣＳ１ａおよび制御信号ＣＳ２ａを“Ｌｏｗ”レベルにし、制御信号ＣＳ３ａを“Ｈｉｇｈ”レベルにする。これにより、交流発生回路４２－１ａでは、コンデンサＣ１ａとコンデンサＣ２ａとがインダクタＬ３ａを介して直列接続され、図８の（ｂ）に示した直列接続期間ＰＳと同様に、主にマイナスの領域に電流Ｉ－Ｃ１ａおよび電流Ｉ－Ｃ２ａが流れることによって、電流Ｉ－Ｅ１ａも主にマイナスの領域に流れる。これにより、交流発生回路４２－１ａの電圧Ｖ１－Ｖ０は、図８の（ｂ）に示した直列接続期間ＰＳと同様に、マイナスのピーク電圧からプラスのピーク電圧に向けて上昇する。一方、期間Ｐ１において、制御部４４は、交流発生回路４２－１ｂの制御信号ＣＳ１ｂおよび制御信号ＣＳ２ｂを“Ｈｉｇｈ”レベルにし、制御信号ＣＳ３ｂを“Ｌｏｗ”レベルにする。これにより、交流発生回路４２－１ｂでは、コンデンサＣ１ｂとコンデンサＣ２ｂとが並列接続され、図８の（ｂ）に示した並列接続期間ＰＰと同様に、主にプラスの領域に電流Ｉ－Ｃ１ｂおよび電流Ｉ－Ｃ２ｂが流れることによって、電流Ｉ－Ｅ１ｂも主にプラスの領域に流れる。これにより、交流発生回路４２－１ｂの電圧Ｖ２－Ｖ１は、プラスのピーク電圧からマイナスのピーク電圧に向けて下降する。

【0090】

その後、図９の（ｂ）に示したように、制御部４４は、期間Ｐ２において、交流発生回路４２－１ａの制御信号ＣＳ１ａおよび制御信号ＣＳ２ａを“Ｈｉｇｈ”レベルにし、制御信号ＣＳ３ａを“Ｌｏｗ”レベルにする。これにより、交流発生回路４２－１ａでは、コンデンサＣ１ａとコンデンサＣ２ａとが並列接続され、図８の（ｂ）に示した並列接続期間ＰＰと同様に、主にプラスの領域に電流Ｉ－Ｃ１ａおよび電流Ｉ－Ｃ２ａが流れることによって、電流Ｉ－Ｅ１ａも主にプラスの領域に流れる。これにより、交流発生回路４２－１ａの電圧Ｖ１－Ｖ０は、プラスのピーク電圧からマイナスのピーク電圧に向けて下降する。一方、期間Ｐ２において、制御部４４は、交流発生回路４２－１ｂの制御信号ＣＳ１ｂおよび制御信号ＣＳ２ｂを“Ｌｏｗ”レベルにし、制御信号ＣＳ３ｂを“Ｈｉｇｈ”レベルにする。これにより、交流発生回路４２－１ｂでは、コンデンサＣ１ｂとコンデンサＣ２ｂとがインダクタＬ３ｂを介して直列接続され、図８の（ｂ）に示した直列接続期間ＰＳと同様に、主にマイナスの領域に電流Ｉ－Ｃ１ｂおよび電流Ｉ－Ｃ２ｂが流れることによって、電流Ｉ－Ｅ１ｂも主にマイナスの領域に流れる。これにより、交流発生回路４２－１ｂの電圧Ｖ２－Ｖ１は、図８の（ｂ）に示した直列接続期間ＰＳと同様に、マイナスのピーク電圧からプラスのピーク電圧に向けて上昇する。

【0091】

このように、車両１に搭載するバッテリ３０が二つのバッテリ３０（ここでは、バッテリ３０ａおよびバッテリ３０ｂ）を組み合わせた構成である場合、制御部４４は、それぞれのバッテリ３０に対応する交流発生回路４２－１が、逆の動作になるように制御信号を出力して制御する。これにより、図９の（ｂ）に示したように、二つのバッテリ３０を組み合わせた全体の電圧Ｖ２－Ｖ０の変動を低減させることができる。これは、それぞれの交流発生回路４２－１が発生させる交流電流の電流波形が、プラスの電流値のときとマイナスの電流値のときとで対称な正弦波に近い電流波形であることによるものである。

【0092】

［比較例の昇温装置の別の動作］
図４に示した比較例の交流発生回路４２－Ｃにおいても、車両１に搭載するバッテリ３０が二つのバッテリ３０を組み合わせた構成に適用することは可能である。ただし、交流発生回路４２－Ｃが発生させる交流電流の電流波形は、プラスの電流値のときとマイナスの電流値のときとで非対称な電流波形であるため、二つのバッテリ３０を組み合わせた全体の電圧の変動を低減させる効果は小さい。

【0093】

ここで、交流発生回路４２－１との比較のため、交流発生回路４２－Ｃを、二つのバッテリ３０を組み合わせた構成に適用した場合の一例を示す。図１０は、比較例の交流発生回路４２－Ｃの動作波形の別の一例を示す図である。図１０は、車両１に搭載するバッテリ３０が二つのバッテリ３０（バッテリ３０ａおよびバッテリ３０ｂ）を組み合わせた構成である場合において、それぞれのバッテリ３０に交流発生回路４２－Ｃを接続させた場合の一例である。この場合の交流発生回路４２－Ｃの動作および制御部４４における交流発生回路４２－Ｃの制御は、図６や図７に示した交流発生回路４２－Ｃの動作および制御部４４における交流発生回路４２－Ｃの制御を参照して、図９に示した交流発生回路４２－１の動作および制御部４４における交流発生回路４２－１の制御と同様に考えることができる。従って、図１０に示した交流発生回路４２－Ｃの動作および制御部４４における交流発生回路４２－Ｃの制御に関する詳細な説明は省略する。

【0094】

図９の（ｂ）に示した電圧Ｖ２－Ｖ０の電圧波形と、図１０の（ｂ）に示した電圧Ｖ２－Ｖ０の電圧波形とを比べると、交流発生回路４２－Ｃを二つのバッテリ３０を組み合わせた構成に適用した場合よりも、交流発生回路４２－１を二つのバッテリ３０を組み合わせた構成に適用した場合の方が、電圧Ｖ２－Ｖ０の電圧変動を低減させる効果が大きいことがわかる。

【0095】

このように、第１実施形態の昇温装置４０では、交流発生回路４２－１において、スイッチＳ３の第１端子と第２端子との間に、インダクタンスＬｙが、バッテリ３０が有するインダクタンスＬａのインダクタンス成分Ｌｓの三分の一の値であるインダクタＬ３を並列に接続する。そして、第１実施形態の昇温装置４０では、バッテリ３０が有するインダクタンスＬａと、少なくともコンデンサＣ１との共振動作によってバッテリ３０に蓄電された電力に基づく交流電流を発生させる際に、交流発生回路４２－１において、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２と並列接続させる場合に、インダクタＬ３がコンデンサＣ１とコンデンサＣ２との間に配置されるようにする。これにより、第１実施形態の昇温装置４０では、発生させる交流電流の電流波形をより正弦波に近づけ、制御部４４が出力する制御信号のデューティ比を５０％に近づけ、制御部４４によるそれぞれのスイッチの制御を容易にすることができる。このことにより、第１実施形態の昇温装置４０では、交流発生回路４２－１が発生させた正弦波に近い電流波形の交流電流によって、より効率的にバッテリ３０を昇温させることができる。

【0096】

さらに、第１実施形態の昇温装置４０では、例えば、車両１に搭載するバッテリ３０が、二つのバッテリ３０を組み合わせた構成である場合に、制御部４４が、それぞれの交流発生回路４２－１に発生させる交流電流の位相をずらす（位相を１８０°ずらす）ように制御することによって、二つのバッテリ３０の組により出力される全体の電圧の変動を低減させることができる。

【0097】

＜第２実施形態＞
［昇温装置が備える交流発生回路の構成］
図１１は、第２実施形態に係る昇温装置４０が備える交流発生回路４２（以下、「交流発生回路４２－２」という）の構成の一例を示す図である。図１１にも、交流発生回路４２－２に関連するバッテリ３０も併せて示している。交流発生回路４２－２は、例えば、コンデンサＣ１と、コンデンサＣ２と、スイッチＳ１と、スイッチＳ２と、スイッチＳ３１と、スイッチＳ３２と、インダクタＬ３と、インダクタＬ１０と、インダクタＬ２０と、を備える。

【0098】

交流発生回路４２－２は、第１実施形態の交流発生回路４２－１が備えるスイッチＳ３がスイッチＳ３１とスイッチＳ３２との二つのスイッチの構成に代わり、インダクタＬ１０およびインダクタＬ２０が追加された構成である。交流発生回路４２－２が備えるその他の構成要素、つまり、コンデンサＣ１、コンデンサＣ２、スイッチＳ１、スイッチＳ２、およびインダクタＬ３は、第１実施形態の交流発生回路４２－１と等価である。インダクタＬ１０と、インダクタＬ２０とのそれぞれは、インダクタンスが等しいインダクタである。スイッチＳ３１と、スイッチＳ３２とのそれぞれも、交流発生回路４２－１が備えるスイッチＳ３と同様に、制御部４４により出力された制御信号に応じて、両方の端子の間を接続した（閉状態にした）導通状態、または両方の端子の間を接続していない（開状態にした）非導通状態に制御される。以下の説明においては、制御部４４により出力される、スイッチＳ３１を導通状態または非導通状態に制御する制御信号を「制御信号ＣＳ３１」といい、スイッチＳ３２を導通状態または非導通状態に制御する制御信号を「制御信号ＣＳ３２」という。スイッチＳ３１と、スイッチＳ３２とのそれぞれも、交流発生回路４２－１が備えるスイッチＳ３と同様に、例えば、Ｎチャンネル型の金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）などの半導体スイッチング素子であってもよい。

【0099】

交流発生回路４２－２においても、コンデンサＣ１の第１端は、バッテリ３０の正極側に接続され、コンデンサＣ２の第１端は、バッテリ３０の負極側に接続されている。さらに、交流発生回路４２－２でも、コンデンサＣ１の第１端にスイッチＳ２の第１端子が接続され、コンデンサＣ２の第１端にスイッチＳ１の第２端子が接続されている。そして、交流発生回路４２－２では、コンデンサＣ１の第２端に、スイッチＳ３１の第２端子と、インダクタＬ３の第２端と、インダクタＬ２０の第２端とが接続され、コンデンサＣ２の第２端に、スイッチＳ３２の第１端子と、インダクタＬ３の第１端と、インダクタＬ１０の第１端とが接続されている。さらに、交流発生回路４２－２では、スイッチＳ１の第１端子とスイッチＳ３２の第２端子との間に、インダクタＬ２０の第１端とが接続され、スイッチＳ２の第２端子とスイッチＳ３１の第１端子との間に、インダクタＬ１０の第２端とが接続されている。

【0100】

このような構成によって、交流発生回路４２－２では、制御部４４からの制御に応じて、バッテリ３０の正極側と負極側との間に、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを並列あるいは直列に接続させる。より具体的には、制御部４４は、スイッチＳ１に、導通状態にさせる制御信号ＣＳ１を出力し、スイッチＳ２に、導通状態にさせる制御信号ＣＳ２を出力し、スイッチＳ３１に、非導通状態にさせる制御信号ＣＳ３１を出力し、スイッチＳ３２に、非導通状態にさせる制御信号ＣＳ３２を出力することによって、バッテリ３０の正極側と負極側との間に、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを並列に接続させる。一方、制御部４４は、スイッチＳ１に、非導通状態にさせる制御信号ＣＳ１を出力し、スイッチＳ２に、非導通状態にさせる制御信号ＣＳ２を出力し、スイッチＳ３１に、導通状態にさせる制御信号ＣＳ３１を出力し、スイッチＳ３２に、導通状態にさせる制御信号ＣＳ３２を出力することによって、バッテリ３０の正極側と負極側との間に、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを直列に接続させる。

【0101】

交流発生回路４２－２において、コンデンサＣ１は、特許請求の範囲における「第１のコンデンサ」の一例であり、コンデンサＣ２は、特許請求の範囲における「第２のコンデンサ」の一例である。交流発生回路４２－２において、スイッチＳ１とスイッチＳ２とを合わせた構成は、特許請求の範囲における「並列スイッチ部」の一例であり、スイッチＳ３１とスイッチＳ３２とを合わせた構成は、特許請求の範囲における「直列スイッチ部」の一例である。交流発生回路４２－２において、スイッチＳ１は、特許請求の範囲における「第１のスイッチ」の一例であり、スイッチＳ２は、特許請求の範囲における「第２のスイッチ」の一例であり、スイッチＳ３１は、特許請求の範囲における「第３のスイッチ」の一例であり、スイッチＳ３２は、特許請求の範囲における「第４のスイッチ」の一例である。交流発生回路４２－２において、インダクタＬ３は、特許請求の範囲における「第１のインダクタ」の一例であり、インダクタＬ１０は、特許請求の範囲における「第２のインダクタ」の一例であり、インダクタＬ２０は、特許請求の範囲における「第３のインダクタ」の一例である。制御部４４がスイッチＳ１に出力する制御信号ＣＳ１とスイッチＳ２に出力する制御信号ＣＳ２とは、特許請求の範囲における「第１の制御信号」の一例であり、制御部４４がスイッチＳ３１に出力する制御信号ＣＳ３１とスイッチＳ３２に出力する制御信号ＣＳ３２とは、特許請求の範囲における「第２の制御信号」の一例である。交流発生回路４２－２において、バッテリ３０の正極側と負極側との間にコンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを並列に接続させる状態は、特許請求の範囲における「第１状態」の一例であり、バッテリ３０の正極側と負極側との間にコンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを直列に接続させる状態は、特許請求の範囲における「第２状態」の一例である。

【0102】

［昇温装置の動作］
図１２は、第２実施形態の交流発生回路４２－２の等価回路の一例である。図１２の（ａ）には、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とをバッテリ３０に直列接続させた場合の等価回路を示し、図１２の（ｂ）には、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とをバッテリ３０に並列接続させた場合の等価回路を示している。図１２でも、バッテリ３０が有するインダクタンスＬａのインダクタンス成分を「Ｌｓ」、抵抗Ｒａの抵抗成分を「Ｒｓ」としている。そして、コンデンサＣ１およびコンデンサＣ２の静電容量を「Ｃｘ」とし、インダクタＬ３のインダクタンスを「Ｌｙ」としている。さらに、インダクタＬ１０およびインダクタＬ２０のインダクタンスを「Ｌｘ」としている。

【0103】

交流発生回路４２－２でも、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とのそれぞれは等しい静電容量のコンデンサであるため、交流発生回路４２－１と同様に、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とをバッテリ３０に直列接続させた場合と並列接続させた場合とで、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを一つのコンデンサであると考えた場合における全体の静電容量は異なるものとなる。このため、交流発生回路４２－２でも、交流発生回路４２－１と同様に、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とをバッテリ３０に直列接続させた場合と並列接続させた場合とで、発生させる交流電流の周波数が異なるものとなる。交流発生回路４２－２でも、昇温装置４０によってバッテリ３０を効率的に昇温させるためには、発生させる交流電流の電流波形が正弦波であり、制御部４４がスイッチＳ１、スイッチＳ２、ステップＳ３１、およびスイッチＳ３２に出力する制御信号のデューティ比は５０％であることが好適である。ここで、交流発生回路４２－２が発生させる交流電流の周波数について考える。

【0104】

まず、図１２の（ａ）に示した、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを直列接続させた場合の共振周波数について説明する。交流発生回路４２－２においてコンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを直列接続させた場合、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２との間に、インダクタＬ３、インダクタＬ１０、およびインダクタＬ２０による回路が配置されるようになる。このため、交流発生回路４２－２においてコンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを直列接続させた場合のインピーダンスＺは、下式（１１）のように求めることができる。

【0105】

【数11】

【0106】

そして、交流発生回路４２－２においてコンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを直列接続させた場合の共振周波数ωｓは、上式（１１）で求めたインピーダンスＺが最小となり、抵抗成分Ｒｓと等しくなる周波数である。このことから、共振周波数ωｓは、上式（１１）における右辺第一項の分子の部分がゼロになればよい。つまり、共振周波数ωｓは、下式（１２）が成り立つようにすればよい。

【0107】

【数12】

【0108】

そして、上式（１２）から、共振周波数ωｓは、下式（１３）のように求めることができる。

【0109】

【数13】

【0110】

続いて、図１２の（ａ）に示した、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを並列接続させた場合の共振周波数について説明する。交流発生回路４２－２においてコンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを並列接続させた場合、コンデンサＣ１の第１端とコンデンサＣ２の第２端との間にインダクタＬ１０が直列に接続され、コンデンサＣ１の第２端とコンデンサＣ２の第１端との間にインダクタＬ２０が直列に接続され、インダクタＬ１０とインダクタＬ２０との間にインダクタＬ３が接続されるようになる。このため、交流発生回路４２－２においてコンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを並列接続させた場合のインピーダンスＺは、下式（１４）のように求めることができる。

【0111】

【数14】

【0112】

ここで、交流発生回路４２－２においてコンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを並列接続させた場合の共振周波数ωｐは、上式（１４）で求めたインピーダンスＺが最小となり、抵抗成分Ｒｓと等しくなる周波数である。このことから、共振周波数ωｐは、上式（１４）における右辺第一項の分子の部分がゼロになればよい。つまり、共振周波数ωｐは、下式（１５）が成り立つようにすればよい。

【0113】

【数15】

【0114】

そして、上式（１５）から、共振周波数ωｐは、下式（１６）のように求めることができる。

【0115】

【数16】

【0116】

ここで、共振周波数ωｓと共振周波数ωｐとを比較すると、共振周波数ωｓは下式（１７）のように表すことができ、共振周波数ωｐは下式（１８）のように表すことができる。

【0117】

【数17】

【0118】

【数18】

【0119】

このことから、交流発生回路４２－２において、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを直列接続させた場合の共振周波数ωｓと、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを並列接続させた場合の共振周波数ωｐとを等しくするためには、下式（１９）が成り立つようにすればよい。

【0120】

【数19】

【0121】

このことから、交流発生回路４２－２におけるインダクタＬ３のインダクタンスＬｙは、下式（２０）が成り立つようにすればよい。

【0122】

【数20】

【0123】

これは、第１実施形態の交流発生回路４２－１と同じである。つまり、交流発生回路４２－２においても、インダクタＬ３のインダクタンスＬｙを、バッテリ３０が有するインダクタンスＬａのインダクタンス成分Ｌｓの三分の一にすれば、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを直列接続させた場合の共振周波数ωｓと、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを並列接続させた場合の共振周波数ωｐとを等しくすることができる。これにより、交流発生回路４２－２でも、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを直列接続あるいは並列接続させることによって、発生させる交流電流の電流波形をより正弦波に近づけ、制御部４４が出力する制御信号のデューティ比を５０％に近づけて、制御部４４におけるそれぞれのスイッチの制御を容易にすることができる。

【0124】

図１３は、第２実施形態の交流発生回路４２－２の動作波形（シミュレーション波形）の一例を示す図である。図１３にも、図８に示した交流発生回路４２－１の動作波形の一例と同様に、それぞれの制御信号、および制御信号に応じて変化する電圧や電流を示している。図１３の（ａ）には、制御部４４が出力する制御信号と、制御信号に応じて変化する、バッテリ３０（インダクタンスＬａを含む）の両極間の電圧Ｖ１－Ｖ０と、それぞれの構成要素を流れる電流Ｉ－Ｃ１、電流Ｉ－Ｃ２、および電流Ｉ－Ｅ１とのそれぞれの変化の一例を示し、図１３の（ｂ）には、電圧Ｖ１－Ｖ０の計測位置と、電流Ｉ－Ｃ１、電流Ｉ－Ｃ２、および電流Ｉ－Ｅ１のそれぞれが流れる方向の一例を示している。

【0125】

図１３の（ａ）に示した動作波形も、交流発生回路４２－２に正弦波の交流電流を発生させるために、制御部４４が、デューティ比は５０％の制御信号をそれぞれのスイッチに出力して制御した場合の一例である。図１３の（ａ）に示した動作波形も、図８に示した交流発生回路４２－１の動作波形の一例と同様に、制御部４４が、デッドタイムを設けずにそれぞれのスイッチを制御している場合の一例である。

【0126】

図１３の（ａ）に示したように、交流発生回路４２－２では、制御部４４が、制御信号ＣＳ１および制御信号ＣＳ２を“Ｌｏｗ”レベルにし、制御信号ＣＳ３１および制御信号ＣＳ３２を“Ｈｉｇｈ”レベルにしている直列接続期間ＰＳにおいて、主にマイナスの領域に電流Ｉ－Ｃ１および電流Ｉ－Ｃ２が流れることによって、電流Ｉ－Ｅ１も主にマイナスの領域に流れる。これにより、交流発生回路４２－２の電圧Ｖ１－Ｖ０は、マイナスのピーク電圧からプラスのピーク電圧に向けて上昇する。一方、交流発生回路４２－２では、制御部４４が、制御信号ＣＳ１および制御信号ＣＳ２を“Ｈｉｇｈ”レベルにし、制御信号ＣＳ３１および制御信号ＣＳ３２を“Ｌｏｗ”レベルにしている並列接続期間ＰＰにおいて、主にプラスの領域に電流Ｉ－Ｃ１および電流Ｉ－Ｃ２が流れることによって、電流Ｉ－Ｅ１も主にプラスの領域に流れる。これにより、交流発生回路４２－２の電圧Ｖ１－Ｖ０は、プラスのピーク電圧からマイナスのピーク電圧に向けて下降する。

【0127】

このように、交流発生回路４２－２でも、交流発生回路４２－１と同様に、制御部４４がそれぞれのスイッチに制御信号を出力して、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とのバッテリ３０への接続を直列接続あるいは並列接続に切り替えることによって交流電流を発生させことができる。しかも、図１３の（ａ）に示した直列接続期間ＰＳと並列接続期間ＰＰとのそれぞれにおける電流Ｉ－Ｅ１や電圧Ｖ１－Ｖ０の波形からもわかるように、交流発生回路４２－２が発生させる交流電流の電流波形は、図８の（ａ）に示した交流発生回路４２－１が発生させる交流電流の電流波形よりも、さらに正弦波に近い波形であり、振幅も、交流電流がプラスの領域とマイナスの領域とで、絶対値の差が少なくなっている。

【0128】

このように、交流発生回路４２－２の構成でも、交流発生回路４２－１と同様に、制御部４４が出力する制御信号のデューティ比を５０％にさせることができるとともに、発生させる交流電流の電流波形をさらに正弦波に近づけることができる。このことにより、交流発生回路４２－２でも、交流発生回路４２－１と同様に、制御部４４におけるそれぞれのスイッチの制御を容易にするとともに、発生させた正弦波に近い電流波形の交流電流によって、より効率的にバッテリ３０を昇温させることができる。そして、交流発生回路４２－２では、さらに正弦波に近づけた、つまり、高調波成分をさらに低減させた交流電流を発生させることにより、バッテリ３０を昇温させる際に放射されてしまうノイズをさらに低減させることができる。

【0129】

［昇温装置の別の動作］
交流発生回路４２－２も、交流発生回路４２－１と同様に、車両１に搭載するバッテリ３０が複数（例えば、二つ）のバッテリ３０を組み合わせた構成に適用することができる。図１４は、第２実施形態の交流発生回路４２－２の動作波形（シミュレーション波形）の別の一例を示す図である。図１４も、図９に示した交流発生回路４２－１の動作波形の別の一例と同様に、車両１に搭載するバッテリ３０が二つのバッテリ３０（バッテリ３０ａおよびバッテリ３０ｂ）を組み合わせた構成である場合において、それぞれのバッテリ３０に交流発生回路４２－２を接続させた場合の一例である。図１４の（ａ）にも、それぞれのバッテリ３０に対応する交流発生回路４２－２（交流発生回路４２－２ａおよび交流発生回路４２－２ｂ）の接続と、それぞれの交流発生回路４２－２内を流れる交流電流を示している。図１４の（ｂ）にも、制御部４４がそれぞれのスイッチに出力する制御信号と、それぞれの交流発生回路４２－２内の交流電流、および出力電圧の変化の一例を示している。

【0130】

図１４の（ａ）に示したように、二つのバッテリ３０を組み合わせた構成である場合、バッテリ３０ａに交流発生回路４２－２ａを接続し、バッテリ３０ｂに交流発生回路４２－２ｂを接続する。そして、制御部４４は、それぞれの交流発生回路４２－２が発生する交流電流の位相が１８０°ずれた位相となるように、それぞれの交流発生回路４２－２が備えるスイッチに対して制御信号を出力する。図１４の（ｂ）にも、それぞれの交流発生回路４２－２に正弦波の交流電流を発生させるために、制御部４４が、それぞれの交流発生回路４２－２にデューティ比が５０％の制御信号を出力している場合を示している。図１４の（ｂ）に示した制御信号も、制御部４４が、デッドタイムを設けずにそれぞれのスイッチを制御する場合の制御信号の一例である。

【0131】

この場合の交流発生回路４２－２の動作および制御部４４における交流発生回路４２－２の制御は、図１３に示した交流発生回路４２－２の動作および制御部４４における交流発生回路４２－２の制御を参照して、図９に示した交流発生回路４２－１の動作および制御部４４における交流発生回路４２－１の制御と同様に考えることができる。従って、図１４に示した交流発生回路４２－２の動作および制御部４４における交流発生回路４２－２の制御に関する詳細な説明は省略する。

【0132】

図１４の（ｂ）に示した電圧Ｖ２－Ｖ０の電圧波形と、図９の（ｂ）に示した電圧Ｖ２－Ｖ０の電圧波形とを比べると、交流発生回路４２－１を二つのバッテリ３０を組み合わせた構成に適用した場合よりも、交流発生回路４２－２を二つのバッテリ３０を組み合わせた構成に適用した場合の方が、電圧Ｖ２－Ｖ０の電圧変動が少ないことがわかる。

【0133】

このように、第２実施形態の昇温装置４０では、交流発生回路４２－２が、バッテリ３０が有するインダクタンスＬａのインダクタンス成分Ｌｓの三分の一のインダクタンスＬｙであるインダクタＬ３と、同じインダクタンスＬｘであるインダクタＬ１０およびインダクタＬ２０を備える。そして、第２実施形態の昇温装置４０では、バッテリ３０が有するインダクタンスＬａと、少なくともコンデンサＣ１との共振動作によってバッテリ３０に蓄電された電力に基づく交流電流を発生させる際に、交流発生回路４２－２において、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを直列接続させる場合と並列接続させる場合とで、インダクタＬ３、インダクタＬ１０、およびインダクタＬ２０による異なる回路がコンデンサＣ１とコンデンサＣ２との間に配置されるようにする。これにより、第２実施形態の昇温装置４０では、発生させる交流電流の電流波形をさらに正弦波に近づけ、制御部４４が出力する制御信号のデューティ比を５０％に近づけ、制御部４４によるそれぞれのスイッチの制御を容易にすることができる。このことにより、第２実施形態の昇温装置４０では、交流発生回路４２－２が発生させた、さらに正弦波に近い電流波形の交流電流によって、より効率的にバッテリ３０を昇温させることができる。

【0134】

さらに、第２実施形態の昇温装置４０でも、第１実施形態の昇温装置４０と同様に、例えば、車両１に搭載するバッテリ３０が、二つのバッテリ３０を組み合わせた構成である場合に、制御部４４が、それぞれの交流発生回路４２－２に発生させる交流電流の位相をずらす（位相を１８０°ずらす）ように制御することによって、二つのバッテリ３０の組により出力される全体の電圧の変動を低減させることができる。

【0135】

ここで、比較例の交流発生回路４２－Ｃと、第１実施形態の交流発生回路４２－１と、第２実施形態の交流発生回路４２－２とのそれぞれが発生させる交流電流の特性の違いについて説明する。図１５は、交流発生回路４２（交流発生回路４２－Ｃ、交流発生回路４２－１、および交流発生回路４２－２）が発生させる交流電流の特性を比較する図である。図１５の（ａ）には、それぞれの交流発生回路４２が発生させる交流電流の基本波の成分を「１」として正規化した場合において、それぞれの交流発生回路４２が発生させる交流電流の電流波形に含まれる高調波成分の比率の特性を示している。図１５の（ｂ）には、それぞれの交流発生回路４２が発生させる交流電流の電流波形における高調波歪みの特性を示している。図１５では、図７に示した交流発生回路４２－Ｃの電流Ｉ－Ｅ１と、図８に示した交流発生回路４２－１の電流Ｉ－Ｅ１と、図１３に示した交流発生回路４２－２の電流Ｉ－Ｅ１とのそれぞれの交流電流の特性を比較している。

【0136】

図１５の（ａ）に示したように、基本波の成分を「１」とした場合における「二次高調波」、「三次高調波」、「四次高調波」、および「五次高調波」の比率は、交流発生回路４２－Ｃが発生させる電流Ｉ－Ｅ１が最も高く、交流発生回路４２－１および交流発生回路４２－２が発生させる電流Ｉ－Ｅ１では低くなっている。特に、交流発生回路４２－１および交流発生回路４２－２では、三次高調波から五次高調波が低くなっている。そして、図１５の（ｂ）に示したように、それぞれの交流発生回路４２が発生させる電流Ｉ－Ｅ１の電流波形における高調波歪みも、交流発生回路４２－Ｃが発生させる電流Ｉ－Ｅ１が最も多く、交流発生回路４２－１が発生させる電流Ｉ－Ｅ１、交流発生回路４２－２が発生させる電流Ｉ－Ｅ１の順に少なくなっている。

【0137】

これらのことから、交流発生回路４２－１や交流発生回路４２－２では、交流発生回路４２－Ｃよりも、高調波成分や高調波歪みを低減させた電流Ｉ－Ｅ１（交流電流）を発生させることができることがわかる。これは、交流発生回路４２－１や交流発生回路４２－２では、インダクタＬ３を備えることによって、発生させる電流Ｉ－Ｅ１（交流電流）の電流波形がより正弦波に近い電流波形となったことによるものである。さらに、交流発生回路４２－２では、交流発生回路４２－１よりも高調波歪みが少ない電流Ｉ－Ｅ１（交流電流）を発生させることができることがわかる。これは、交流発生回路４２－２では、インダクタＬ１０およびインダクタＬ２をさらに備えることによって、発生させる電流Ｉ－Ｅ１（交流電流）の電流波形が、交流発生回路４２－１が発生させる電流Ｉ－Ｅ１（交流電流）の電流波形よりも、さらに正弦波に近い電流波形となったことによるものである。

【0138】

上記に述べたとおり、各実施形態の昇温装置４０によれば、交流発生回路４２に、バッテリ３０が有するインダクタンスＬａのインダクタンス成分Ｌｓの三分の一のインダクタンスＬｙであるインダクタＬ３を備える。そして、各実施形態の昇温装置４０では、交流発生回路４２が備えるコンデンサＣ１およびコンデンサＣ２のバッテリ３０への接続を直列接続あるいは並列接続に切り替えることにより、バッテリ３０が有するインダクタンスＬａに蓄えられる磁気エネルギーと、少なくともコンデンサＣ１に蓄積される静電エネルギーとを交互に交換させる共振動作を利用して、バッテリ３０に蓄電された電力に基づく交流電流を発生させる。このとき、各実施形態の昇温装置４０では、少なくとも、交流発生回路４２が備えるコンデンサＣ１およびコンデンサＣ２をバッテリ３０に並列接続させた際に、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２との間にインダクタＬ３が配置される。これにより、各実施形態の昇温装置４０では、交流発生回路４２が発生させる交流電流の電流波形が、より正弦波に近い電流波形になる。これにより、各実施形態の昇温装置４０では、交流発生回路４２が発生させた正弦波に近い電流波形の交流電流によって、より効率的にバッテリ３０を昇温させることができる。これにより、各実施形態の昇温装置４０が採用された車両１では、バッテリ３０を好適な温度に昇温させた状態で使用することができ、バッテリ３０の充放電性能の低下を抑制することができる。さらに、各実施形態の昇温装置４０が採用された車両１では、交流発生回路４２が発生させる交流電流に含まれる高調波成分が少ないため、バッテリ３０を昇温させる際に放射されてしまうノイズを低減させることができる。

【0139】

ところで、上述した各実施形態の昇温装置４０では、交流発生回路４２（交流発生回路４２－１や交流発生回路４２－２）が備えるインダクタＬ３のインダクタンスＬｙが、バッテリ３０が有するインダクタンスＬａのインダクタンス成分Ｌｓの三分の一の値であるものとして説明した。しかしながら、バッテリ３０が有するインダクタンスＬａのインダクタンス成分Ｌｓは、同じ形式のバッテリ３０同士であっても、特性にばらつきがあることが想定される。さらに、交流発生回路４２とバッテリ３０とを接続する配線部分にもインダクタンス成分が含まれることが想定される。このため、各実施形態の昇温装置４０では、交流発生回路４２か備えるインダクタＬ３のインダクタンスＬｙを、バッテリ３０が有するインダクタンスＬａのインダクタンス成分Ｌｓのばらつきや、交流発生回路４２とバッテリ３０とを接続する配線部分に含まれるインダクタンス成分を考慮した値にしてもよい。つまり、各実施形態の昇温装置４０では、交流発生回路４２が発生させる交流電流の電流波形が正弦波であると見なすことができる範囲（実質的な効果を得られる範囲）であれば、インダクタＬ３のインダクタンスＬｙを、バッテリ３０が有するインダクタンスＬａのインダクタンス成分Ｌｓの三分の一の値に対してある程度の幅を持った値にしてもよい。言い換えれば、各実施形態の昇温装置４０では、交流発生回路４２が備えるインダクタＬ３のインダクタンスＬｙを、バッテリ３０が有するインダクタンスＬａの実質的なインダクタンス成分Ｌｓに対して三分の一と言うことができる範囲、つまり、略三分の一の範囲の値にすればよい。例えば、各実施形態の昇温装置４０では、交流発生回路４２が備えるインダクタＬ３のインダクタンスＬｙを、バッテリ３０が有するインダクタンスＬａのインダクタンス成分Ｌｓの四分の一から五分の二の幅を持った範囲の値にしてもよい。

【0140】

上述した各実施形態の昇温装置４０では、制御部４４がそれぞれのスイッチに出力する制御信号のデューティ比を５０％である場合について説明した。しかし、上述したように、制御部４４は、スイッチを導通状態にする期間と、スイッチを非導通状態にする期間との間に、全てのスイッチを非導通状態にするデッドタイムを設けてスイッチを制御してもよい。例えば、各実施形態の昇温装置４０では、制御部４４が、それぞれのスイッチに出力する制御信号のデューティ比を、略５０％であると見なすことができる値（例えば、４５％から５５％などの間の所定の値）にすることによってデッドタイムを設け、その制御信号をそれぞれのスイッチに出力することによって、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とのバッテリ３０への接続を、並列接続から直列接続、あるいはその逆に切り替えてもよい。

【0141】

以上説明した各実施形態の昇温装置４０によれば、インダクタンスＬａを有するバッテリ３０に蓄電された電力に基づく交流電流を発生させることによりバッテリ３０を昇温させる交流発生回路４２であって、バッテリ３０の正極側に第１端が接続されたコンデンサＣ１と、バッテリ３０の負極側に第１端が接続されたコンデンサＣ２と、第１の制御信号（例えば、制御信号ＣＳ１および制御信号ＣＳ２）に応じて、コンデンサＣ１の第２端とコンデンサＣ２の第１端とを接続し、コンデンサＣ１の第１端とコンデンサＣ２の第２端とを接続することにより、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とをバッテリ３０に並列に接続させる並列スイッチ部と、第２の制御信号（例えば、制御信号ＣＳ３）に応じて、コンデンサＣ１の第２端とコンデンサＣ２の第２端とを接続することにより、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とをバッテリ３０に直列に接続させる直列スイッチ部と、直列スイッチ部の両方の端子の間に接続されたインダクタＬ３と、を備えることにより、車両１に搭載された走行用のバッテリ３０をより効率的に昇温させることができる。これにより、各実施形態の昇温装置４０が採用された車両１では、バッテリ３０を好適な温度に昇温させた状態で使用することができ、バッテリ３０の充放電性能の低下を抑制することができる。このことにより、各実施形態の昇温装置４０を搭載した車両１では、耐久性の向上など、車両１の商品性を高めることができる。これらのことから、各実施形態の昇温装置４０を搭載した車両１では、エネルギー効率の改善を図り、地球環境上の悪影響を軽減させることへの貢献が期待される。

【0142】

上述したそれぞれの実施形態では、制御装置１００が、昇温装置４０の起動あるいは停止を制御し、制御部４４が、交流発生回路４２が備えるそれぞれのスイッチを導通状態または非導通状態に制御する構成を説明した。制御部４４の動作は、制御部４４が備えるＣＰＵなどのハードウェアプロセッサがプログラムを実行することによって実現してもよい。制御装置１００の機能は、上述した制御部４４の機能を含んでもよい。この場合、昇温装置４０において、制御部４４は省略されてもよい。

【0143】

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形および置換を加えることができる。

【符号の説明】

【0144】

１・・・車両
１０・・・エンジン
１２・・・モータ
１４・・・減速機
１６・・・駆動輪
２０・・・ＰＤＵ
３０，３０ａ，３０ｂ・・・バッテリ
３２・・・バッテリセンサ
４０・・・昇温装置
４２，４２－１，４２－１ａ，４２－１ｂ，４２－２，４２－２ａ，４２－２ｂ・・・交流発生回路
４４・・・制御部
７０・・・運転操作子
８０・・・車両センサ
１００・・・制御装置
Ｃ１，Ｃ１ａ，Ｃ１ｂ・・・コンデンサ
Ｃ２，Ｃ２ａ，Ｃ２ｂ・・・コンデンサ
Ｓ１，Ｓ１ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ２，Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ・・・スイッチ
Ｓ３，Ｓ３ａ，Ｓ３ｂ・・・スイッチ
Ｓ３１，Ｓ３１ａ，Ｓ３１ｂ，Ｓ３２，Ｓ３２ａ，Ｓ３２ｂ・・・スイッチ
Ｌ３，Ｌ３ａ，Ｌ３ｂ・・・インダクタ
Ｌ１０，Ｌ１０ａ，Ｌ１０ｂ，Ｌ２０，Ｌ２０ａ，Ｌ２０ｂ・・・インダクタ
Ｌａ，Ｌａａ，Ｌａｂ・・・インダクタンス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】