特許 7708144 車両

(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】2025-07-07

(45)【発行日】2025-07-15

(54)【発明の名称】車両

(51)【国際特許分類】

   B60L 58/27 20190101AFI20250708BHJP

   H01M 10/6571 20140101ALI20250708BHJP

   H01M 10/633 20140101ALI20250708BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20250708BHJP

   H01M 10/6556 20140101ALI20250708BHJP

   H01M 10/6568 20140101ALI20250708BHJP

   H01M 10/615 20140101ALI20250708BHJP

【ＦＩ】

B60L58/27

H01M10/6571

H01M10/633

H01M10/625

H01M10/6556

H01M10/6568

H01M10/615

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2023084611

(22)【出願日】2023-05-23

(65)【公開番号】P2024168168

(43)【公開日】2024-12-05

【審査請求日】2024-06-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】道家 理雄

【審査官】鶴江 陽介

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－１５６２３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１６６９４６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｌ １／００ － ３／１２

Ｂ６０Ｌ ７／００ －１３／００

Ｂ６０Ｌ １５／００ －５８／４０

Ｈ０１Ｍ １０／６１３－１０／６５７１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

蓄電システムを備える車両であって、
前記蓄電システムは、
蓄電装置と、
電力を用いて前記蓄電装置を加熱可能に構成される第１ヒータおよび第２ヒータと、
制御装置とを備え、
前記車両は、
第１熱媒体が流れる第１流路と、
前記第１熱媒体との熱交換により前記車両の内部の空調を行う空調装置と、
前記蓄電装置と熱交換を行う第２熱媒体が流れる第２流路と、
前記第１熱媒体と前記第２熱媒体との間における熱伝達を行う熱伝達機構と、
をさらに備え、
前記第１ヒータは、前記第１流路に設けられており、
前記第２ヒータは、前記第２流路に設けられており、
前記制御装置は、
前記第１ヒータおよび前記第２ヒータの両方を用いて前記蓄電装置を加熱する第１加熱制御と、
前記第１ヒータおよび前記第２ヒータのうち前記第２ヒータのみを用いて前記蓄電装置を加熱する第２加熱制御と、
を実行可能に構成され、
前記制御装置は、前記蓄電装置の充電開始時に所定の加熱条件が成立する場合に前記第１加熱制御を実行し、前記蓄電装置の充電中かつ前記第１加熱制御の実行中に所定の切替条件が成立すると、前記第１加熱制御に代えて前記第２加熱制御を実行し、
前記蓄電装置の充電は、車両外部の給電設備から供給される電力による前記蓄電装置の充電であり、
前記制御装置は、前記給電設備を用いた前記蓄電装置の充電開始時に、前記給電設備の出力性能と、前記第２熱媒体の温度とを用いて、前記所定の加熱条件が成立するか否かを判断する、車両。

【請求項2】

前記制御装置は、前記第１加熱制御の実行中に、前記蓄電装置の温度に基づいて前記第１ヒータによる加熱量を制御し、
前記所定の切替条件は、前記第１加熱制御を開始してから所定時間が経過したときに成立する、請求項１に記載の車両。

【請求項3】

前記蓄電装置は、複数のセルが接続されて構成される組電池であり、
前記蓄電システムは、前記組電池に含まれる前記複数のセルの各々のセル温度を検出するセル温度センサをさらに備え、
前記所定の切替条件は、前記蓄電装置の充電中かつ前記第１加熱制御の実行中に前記組電池において最も低い前記セル温度が所定温度以上になると成立する、請求項１に記載の車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、蓄電システム、および蓄電システムが搭載された車両に関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０２０－１１３３８３号公報（特許文献１）には、蓄電池の周辺に設けられた電気ヒータによって蓄電池を加熱する蓄電システム（詳しくは、蓄電池の充電システム）が開示されている。この蓄電システムでは、蓄電池の周辺に設けられた充電器が通電によって発熱することを利用して、電気ヒータだけでなく充電器によっても蓄電池を加熱する。特許文献１に記載される蓄電システムでは、電動車両の始動時または充電時において、電動車両の蓄電池の有効容量を増やすために蓄電池を加熱している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２０－１１３３８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載された技術では、充電器の発熱を利用することで、蓄電装置の加熱のために使用する電気ヒータの数を増やすことなく、蓄電装置を加熱するための熱量（加熱量）を増やしている。こうした技術では、蓄電装置の周辺に設けられた電気ヒータおよび充電器を用いて蓄電装置を加熱するため、エネルギー損失は少ないかもしれない。しかしながら、電気ヒータによる加熱量と比べて充電器による加熱量は小さい。このため、必ずしも十分な加熱量が得られるとは限らない。

【0005】

例えば、蓄電装置の充電開始時に蓄電装置が低温状態になっていると、蓄電装置の受入れ可能な電流が低下することに起因して充電電力が制限され、蓄電装置の充電時間（すなわち、蓄電装置の充電が完了するまでにかかる時間）が長くなるという問題が生じ得る。蓄電装置の充電時間を短縮するためには、蓄電装置の充電開始時に低温状態の蓄電装置を早期に十分な温度まで昇温させることが求められる。上記特許文献１に記載された技術によって、蓄電装置の充電開始時に低温状態の蓄電装置を早期に十分な温度まで昇温させることは難しい。

【0006】

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、エネルギー効率の低下を抑制しつつ、蓄電装置の充電開始時に蓄電装置を早期に十分な温度まで昇温させることである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示に係る蓄電システムは、蓄電装置と、電力を用いて蓄電装置を加熱可能に構成される第１ヒータおよび第２ヒータと、制御装置とを備える。第１ヒータは、第２ヒータよりも蓄電装置から離れて配置されている。制御装置は、第１ヒータおよび第２ヒータの両方を用いて蓄電装置を加熱する第１加熱制御と、第１ヒータおよび第２ヒータのうち第２ヒータのみを用いて蓄電装置を加熱する第２加熱制御とを実行可能に構成される。制御装置は、蓄電装置の充電開始時に所定の加熱条件が成立する場合に第１加熱制御を実行する。そして、制御装置は、蓄電装置の充電中かつ第１加熱制御の実行中に所定の切替条件が成立すると、第１加熱制御に代えて第２加熱制御を実行する。

【0008】

蓄電システムにおいて、蓄電装置の周辺に複数の電気ヒータが配置されることは少ない。しかしながら、蓄電装置の近くに１つの電気ヒータが配置され、蓄電装置から離れた位置に別の電気ヒータが配置されている蓄電システムは多い。そこで、上記構成では、複数の電気ヒータ（第１および第２ヒータ）を用いて蓄電装置を加熱する。ただし、蓄電装置の昇温のために消費されるエネルギーは、蓄電装置の近くに存在する電気ヒータ（第２ヒータ）よりも、蓄電装置から離れた位置に存在する電気ヒータ（第１ヒータ）のほうが多くなる傾向がある。蓄電装置から離れた位置で発せられるエネルギー（熱）の一部は蓄電装置に伝達されるまでに失われる。このため、第１ヒータによる蓄電装置の加熱よりも、第２ヒータによる蓄電装置の加熱のほうが、エネルギー効率が高いと考えられる。

【0009】

この点、上記制御装置は、蓄電装置の充電開始時に所定の加熱条件が成立する場合に、第１加熱制御を実行する。こうした制御によれば、蓄電装置の充電開始時に必要に応じて第１加熱制御を実行し、第１および第２ヒータによって蓄電装置を早期に十分な温度まで昇温させることが可能になる。上記所定の加熱条件は、第２ヒータだけでは加熱量が足りない場合に成立してもよい。

【0010】

さらに、上記制御装置は、所定の切替条件が成立すると、第１加熱制御から第２加熱制御に切り替える。こうした制御によれば、第１加熱制御によって蓄電装置が十分な温度まで昇温した後、第２加熱制御によって蓄電装置の温度を調整すること（例えば、保温）が可能になる。上記所定の切替条件は、第２ヒータだけで十分な加熱量を確保できるようになった場合に成立してもよい。第１加熱制御から第２加熱制御に切り替わることで、相対的にエネルギー効率が低い第１ヒータによる蓄電装置の加熱が停止され、相対的にエネルギー効率が高い第２ヒータによる蓄電装置の加熱のみが継続される。これにより、エネルギー効率の低下が抑制される。

【発明の効果】

【0011】

本開示によれば、エネルギー効率の低下を抑制しつつ、蓄電装置の充電開始時に蓄電装置を早期に十分な温度まで昇温させることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本開示の実施の形態に係る車両の概略構成を示す図である。

【図2】図１に示した蓄電装置の周辺の構成を示す図である。

【図3】本開示の実施の形態に係る充電制御を示すフローチャートである。

【図4】本開示の実施の形態に係る蓄電システムの第１および第２ヒータ制御、ならびに第１動作例について説明するための図である。

【図5】本開示の実施の形態に係る蓄電システムの第２動作例を示す図である。

【図6】図４に示した処理の変形例および第３動作例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図中、同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

【0014】

図１は、この実施の形態に係る車両の概略構成を示す図である。図１に示すように、車両１は、この実施の形態に係る蓄電システムが搭載された電動車（ｘＥＶ）である。車両１は、例えば４輪のＢＥＶ（電気自動車）である。ただし、車両１は、例えばプラグインハイブリッド車のような他の電動車であってもよい。また、車両１は非接触充電可能に構成されてもよい。車輪の数も任意であり、３輪でも５輪以上でもよい。

【0015】

車両１は、熱管理回路１００と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５００とを備える。ＥＣＵ５００は、プロセッサ５０１とＲＡＭ（Random Access Memory）５０２と記憶装置５０３とを含む。プロセッサ５０１としては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を採用できる。記憶装置５０３は、格納された情報を保存可能に構成される。記憶装置５０３には、プログラムのほか、プログラムで使用される情報（マップ、数式、各種パラメータなど）が記憶されている。この実施の形態では、記憶装置５０３に記憶されているプログラムをプロセッサ５０１が実行することで、ＥＣＵ５００における各種制御（例えば、図３，図４参照）が実行される。ただし、ＥＣＵ５００における各種制御は、ソフトウェアではなくハードウェア（電子回路）によって実行されてもよい。

【0016】

熱管理回路１００は、熱媒体を用いて車両１の熱管理を行うように構成される。熱管理回路１００は、第１回路１１０と第２回路１２０と第３回路１３０とを含む。また、熱管理回路１００は、コンデンサ１４０と、冷凍サイクル１５０と、チラー１６０と、五方弁３１０と、リザーバタンク（Ｒ／Ｔ）３２０とを備える。五方弁３１０およびリザーバタンク３２０は、第２回路１２０と第３回路１３０とで共用される。また、コンデンサ１４０、冷凍サイクル１５０、およびチラー１６０は、第１回路１１０と第２回路１２０との間に配置され、本開示に係る「熱伝達機構」の一例として機能する。

【0017】

第１回路１１０は、第１熱媒体が流れる第１流路を含む。第１回路１１０は、ポンプ１１１と、電気ヒータ１１２（第１ヒータ）と、三方弁１１３と、ヒータコア１１４と、リザーバタンク（Ｒ／Ｔ）１１５と、ラジエータ１１８とを含む。三方弁１１３は第１熱媒体の経路を切り替える。ポンプ１１１は第１回路１１０に第１熱媒体を循環させる。具体的には、ポンプ１１１は、リザーバタンク１１５から吸い上げた第１熱媒体を、コンデンサ１４０、電気ヒータ１１２、三方弁１１３によって接続されたヒータコア１１４またはラジエータ１１８の順に通過させた後、リザーバタンク１１５に戻す。第１熱媒体は通過の際に各機器と熱交換を行う。ポンプ１１１、電気ヒータ１１２、および三方弁１１３は、ＥＣＵ５００によって制御される。ラジエータ１１８は熱交換器として機能する。ラジエータ１１８により、第１回路１１０を流れる第１熱媒体と外気とが熱交換する。

【0018】

五方弁３１０は第２熱媒体の経路を切り替える。五方弁３１０は５つのポートＰ１～Ｐ５を備える。ＥＣＵ５００は、以下に説明する第１～第５接続パターンのいずれかになるように五方弁３１０を制御する。以下では、ポートＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５をそれぞれ、単に「Ｐ１」、「Ｐ２」、「Ｐ３」、「Ｐ４」、「Ｐ５」と表記する場合がある。

【0019】

第１接続パターンでは、Ｐ１とＰ２が接続され、かつ、Ｐ３とＰ４が接続され、かつ、Ｐ５が非接続状態になる。第２接続パターンでは、Ｐ１とＰ２が接続され、かつ、Ｐ４とＰ５が接続され、かつ、Ｐ３が非接続状態になる。第３接続パターンでは、Ｐ１とＰ５が接続され、かつ、Ｐ３とＰ４が接続され、かつ、Ｐ２が非接続状態になる。第４接続パターンでは、Ｐ２とＰ４が接続され、かつ、Ｐ１とＰ３が接続され、かつ、Ｐ５が非接続状態になる。第５接続パターンでは、Ｐ２とＰ４が接続され、かつ、Ｐ１とＰ５が接続され、かつ、Ｐ３が非接続状態になる。

【0020】

五方弁３１０のポートＰ１、Ｐ２にはそれぞれ流路１２０ａ、１２０ｂが接続されている。流路１２０ａは、ポートＰ１とリザーバタンク３２０とをつなぐ流路である。流路１２０ｂは、ポートＰ２とリザーバタンク３２０とをつなぐ流路である。五方弁３１０のＰ１とＰ２が接続されることで（例えば、第１，第２接続パターン）、流路１２０ａおよび１２０ｂを含む第２回路１２０が形成される。

【0021】

流路１２０ａには、ポンプ１２１と、後述するチラー１６０とが配置されている。流路１２０ｂには、バッテリ２００と、電気ヒータ２２０（第２ヒータ）とが配置されている。ポンプ１２１は第２回路１２０に第２熱媒体を循環させる。具体的には、ポンプ１２１は、リザーバタンク３２０から吸い上げた第２熱媒体を、チラー１６０、五方弁３１０、電気ヒータ２２０、バッテリ２００の順に通過させた後、リザーバタンク３２０に戻す。第２熱媒体は通過の際に各機器と熱交換を行う。流路１２０ｂには、バッテリ２００と熱交換を行う第２熱媒体が流れる。ポンプ１２１および電気ヒータ２２０は、ＥＣＵ５００によって制御される。バッテリ２００には、バッテリ２００の状態を監視するＢＭＳ（Battery Management System）２１０が設けられている。

【0022】

五方弁３１０のポートＰ３、Ｐ４にはそれぞれ流路１３０ｂ、１３０ａが接続されている。流路１３０ｂ、１３０ａは、それぞれポートＰ３、Ｐ４とリザーバタンク３２０とをつなぐ流路である。五方弁３１０のＰ３とＰ４が接続されることで（例えば、第１，第３接続パターン）、流路１３０ａおよび１３０ｂを含む第３回路１３０が形成される。

【0023】

この実施の形態では、第２回路１２０を循環する熱媒体と同種の熱媒体（第２熱媒体）が第３回路１３０を循環する。なお、第１回路１１０を循環する第１熱媒体は、第２熱媒体とは異なる種類の熱媒体である。また、後述する冷凍サイクル１５０で使用される第３熱媒体も、第１および第２熱媒体とは異なる種類の熱媒体である。例えば、第１熱媒体は暖房用の公知の熱媒体であってもよい。第２熱媒体は絶縁油または不凍液であってもよい。第３熱媒体は冷凍サイクル用の公知の熱媒体であってもよい。ただしこれに限られず、第１～第３熱媒体の各々は適宜変更可能である。

【0024】

流路１３０ａには、ポンプ１３１と、ＳＰＵ（Smart Power Unit）１３２と、フロントモータ用ＰＣＵ（Ｆｒ－ＰＣＵ）１３３と、リアモータ用ＰＣＵ（Ｒｒ－ＰＣＵ）１３４と、オイルクーラ（Ｏ／Ｃ）１３５，１３６とが配置されている。ポンプ１３１は第３回路１３０に第２熱媒体を循環させる。具体的には、ポンプ１３１は、リザーバタンク３２０から吸い上げた第２熱媒体を、ＳＰＵ１３２、Ｆｒ－ＰＣＵ１３３、Ｒｒ－ＰＣＵ１３４、オイルクーラ１３５、オイルクーラ１３６、五方弁３１０の順に通過させた後、リザーバタンク３２０に戻す。第２熱媒体は通過の際に各機器と熱交換を行う。ＳＰＵ１３２はバッテリ２００の車載充放電器（充電器および放電器）として機能する。ただし、車両１が外部給電機能（例えばＶ２Ｈ機能）を有することは必須ではない。ＳＰＵ１３２は、例えば電力変換回路を含む。ＰＣＵは「Power Control Unit」を意味する。Ｆｒ－ＰＣＵ１３３およびＲｒ－ＰＣＵ１３４の各々は、バッテリ２００から供給される電力を用いて、図示しないＭＧ（モータジェネレータ）を駆動する。ＭＧが出力するトルクはトランスアスクル（Ｔ／Ａ）を介して車両１の駆動輪を回転させる。バッテリ２００は走行用蓄電装置として機能する。各ＰＣＵは双方向インバータを含んでもよい。ＳＰＵ１３２および各ＰＣＵは、ＥＣＵ５００によって制御される。Ｔ／Ａは動力伝達機構として機能する。オイルクーラ１３５，１３６の各々は、電動オイルポンプ（ＥＯＰ）によって車両１のＴ／Ａに供給されるオイルを冷却する。オイルクーラ１３５，１３６を流れる第２熱媒体は、Ｔ／Ａ用のオイルと熱交換を行う。流路１３０ａを流れる第２熱媒体の温度を検出する１つ以上の温度センサが所定部位（例えば、各ＰＣＵの近傍）に設けられてもよい。

【0025】

五方弁３１０のポートＰ５には流路１７０ａが接続されている。流路１７０ａは、ポートＰ５とリザーバタンク３２０とをつなぐ流路である。流路１７０ａにはラジエータ１７０が設けられている。ラジエータ１７０は熱交換器として機能する。ラジエータ１７０により、流路１７０ａを流れる熱媒体と外気とが熱交換する。ＥＣＵ５００は、五方弁３１０により流路１２０ａまたは１３０ａを流路１７０ａと接続することによって、ラジエータ１７０における熱交換によって第２熱媒体を冷却することができる。

【0026】

冷凍サイクル１５０には第３熱媒体が循環する。冷凍サイクル１５０は、コンプレッサ１５１と、電気式膨張弁１５２と、エバポレータ１５３と、蒸発圧力調整弁（ＥＰＲ：Evaporative Pressure Regulator）１５４と、電気式膨張弁１５５とを含む。コンデンサ１４０は、第１回路１１０と冷凍サイクル１５０との両方に接続され、熱交換器として機能する。コンデンサ１４０により、第１回路１１０を流れる第１熱媒体と冷凍サイクル１５０を循環する第３熱媒体とが熱交換する。チラー１６０は、冷凍サイクル１５０と流路１２０ａとの両方に接続され、熱交換器として機能する。五方弁３１０が第１または第２接続パターンであるときには、チラー１６０により、冷凍サイクル１５０を循環する第３熱媒体と第２回路１２０を流れる第２熱媒体とが熱交換する。このように、コンデンサ１４０、冷凍サイクル１５０、およびチラー１６０は、第１回路１１０を流れる第１熱媒体と第２回路１２０を流れる第２熱媒体との間における熱伝達を行うように構成される。冷凍サイクル１５０（コンプレッサ１５１および各種弁を含む）は、ＥＣＵ５００によって制御される。冷凍サイクル１５０を流れる第３熱媒体の圧力および温度をそれぞれ検出する１つ以上の圧力センサおよび１つ以上の温度センサが所定部位に設けられてもよい。

【0027】

図２は、バッテリ２００およびＢＭＳ２１０の構成を示す図である。図２を参照して、バッテリ２００は、Ｎ個のセル２－１～２－Ｎが接続されて構成される組電池である。Ｎは、２以上の自然数であり、２以上１００未満でも１００以上でもよい。セル２－１～２－Ｎは直列に接続されている。しかし、組電池におけるセルの接続態様は、直列に限られず、並列接続を含んでもよい。電気ヒータ２２０は、バッテリ２００の近傍に配置され、流路１２０ｂを流れる第２熱媒体を加熱するように構成される。

【0028】

ＢＭＳ２１０は、バッテリ２００（組電池）を流れる電流を検出する電流センサ２１１と、セル２－１～２－Ｎにそれぞれ対応する電圧センサ２１２－１～２１２－Ｎおよび温度センサ２１３－１～２１３－Ｎと、バッテリ２００の雰囲気温度を検出する温度センサ２１５とを備える。温度センサ２１５は、流路１２０ｂを流れる第２熱媒体の温度をバッテリ２００の近傍で検出する。各センサによる検出結果は、ＥＣＵ５００に入力される。

【0029】

ＥＣＵ５００は、各センサからの信号に基づき、バッテリ２００の電流と、バッテリ２００の雰囲気温度と、バッテリ２００のセルごとの電圧および温度とを取得できる。また、ＥＣＵ５００は、各センサによる検出結果からセルごとのＳＯＣ（State Of Charge）を算出できる。ＳＯＣは、満充電状態の蓄電量に対する現在の蓄電量の割合を、例えば０～１００％で表わしたものである。なお、ＢＭＳ２１０の構成は適宜変更可能である。

【0030】

車両１は、インレット２５０を備える。インレット２５０は充電口として機能する。ＥＶＳＥ（Electric Vehicle Supply Equipment）８００は、ＥＶＳＥ８００の本体から外側に向かって延びる充電ケーブル８１０を備える。インレット２５０は、充電ケーブル８１０のコネクタ８２０（先端部）が着脱可能に構成される。ＥＶＳＥ８００の本体につながる充電ケーブル８１０のコネクタ８２０が駐車状態の車両１のインレット２５０に接続されることで、車両１はＥＶＳＥ８００と電気的に接続された状態（プラグイン状態）になる。ＥＶＳＥ８００と電力系統ＰＧとは電気的に接続されている。このため、プラグイン状態の車両１は電力系統ＰＧと電気的に接続される。電力系統ＰＧは、送配電設備によって構築される電力網である。電力系統ＰＧには、複数の発電所が接続されている。

【0031】

プラグイン状態の車両１が外部充電（車両外部からの電力によるバッテリ２００の充電）を行う場合には、電力系統ＰＧから供給される電力がＥＶＳＥ８００を介してインレット２５０に入力される。ＳＰＵ１３２は、インレット２５０に入力された電力を用いて、ＥＣＵ５００からの指示に従う充電電力を生成して、生成された充電電力をバッテリ２００に入力する。ＥＶＳＥ８００は、例えば交流電力をインレット２５０に供給する。ＳＰＵ１３２は、充電電力を生成するためにＡＣ／ＤＣ変換および変圧を行ってもよい。ただし、ＥＶＳＥ８００の給電方式はＡＣ方式に限られずＤＣ方式であってもよい。

【0032】

車両１に搭載された空調装置２は、第１回路１１０および冷凍サイクル１５０を用いて車両１の内部の空調（暖房および冷房）を行う。電気ヒータ１１２は、ＥＣＵ５００からの指令に従って、第１回路１１０における第１熱媒体を加熱する。ヒータコア１１４は、第１熱媒体との熱交換により車室内の空気を暖める。また、冷凍サイクル１５０のエバポレータ１５３が車室内の空気を冷却する。

【0033】

バッテリ２００は、図１に示した熱管理回路１００に含まれる各種機器に電力を供給する。バッテリ２００は、図示しない第１電力変換回路（例えばＤＣ／ＤＣコンバータ）を介して電気ヒータ１１２に電力を供給してもよい。バッテリ２００は、図示しない第２電力変換回路（例えばＤＣ／ＤＣコンバータ）を介して電気ヒータ２２０に電力を供給してもよい。この実施の形態では、電気ヒータ１１２の駆動電圧が電気ヒータ２２０の駆動電圧よりも高い。電気ヒータ２２０よりも電気ヒータ１１２のほうが最大発熱量が大きい。電気ヒータ２２０よりも電気ヒータ１１２のほうが最大発熱時のエネルギー消費量が大きい。なお、熱管理回路１００に含まれる各種機器の少なくとも１つは、バッテリ２００以外の車載バッテリ（例えば、図示しない補機バッテリ）から電力の供給を受けてもよい。

【0034】

図３は、ＥＣＵ５００によって実行される充電制御に係る処理を示すフローチャートである。フローチャート中の各ステップは、「Ｓ」と表記される。このフローチャートに示される処理は、例えば上記外部充電（プラグイン充電）の開始条件が成立したときに開始される。具体的には、車両１がプラグイン状態（図２参照）になったときに、外部充電の開始条件が成立するとともに、以下に示す処理フロー（Ｓ１１～Ｓ１９）が開始されてもよい。ただし、ＥＣＵ５００による故障診断の結果、熱管理回路１００の故障が発見された場合には、外部充電の開始条件が成立しないようにしてもよい。

【0035】

図３を参照して、Ｓ１１では、ＥＣＵ５００が、車両１に接続された給電設備（例えば、ＥＶＳＥ８００）の仕様を示すＥＶＳＥ情報と、現在のバッテリ２００の温度を示すバッテリ温度情報とを取得する。ＥＶＳＥ情報は、給電設備の出力性能（例えば、定格出力）を示す情報を含む。定格出力は、仕様で定められた給電設備が出力可能な最大電力値（ｋＷ）に相当する。ＥＣＵ５００は、車両１に接続された給電設備と通信することにより、給電設備からＥＶＳＥ情報を受信してもよい。バッテリ温度情報は、ＢＭＳ２１０によって検出されたバッテリ２００の雰囲気温度（第２熱媒体の温度）を含む。以下、Ｓ１１で取得された給電設備の定格出力を、「ＥＶＳＥ出力」とも称する。また、Ｓ１１で取得されたバッテリ２００の雰囲気温度を、「バッテリ温度」とも称する。

【0036】

Ｓ１２では、ＥＣＵ５００が、Ｓ１１で取得した情報に基づいて初期のヒータ制御条件を決定する。詳しくは、記憶装置５０３はマップＭ１を予め記憶している。マップＭ１は、ＥＶＳＥ出力とバッテリ温度とが入力されると、入力された値に応じたヒータ制御条件を出力する。ヒータ制御条件は、駆動されるヒータの識別情報と、ヒータの駆動量（発熱量）と、ヒータ制御で使用される目標温度とを含む。バッテリ２００の外部充電中に駆動されるヒータは、電気ヒータ１１２および２２０の少なくとも一方である。詳しくは、ＥＣＵ５００は、バッテリ２００の外部充電中に、電気ヒータ１１２および２２０の両方を用いてバッテリ２００を加熱する第１加熱制御（マップＭ１中には「加熱Ａ」と表記する）と、電気ヒータ１１２および２２０のうち電気ヒータ２２０のみを用いてバッテリ２００を加熱する第２加熱制御（マップＭ１中には「加熱Ｂ」と表記する）とのいずれか一方を、必要に応じて実行する。また、ＥＣＵ５００は、バッテリ２００の外部充電中に「ヒータ駆動なし」を採用する（すなわち、電気ヒータ１１２および２２０のいずれも駆動しない）こともある（マップＭ１中には「－」と表記する）。以下では、初期のヒータ制御条件を、単に「初期条件」と称する場合がある。

【0037】

図３に示すマップＭ１は、ＥＶＳＥ出力が３．３ｋＷ、７ｋＷ、１１ｋＷである場合に適した初期条件をそれぞれ規定している。ＥＶＳＥ出力１１ｋＷ，７ｋＷの各々に関しては、バッテリ温度が第１閾値以上である場合は「ヒータ駆動なし」が、バッテリ温度が第２閾値以上第１閾値未満である場合は第２加熱制御が、バッテリ温度が第２閾値未満である場合は第１加熱制御が、初期条件として定められる。ただし、ＥＶＳＥ出力１１ｋＷにおける第１閾値（例えば５℃）および第２閾値（例えば－１０℃）は、それぞれＥＶＳＥ出力７ｋＷにおける第１閾値（例えば０℃）および第２閾値（例えば－１５℃）よりも高い。また、定格出力３．３ｋＷに関しては、バッテリ温度が所定値（例えば－５℃）以上である場合は「ヒータ駆動なし」が、バッテリ温度が上記所定値未満である場合は第２加熱制御が、初期条件として定められる。

【0038】

初期条件における電気ヒータ２２０の発熱量は、ＥＶＳＥ出力１１ｋＷ、７ｋＷ、３．３ｋＷのいずれにおいても同じ（例えば７００Ｗ）である。初期条件における電気ヒータ１１２の発熱量に関しては、ＥＶＳＥ出力１１ｋＷの値（例えば７０００Ｗ）がＥＶＳＥ出力７ｋＷの値（例えば５０００Ｗ）よりも高い。第１加熱制御に関して、電気ヒータ１１２の発熱量は電気ヒータ２２０の発熱量の５倍以上に設定されてもよい。

【0039】

ヒータ制御における目標温度は、ＥＶＳＥ出力が大きくなるほど高くなる。第１加熱制御のための第１目標温度は、例えば、ＥＶＳＥ出力１１ｋＷ、７ｋＷに関してそれぞれ１０℃、５℃である。第２加熱制御のための第２目標温度は、例えば、ＥＶＳＥ出力１１ｋＷ、７ｋＷ、３．３ｋＷに関してそれぞれ５℃、０℃、－５℃である。バッテリ２００の充電可能電力の温度特性に基づいて各目標温度が予め定められてもよい。温度０℃未満の低温領域においては、バッテリ２００の温度が高くなるほどバッテリ２００の充電可能電力が大きくなる。この実施の形態では、第２目標温度が第１目標温度よりも低い。

【0040】

上記のように、図３に示すマップＭ１によれば、ＥＶＳＥ出力が大きくなるほど、駆動されるヒータの数は多くなり、ヒータの駆動量は大きくなり、目標温度は高くなる。Ｓ１２では、ＥＣＵ５００が、こうしたマップＭ１を用いて、Ｓ１１で取得したＥＶＳＥ出力およびバッテリ温度に応じた初期条件を決定する。車両１に接続された給電設備の定格出力が３．３ｋＷ、７ｋＷ、１１ｋＷのいずれにも一致しない場合には、ＥＣＵ５００は、最も近い定格出力（３．３ｋＷ、７ｋＷ、１１ｋＷのいずれか）に対応する初期条件を採用してもよい。

【0041】

続くＳ１３では、ＥＣＵ５００が、Ｓ１２で決定された初期条件に従うバッテリ２００の熱管理（第１加熱制御、第２加熱制御、またはヒータ駆動なし）を実行しながら、バッテリ２００の外部充電を実行する。この実施の形態では、ＥＣＵ５００が、五方弁３１０を第１接続パターンにした状態（例えば、図５参照）でポンプ１１１，１２１，１３１を駆動し、Ｓ１２で決定された条件で電気ヒータ１１２および２２０を制御する。例えば、第１加熱制御では、電気ヒータ１１２による発熱が第１熱媒体、コンデンサ１４０、第３熱媒体（冷凍サイクル１５０）、チラー１６０、および第２熱媒体を介してバッテリ２００に伝達されるとともに、電気ヒータ２２０による発熱が第２熱媒体を介してバッテリ２００に伝達される。これにより、バッテリ２００の温度は上昇する。また、ＥＣＵ５００は、車両外部の給電設備から供給される電力によってバッテリ２００の充電が実行されるようにＳＰＵ１３２を制御する。これにより、バッテリ２００のＳＯＣは上昇する。

【0042】

続くＳ１４では、ＥＣＵ５００が、ＢＭＳ２１０によって検出された現在のバッテリ２００のＳＯＣを取得する。続けて、ＥＣＵ５００は、Ｓ１５において、充電終了条件が成立したか否かに基づいて充電を終了するか否かを判断する。充電終了条件は、例えばバッテリ２００のＳＯＣが目標値に到達した場合に成立する。目標値は１００％（満充電を示すＳＯＣ値）であってもよい。なお、充電終了条件は適宜変更可能である。

【0043】

充電終了条件が成立しない場合には（Ｓ１５にてＮＯ）、処理がＳ１６に進む。Ｓ１６では、ＥＣＵ５００が、ＢＭＳ２１０によって検出された現在のバッテリ２００の各セルの温度を取得する。以下、Ｓ１６で取得された各セルの温度のうち、最も高いセル温度を「最高セル温度」、最も低いセル温度を「最低セル温度」と称する。

【0044】

続くＳ１７では、電気ヒータ１１２が作動中か否かを、ＥＣＵ５００が判断する。Ｓ１３で第１加熱制御が実行されている場合には、Ｓ１７でＹＥＳと判断され、処理がＳ１８に進む。他方、Ｓ１３で第１加熱制御が実行されていない場合には、Ｓ１７でＮＯと判断され、処理がＳ１９に進む。図４は、Ｓ１８およびＳ１９について説明するための図である。第１ヒータ制御（Ｓ１８）は、Ｓ１８１～Ｓ１８４を含む。第２ヒータ制御（Ｓ１９）は、Ｓ１９１～Ｓ１９３を含む。

【0045】

図４を参照して、第１ヒータ制御（Ｓ１８）では、Ｓ１８１において、最低セル温度（図３のＳ１６）が第１目標温度（初期条件）以上になったか否かを、ＥＣＵ５００が判断する。最低セル温度が第１目標温度未満である場合には（Ｓ１８１にてＮＯ）、電気ヒータ１１２が初期条件で作動したまま、処理がＳ１９に進む。この場合、第１加熱制御は継続される。他方、最低セル温度が第１目標温度以上である場合には（Ｓ１８１にてＹＥＳ）、Ｓ１８２で、電気ヒータ１１２が初期条件よりも小さい発熱量で作動（弱作動）するように、ＥＣＵ５００が電気ヒータ１１２を制御する。その後、処理はＳ１８３に進む。

【0046】

Ｓ１８３では、ＥＣＵ５００が、電気ヒータ１１２の作動時間（作動開始からの経過時間）が所定の閾値を超えたか否かを判断する。閾値は、電気ヒータ１１２の部品耐久性に応じて定められた限界値（許容作動時間）であってもよい。電気ヒータ１１２の作動時間が上記閾値を超えない場合には（Ｓ１８３にてＮＯ）、電気ヒータ１１２が弱作動（Ｓ１８２）の状態で、処理がＳ１９に進む。この場合、第１加熱制御は継続される。他方、電気ヒータ１１２の作動時間が上記閾値を超えた場合には（Ｓ１８３にてＹＥＳ）、ＥＣＵ５００が、Ｓ１８４で電気ヒータ１１２を停止する。これにより、第１加熱制御から第２加熱制御に切り替わる。その後、処理がＳ１９に進む。

【0047】

第２ヒータ制御（Ｓ１９）では、ＥＣＵ５００が、Ｓ１９１において、第１加熱制御と第２加熱制御とヒータ駆動なしとのいずれで熱管理が行われているかを判断する。Ｓ１９１で「ヒータ駆動なし」（初期条件）と判断された場合には、処理は図３のＳ１３に戻る。Ｓ１９１で「第１加熱制御」と判断された場合には、ＥＣＵ５００が、Ｓ１９２において、初期条件の発熱量（固定条件）で電気ヒータ２２０を制御する。その後、処理が図３のＳ１３に戻り、ＥＣＵ５００は、Ｓ１８，Ｓ１９で決められた条件に従う第１加熱制御とともにバッテリ２００の外部充電を実行する。Ｓ１９１で「第２加熱制御」と判断された場合には、ＥＣＵ５００が、Ｓ１９３において、最高セル温度（図３のＳ１６）および第２目標温度（初期条件）に基づいて電気ヒータ２２０を制御する。その後、処理が図３のＳ１３に戻り、ＥＣＵ５００は、Ｓ１９３で決められた条件に従う第２加熱制御とともにバッテリ２００の外部充電を実行する。

【0048】

図４において、タイムチャートＥｘ１は、ＥＶＳＥ出力「７ｋＷ」およびバッテリ温度「－３０℃」に応じた初期条件の下、上記第１および第２ヒータ制御が実行されたときの状態推移（第１動作例）を示す。タイムチャートＥｘ１において、線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ２０は、それぞれ第１目標温度、第２目標温度、バッテリ温度、最高セル温度、最低セル温度、ＳＯＣを示す。また、領域Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４は、給電設備から車両１に供給される電力のうち、それぞれ電気ヒータ１１２の駆動、電気ヒータ２２０の駆動、バッテリ２００の充電、エネルギー損失（放熱など）で消費される電力量を示す。タイムチャート中の「ｔ」はタイミングを意味する。

【0049】

タイムチャートＥｘ１では、初期条件に従って第１加熱制御が実行される。その後、ｔ１１で、最低セル温度（線Ｌ１３）が第１目標温度（線Ｌ１）に到達し、電気ヒータ１１２が弱作動状態になる。ｔ１２で、電気ヒータ１１２の作動時間が閾値を超え、電気ヒータ１１２が停止する。これにより、第１加熱制御に代えて第２加熱制御が実行される。また、第２目標温度（線Ｌ２）と比べて最高セル温度（線Ｌ１２）が高いため、ＥＣＵ５００は電気ヒータ２２０を休止状態（略停止状態）にする。その後、ｔ１３で、ＥＣＵ５００は、最高セル温度を第２目標温度に保つために再び電気ヒータ２２０を作動させる。

【0050】

再び図３を参照して、Ｓ１３では、バッテリ２００の熱管理および外部充電が実行される。そして、充電終了条件が成立すると（Ｓ１５にてＹＥＳ）、図３に示す一連の処理は終了する。図５は、この実施の形態に係る蓄電システムの第２動作例を示す図である。タイムチャートＥｘ２は、ＥＶＳＥ出力「１１ｋＷ」およびバッテリ温度「－２０℃」に応じた初期条件の下、図３および図４に示した第１および第２ヒータ制御が実行されたときの状態推移（第２動作例）を示す。図５に示すタイムチャートＥｘ２中の線および領域は、図４に示したタイムチャートＥｘ１に準ずる。タイムチャートＥｘ２では、初期条件に従って第１加熱制御が実行される。図５中に示すように、ＥＣＵ５００は、五方弁３１０を第１接続パターンにした状態でバッテリ２００の熱管理および外部充電（図３のＳ１３）を実行する。そして、第１加熱制御の実行中に、切替条件が成立することなく、充電終了条件が成立する。これにより、バッテリ２００の熱管理および外部充電は終了する。

【0051】

以上説明したように、この実施の形態に係る熱管理方法は、図３および図４に示した各処理を含む。この実施の形態に係る蓄電システムは、蓄電装置（バッテリ２００）と、電力を用いて蓄電装置を加熱可能に構成される第１ヒータ（電気ヒータ１１２）および第２ヒータ（電気ヒータ２２０）と、制御装置（ＥＣＵ５００）とを備える。電気ヒータ１１２は、電気ヒータ２２０よりもバッテリ２００から離れて配置されている。ＥＣＵ５００は、バッテリ２００の充電開始時に所定の加熱条件が成立する場合に第１加熱制御を実行する。ＥＣＵ５００は、バッテリ２００の充電中かつ第１加熱制御の実行中に所定の切替条件が成立すると、第１加熱制御に代えて第２加熱制御を実行する。

【0052】

電気ヒータ１１２によるバッテリ２００の加熱よりも、電気ヒータ２２０によるバッテリ２００の加熱のほうが、エネルギー効率が高い。上記制御によれば、バッテリ２００の充電開始時に必要に応じて第１加熱制御を実行し、電気ヒータ１１２および２２０によってバッテリ２００を早期に十分な温度まで昇温させることが可能になる。さらに、上記制御によれば、第１加熱制御によってバッテリ２００が十分な温度まで昇温した後、電気ヒータ１１２を停止し、第２加熱制御によってバッテリ２００の温度を調整すること（例えば、保温）が可能になる。これにより、エネルギー効率の低下が抑制される。

【0053】

この実施の形態では、ＥＣＵ５００が、第１加熱制御の実行中に、バッテリ２００の温度に基づいて電気ヒータ１１２による加熱量を制御する（図４のＳ１８１，Ｓ１８２）。そして、第１加熱制御を開始してから所定時間が経過したときに（図４のＳ１８３にてＹＥＳ）、上記所定の切替条件が成立する。こうした構成によれば、第１加熱制御の実行中に電気ヒータ１１２による加熱量を適切な量（バッテリ２００の昇温のために必要十分な量）に制御しやすくなる。また、第１加熱制御を長時間継続するとエネルギー効率が悪化する可能性がある。この点、上記構成では、第１加熱制御を開始してから所定時間が経過したタイミングで、ＥＣＵ５００が第１加熱制御から第２加熱制御に切り替える。これにより、エネルギー効率の低下が抑制される。

【0054】

図１および図２に示した車両１は、第１熱媒体が流れる第１流路（第１回路１１０）と、第１熱媒体との熱交換により車両１の内部の空調を行う空調装置２と、バッテリ２００と熱交換を行う第２熱媒体が流れる第２流路（流路１２０ｂ）と、第１熱媒体と第２熱媒体との間における熱伝達を行う熱伝達機構（コンデンサ１４０、冷凍サイクル１５０、チラー１６０）とを備える。電気ヒータ１１２は第１流路に設けられている。電気ヒータ２２０は第２流路に設けられている。こうした構成では、第１流路（第１熱媒体）、第２流路（第２熱媒体）、および熱伝達機構によって、車両１の熱マネージメントを好適に行うことができる。また、空調装置２のための電気ヒータ１１２をバッテリ２００の加熱に利用するため、バッテリ２００の加熱のために専用の電気ヒータを追加しなくてもよい。

【0055】

また、車両１のＥＣＵ５００は、給電設備（例えば、ＥＶＳＥ８００）を用いたバッテリ２００の充電開始時に、給電設備の出力性能（例えば、定格出力）と、第２熱媒体の温度とを用いて、上記所定の加熱条件が成立するか否かを判断する。具体的には、図３に示したマップＭ１が加熱条件を規定する。こうした構成によれば、バッテリ２００の充電開始時に、第２加熱制御よりもエネルギー消費量が多くなる第１加熱制御を実行する必要があるか否かを的確に判断しやすくなる。第２熱媒体の温度は、バッテリ２００の雰囲気温度に相当する。災害（例えば落雷）または発電機の異常などによって給電設備の出力性能が定格出力よりも低下している場合には、ＥＣＵ５００が、給電設備の最新の出力性能（例えば、最大出力値）を取得して、定格出力の代わりに最新の出力性能を用いてもよい。

【0056】

上記の加熱条件および切替条件の各々は適宜変更可能である。図３，図４に示した処理フローは適宜変更可能である。例えば、目的に応じて、処理の順序が変更されてもよいし、不要なステップが省かれてもよい。また、いずれかの処理の内容が変更されてもよい。

【0057】

図６は、図４に示した処理の変形例を示す図である。図６に示すタイムチャートＥｘ３（第３動作例）中の線および領域は、図４に示したタイムチャートＥｘ１に準ずる。図６に示すＳ１８Ａでは、図４に示した処理におけるＳ１８２およびＳ１８３が省かれている。タイムチャートＥｘ３では、初期条件に従って第１加熱制御が実行され、ｔ３０で、最低セル温度（線Ｌ１３）が第１目標温度（線Ｌ１）に到達する（Ｓ１８１にてＹＥＳ）。これにより、切替条件が成立し、Ｓ１８４において電気ヒータ１１２が停止する。第２加熱制御では、ＥＣＵ５００が最高セル温度（線Ｌ１２）を第２目標温度（線Ｌ２）に近づけるように電気ヒータ２２０を制御する（Ｓ１９３）。

【0058】

上記変形例に係る蓄電システムは、バッテリ２００（組電池）に含まれる複数のセルの各々のセル温度を検出するセル温度センサ（図２に示す温度センサ２１３－１～２１３－Ｎ）を備える。そして、バッテリ２００の充電中かつ第１加熱制御の実行中にバッテリ２００において最も低いセル温度が所定温度以上になると（Ｓ１８１にてＹＥＳ）、前述の切替条件が成立する。このため、組電池に含まれる全てのセルの温度を早期に所定温度（例えば、セルの充電が適切に行われる温度）まで昇温させることが可能になる。

【0059】

今回開示された実施の形態は、すべ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。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて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および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0060】

１ 車両、２ 空調装置、２－１～２－Ｎ セル、１００ 熱管理回路、１１０ 第１回路、１１２ 電気ヒータ、１２０ 第２回路、１３０ 第３回路、１４０ コンデンサ、１５０ 冷凍サイクル、１６０ チラー、２００ バッテリ、２２０ 電気ヒータ、５００ ＥＣＵ、８００ ＥＶＳＥ、ＰＧ 電力系統。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】