JP2017124800A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リチウムイオン電池を、極低温においても、車両の始動用の電源として使用可能とする。【解決手段】実施形態の電源装置は、第１電池と、放電負荷と、第１スイッチと、第２電池と、第２スイッチと、計測部と、制御部と、を備える。第１電池は、第１負荷に電力を供給可能なリチウムイオン電池を有する。放電負荷は、第１電池と接続され、当該第１電池に蓄電された電力を放電させる。第１スイッチは、放電負荷と第１電池の接続と切断を切換可能である。第２電池は、第１電池と並列接続される。第２スイッチは、第１電池と第２電池の並列接続と切断を切換可能である。計測部は、第１電池の温度を計測する。制御部は、第１電池の温度が所定温度に達するまで第１処理を実行し、第１電池の温度が所定温度に達した場合、少なくとも第１電池から第１負荷に電力を供給する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、電源装置に関する。

車両の始動用の電源には、１２Ｖの鉛電池を使用することが一般的である。しかしながら、鉛電池は、環境影響の観点、重量が重いこと、充電性能が悪いこと、劣化による定期的な交換が発生することが課題としてある。そこで、車両の始動用の電池として、リチウムイオン電池を使用することが検討されている。

特許第５０９２８１０号公報

しかしながら、リチウムイオン電池等の非水系の電池は、常温において入出力性能に優れ、かつ軽量であるが、極低温において、溶液抵抗や電荷移動抵抗や拡散抵抗が増大するため、車両の始動用の電源としては、性能的に鉛電池より低い部分がある。

実施形態の電源装置は、第１電池と、放電負荷と、第１スイッチと、第２電池と、第２スイッチと、計測部と、制御部と、を備える。第１電池は、第１負荷に電力を供給可能なリチウムイオン電池を有する。放電負荷は、第１電池と接続され、当該第１電池に蓄電された電力を放電させる。第１スイッチは、放電負荷と第１電池の接続と切断を切換可能である。第２電池は、第１電池と並列接続される。第２スイッチは、第１電池と第２電池との並列接続と切断を切換可能である。計測部は、第１電池の温度を計測する。制御部は、第１電池の温度が所定温度に達するまで第１処理を実行し、第１電池の温度が所定温度に達した場合、少なくとも第１電池から第１負荷に電力を供給する。第１処理は、第１スイッチを切り換えて第１電池と放電負荷とを接続して第１電池に蓄えられた電力を放電させ、かつ第１電池の電池電圧が第１所定電圧以下となった場合、第１スイッチを切り換えて第１電池と放電負荷の接続を切断した後、第２スイッチを切り換えて第１電池と第２電池とを並列接続して第２電池から第１電池へ電力を供給して、第１電池の電池電圧が第１所定電圧より高い第２所定電圧に達するまで第１電池を充電する。

図１は、第１の実施形態にかかる電源システムの構成の一例を示す図である。 図２は、第１の実施形態にかかる電源装置が有する第１電池および第２電池のＯＣＶの特性の一例を示す図である。 図３は、第１の実施形態にかかる電源装置が有する第１電池および第２電池の極低温における放電時および充電時の電流および電圧の変化の一例を示す図である。 図４は、第１の実施形態にかかる電源装置が有する第１電池の放電抵抗と周囲温度の関係の一例を示す図である。 図５は、第１の実施形態にかかる電源装置における昇温処理時における第１電池の電池電圧、電流、および温度の変化の一例と、第２電池の電池電圧および電流の変化の一例とを示す図である。 図６は、第１の実施形態にかかる電源装置における第１電池の昇温処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図７は、第２の実施形態にかかる電源システムの構成の一例を示す図である。

以下、添付の図面を用いて、本実施形態にかかる電源装置を適用した電源システムについて説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態にかかる電源システムの構成の一例を示す図である。図１に示すように、本実施形態にかかる電源システムは、自動車等の車両に搭載され、当該車両が有する各種負荷に電力を供給する。具体的には、電源システムは、発電機Ｄ、エンジンＥ、スタータＳ、補機Ｈ、および電源装置１を有する。

発電機Ｄは、発電した電力を、エンジンＥや補機Ｈや電源装置１へ供給する。エンジンＥは、車両を走行させるための動力を発生させる。また、エンジンＥは、発電が必要な場合には、発電機Ｄを回転させる。スタータＳ（第１負荷の一例）は、電源装置１から電力が供給され、エンジンＥを始動させる電動機である。補機Ｈは、ヘッドランプ、ウィンカー（方向指示器）、電動のポンプ、車両制御を行うＥＣＵ（Engine Control Unit）等であり、発電機Ｄおよび電源装置１の少なくとも一方から電力が供給される。

電源装置１は、スタータＳや補機Ｈ等の各種負荷に電力を供給する。具体的には、図１に示すように、電源装置１は、制御部１０１と、第１電池Ｂ１と、第２電池Ｂ２と、放電負荷１０２と、温度センサ１０３と、第１スイッチＳＷ１と、第２スイッチＳＷ２と、第３スイッチＳＷ３と、を有する。第１電池Ｂ１は、リチウムイオン電池等、スタータＳに電力を供給する電源である。本実施形態では、第１電池Ｂ１には、後述する第２電池Ｂ２よりも容量が小さくかつ回生性能に優れた電池を用いるものとする。例えば、第１電池Ｂ１は、回生性能に優れたチタン酸リチウムを負極に持つリチウムイオン電池の組電池である。第２電池Ｂ２は、第１電池Ｂ１と並列接続される。本実施形態では、第２電池Ｂ２は、鉛電池やリチウムイオン電池等、第１電池Ｂ１よりも容量が大きい電池を用いる。

放電負荷１０２は、第１電池Ｂ１と接続され、当該第１電池Ｂ１に蓄電された電力を放電することができる。例えば、放電負荷１０２は、第１電池Ｂ１から放電される電力によって発熱して、当該第１電池Ｂ１を温めることが可能なヒータである。温度センサ１０３（計測部の一例）は、第１電池Ｂ１の温度を計測する。第１スイッチＳＷ１は、放電負荷１０２と第１電池Ｂ１の接続と切断を切換可能なスイッチである。第２スイッチＳＷ２は、第１電池Ｂ１と第２電池Ｂ２の並列接続と切断を切換可能なスイッチである。第３スイッチＳＷ３は、第１電池Ｂ１とスタータＳの接続と切断を切換可能なスイッチである。

制御部１０１は、第１電池Ｂ１および第２電池Ｂ２の電圧、温度等の状態を監視するとともに、電源装置１から各種負荷への電力の供給の制御を行い、電源装置１全体を制御する。

ここで、図２〜４を用いて、本実施形態にかかる電源装置１が有する第１電池Ｂ１および第２電池Ｂ２の特性について説明する。図２は、第１の実施形態にかかる電源装置が有する第１電池および第２電池のＯＣＶの特性の一例を示す図である。図３は、第１の実施形態にかかる電源装置が有する第１電池および第２電池の極低温における放電時および充電時の電流および電圧の変化の一例を示す図である。図４は、第１の実施形態にかかる電源装置が有する第１電池の抵抗と周囲温度の関係の一例を示す図である。

図２は、本実施形態の一例となるが、第１電池Ｂ１および第２電池Ｂ２の、ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）を示すものであり、約１２．８ＶでＯＣＶがクロスするように表示したものである。本実施形態では、第２電池Ｂ２が鉛電池であることを考慮しているため、１２．８Ｖは、鉛電池の満充電付近若しくは満充電から若干放電した状態である。本実施形態では、制御部１０１は、ＯＣＶが約１２．８Ｖで、第１電池Ｂ１と第２電池Ｂ２とを並列接続して、第１電池Ｂ１および第２電池Ｂ２からスタータＳや補機Ｈ等の各種負荷に電力を供給することが可能な構成となっている。

図３は、電源装置１の極低温における動作を示すものであり、本実施形態において解決すべき課題を示すものである。具体的には、図３は、チタン酸リチウムを負極としたリチウムイオン電池の組電池である第１電池Ｂ１と、第１電池Ｂ１よりも放電容量の大きな鉛電池を並列接続した組電池である第２電池Ｂ２とを、極低温（例えば、−３０℃）において放電または充電する場合における電流および電圧の変化を示すものである。具体的には、４５Ａで約６０ｓ放電させた場合、第２電池Ｂ２から放電される電流（約３５Ａ）が、第１電池Ｂ１から放電される電流（約１５Ａ）よりも大きいことが分かる。すなわち、第１電池Ｂ１は、極低温において放電抵抗が大きく、放電可能な電流が、第２電池Ｂ２と比較して小さくなる。さらに、第１電池Ｂ１および第２電池Ｂ２は、極低温において３００Ａで約１ｓ放電させた場合も、第２電池Ｂ２から放電される電流（約２３０Ａ）が、第１電池Ｂ１から放電される電流（７０Ａ）よりも大きいことが分かる。一方、第１電池Ｂ１および第２電池Ｂ２は、極低温において８０Ａで充電した場合、第１電池Ｂ１に流れる電流が、第２電池Ｂ２に流れる電流よりも大きいことを示している。

以上より、第１電池Ｂ１は、極低温において、放電時に流れる電流が第２電池Ｂ２よりも小さく、外部負荷（例えば、スタータＳ）に対して十分な電力を供給できないが、充電時に流れる電流は第２電池Ｂ２より大きいため、充電は可能である。一方、第２電池Ｂ２は、極低温において、放電時に流せる電流は第１電池Ｂ１より大きいが、充電時に流せる電流は第１電池Ｂ１より小さいため、充電は難しい。そのため、車両の始動用の電源としてリチウムイオン電池を用いる場合、極低温における放電能力が劣ることから、極低温においも、リチウムイオン電池を車両の始動用の電源として用いるためには、並列接続するリチウムイオン電池の数を増やす必要があり、電源装置１の重量が増すという課題がある。

図４は、第１電池Ｂ１が含む電池セルの抵抗値（充電抵抗、放電抵抗）を示すものである。第１電池Ｂ１が含む電池セルは、極低温である周囲温度：−３０℃における抵抗が、充電時および放電時ともに、周囲温度：２５℃における抵抗と比較して、１５倍以上となる。よって、第１電池Ｂ１が含む電池セルは、周囲温度：−１０℃であれば、抵抗値の上昇が限定的であり（周囲温度が２５℃である場合の抵抗と比較して３倍程度）、極低温下において、第１電池Ｂ１の温度を、約２０℃を短時間で上昇させることができれば、車両の始動用の電源（すなわち、スタータＳの電源）として使用可能な特性であることを示している。

図３および図４に示した第１電池Ｂ１および第２電池Ｂ２の特性を踏まえ、本実施形態では、制御部１０１は、車両のエンジンスタートボタンが押下されてエンジンＥの始動が指示されると、温度センサ１０３により計測される第１電池Ｂ１の温度が所定温度Ｔ１に達するまで、第１電池Ｂ１の昇温処理（第１処理の一例）を実行し、第１電池Ｂ１の温度が所定温度Ｔ１に達した場合、少なくとも第１電池Ｂ１からスタータＳに電力を供給する。ここで、所定温度Ｔ１は、第１電池Ｂ１を放電させた場合に、短時間（本実施形態では、スタータＳの始動に要する時間より短い時間）で、当該第１電池Ｂ１の電池電圧が所定の使用許容電圧範囲の下限の電圧に達しない温度（例えば、−１０℃）である。所定の使用許容電圧範囲は、第１電池Ｂ１の使用が許可される放電側の電圧範囲である。

前記した昇温処理は、第１スイッチＳＷ１を切り換えて放電負荷１０２と第１電池Ｂ１を接続して当該第１電池Ｂ１に蓄えられた電力を放電させ、かつ第１電池Ｂ１の電池電圧が第１所定電圧Ｖ１以下となった場合、第１スイッチＳＷ１を切り換えて第１電池Ｂ１を放電負荷１０２の接続を切断した後、第２スイッチＳＷ２を切り換えて第１電池Ｂ１と第２電池Ｂ２とを並列接続して当該第２電池Ｂ２から第１電池Ｂ１へ電力を供給して、第１電池Ｂ１の電池電圧が第２所定電圧Ｖ２に達するまで（若しくは、第２電池Ｂ２から第１電池Ｂ１に流れる電流が所定の電流値以下、または、所定の時間に達するまで）当該第１電池Ｂ１を充電する処理である。ここで、第１所定電圧Ｖ１は、所定の使用許容電圧範囲内の電圧である。本実施形態では、第１所定電圧Ｖ１は、所定の使用許容電圧範囲の放電側の下限の電圧である。また、第２所定電圧Ｖ２は、所定の使用許容電圧範囲内の電圧であり、第１所定電圧Ｖ１より高い電圧である。

上述の昇温処理によれば、第１電池Ｂ１から放電負荷１０２への放電による当該第１電池Ｂ１の内部発熱、および第２電池Ｂ２による第１電池Ｂ１の充電を行うことによる第１電池Ｂ１の内部発熱により、当該第１電池Ｂ１が含む電池セルの内部を効率的に温めることが可能となる、充電と放電を繰り返すことで、短時間で温度を上昇させることができる。その結果、第１電池Ｂ１が充分な放電能力を実現可能な温度まで短時間で上昇させることができ、リチウムイオン電池を、極低温の環境下においても、車両の始動用の電源として使用することができる。また、上述の昇温処理によれば、スタータＳの電源としてリチウムイオン電池を用いる場合に、当該リチウムイオン電池の電池容量を増やしたり、当該リチウムイオン電池の並列数を増やしたりしなくても、極低温において、スタータＳを始動させることができるので、車両用の電源が大型化することを防止できる。

次に、図５を用いて、本実施形態にかかる電源装置１における第１電池Ｂ１の昇温処理の一例について説明する。図５（ａ）は、第１の実施形態にかかる電源装置における昇温処理時における第１電池の電池電圧、電流、および温度の変化の一例を示す図である。図５（ｂ）は、第１の実施形態にかかる電源装置における昇温処理時の第２電池の電池電圧および電流の変化の一例を示す図である。

制御部１０１は、エンジンＥの始動が指示されると、まず、図５（ａ）に示すように、第１スイッチＳＷ１をオンして第１電池Ｂ１と放電負荷１０２を接続し、第１電池Ｂ１に蓄電された電力を放電負荷１０２に放電して、第１電池Ｂ１を自己発熱させる。その後、制御部１０１は、図５（ａ）に示すように、第１電池Ｂ１の電池電圧が第１所定電圧Ｖ１（例えば、９Ｖ）以下になるまで、第１電池Ｂ１から放電負荷１０２への放電を継続する。

その後、第１電池Ｂ１の電池電圧が第１所定電圧Ｖ１以下になると、制御部１０１は、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、第１スイッチＳＷ１をオフに切り換えかつ第２スイッチＳＷ２をオンに切り換えて第１電池Ｂ１と第２電池Ｂ２とを並列接続し、第１電池Ｂ１に対して第２電池Ｂ２から電力を供給して当該第１電池Ｂ１を充電する。その後、制御部１０１は、図５（ａ）に示すように、第１電池Ｂ１の電池電圧が第２所定電圧Ｖ２（例えば、１２．５Ｖ）に達するまで、第１電池Ｂ１に対する第２電池Ｂ２からの電力の供給を継続する。その後、第１電池Ｂ１の電池電圧が第２所定電圧Ｖ２に達すると、制御部１０１は、第２スイッチＳＷ２をオフに切り換えて第１電池Ｂ１と第２電池Ｂ２との並列接続を切断するとともに、再度、第１スイッチＳＷ１をオンに切り換えて第１電池Ｂ１に蓄電された電力を放電負荷１０２に放電する。制御部１０１は、図５（ａ）に示すように、第１電池Ｂ１の温度Ｔが所定温度Ｔ１（例えば、−１０℃）に達するまで、以上の昇温処理を繰り返す。すなわち、昇温処理は、第１電池Ｂ１の電池電圧が第２所定電圧Ｖ２に到達した後、第２スイッチＳＷ２を切り換えて第１電池Ｂ１と第２電池Ｂ２の接続を切断し、第１電池Ｂ１の温度が所定温度Ｔ１に達するまで、第１電池Ｂ１に蓄えられた電力の放電および第１電池Ｂ１の充電を繰り返す。

次に、図６を用いて、本実施形態にかかる電源装置１における第１電池Ｂ１の昇温処理の流れの一例について説明する。図６は、第１の実施形態にかかる電源装置における第１電池Ｂ１の昇温処理の流れの一例を示すフローチャートである。

制御部１０１は、エンジンＥの始動が指示されると、第２スイッチＳＷ２をオフに切り換えて、第１電池Ｂ１と第２電池Ｂ２との並列接続を切断する（ステップＳ６０１）。次いで、制御部１０１は、温度センサ１０３を制御して第１電池Ｂ１の温度Ｔを計測する（ステップＳ６０２）。さらに、制御部１０１は、計測した第１電池Ｂ１の温度Ｔと、所定温度Ｔ１とを比較して、第１電池Ｂ１の温度Ｔが、所定温度Ｔ１以下であるか否かを判断する（ステップＳ６０２）。

制御部１０１は、第１電池Ｂ１の温度Ｔが、所定温度Ｔ１より高い場合（ステップＳ６０２：Ｎｏ）、第１電池Ｂ１および第２電池Ｂ２のうち少なくとも第１電池Ｂ１からスタータＳに対して電力を供給して、スタータＳを始動させる（ステップＳ６０４）。具体的には、制御部１０１は、第１電池Ｂ１のみからスタータＳに電力を供給する場合には、第２スイッチＳＷ２をオフに切り換えて第１電池Ｂ１と第２電池Ｂ２との並列接続を切断した状態で、第３スイッチＳＷ３をオンに切り換えて第１電池Ｂ１からスタータＳに電力を供給する。一方、制御部１０１は、第１電池および第２電池Ｂ２の両方からスタータＳに電力を供給する場合には、第２スイッチＳＷ２をオンに切り換えて第１電池Ｂ１と第２電池Ｂ２とを並列接続した状態で、第３スイッチＳＷ３をオンに切り換えて第１電池Ｂ１および第２電池Ｂ２の両方からスタータＳに電力を供給する。

一方、制御部１０１は、第１電池Ｂ１の温度Ｔが、所定温度Ｔ１以下である場合（ステップＳ６０２：Ｙｅｓ）、第１スイッチＳＷ１をオンに切り換えて第１電池Ｂ１と放電負荷１０２とを接続して、第１電池Ｂ１に蓄電された電力を放電負荷１０２に放電させて、当該第１電池Ｂ１を発熱させる（ステップＳ６０３）。さらに、本実施形態の一例として、放電負荷１０２にヒータを用いて、当該ヒータの発熱によっても、第１電池Ｂ１の温度を上昇させることも実施例である。これにより、第１電池Ｂ１の充放電によるセル内部の発熱に加えて、放電負荷１０２の発熱によっても、第１電池Ｂ１の温度を上昇させることができるので、より短時間で第１電池Ｂ１の温度を上昇させることができる。次いで、制御部１０１は、第１電池Ｂ１の電池電圧と第１所定電圧Ｖ１とを比較して、第１電池Ｂ１の電池電圧が第１所定電圧Ｖ１以下となったか否かを判断する（ステップＳ６０５）。

第１電池Ｂ１の電池電圧が第１所定電圧Ｖ１より高い場合（ステップＳ６０５：Ｎｏ）、制御部１０１は、ステップＳ６０３に戻り、第１電池Ｂ１に蓄電された電力の放電負荷１０２への放電を継続する。一方、第１電池Ｂ１の電池電圧が第１所定電圧Ｖ１以下である場合（ステップＳ６０５：Ｙｅｓ）、制御部１０１は、第１スイッチＳＷ１をオフに切り換えて第１電池Ｂ１と放電負荷１０２の接続を切断した後、第２スイッチＳＷ２をオンに切り換えて、第１電池Ｂ１と第２電池Ｂ２とを並列接続して、第２電池Ｂ２から第１電池Ｂ１に電力を供給して、第１電池Ｂ１を充電する（ステップＳ６０６）。

次いで、制御部１０１は、第１電池Ｂ１の電池電圧が第２所定電圧Ｖ２以上になったか否かを判断する（ステップＳ６０７）。又は、制御部１０１は、第２電池Ｂ２から第１電池Ｂ１に流れる電流である充電電流が、所定の電流値に収束したか否か、若しくは充電時間が所定の時間に到達したか否かを判断する。第１電池Ｂ１の電池電圧が第２所定電圧Ｖ２より低い場合（ステップＳ６０７：Ｎｏ）、制御部１０１は、ステップＳ６０６に戻り、第２電池Ｂ２から第１電池Ｂ１への電力の供給を継続する。

一方、第１電池Ｂ１の電池電圧が第２所定電圧Ｖ２以上である場合（ステップＳ６０７：Ｙｅｓ）、制御部１０１は、ステップＳ６０１に戻り、第２スイッチＳＷ２をオフに切り換えて、第１電池Ｂ１と第２電池Ｂ２との並列接続を切断する。制御部１０１は、第１電池Ｂ１の温度Ｔが所定温度Ｔ１より高くなるまで、以上の昇温処理を繰り返す。

このように、第１の実施形態にかかる電源システムによれば、リチウムイオン電池を、極低温においても、車両の始動用の電源として使用することができる。また、上述の昇温処理よれば、リチウムイオン電池と鉛電池を組み合わせた電源装置１だけでなく、第１電池Ｂ１をリチウムイオン組電池とし、第２電池Ｂ２もリチウムイオン組電池として組み合わせた電源装置１も、車両の電源として用い低温始動性を実現することが可能となり、軽量の車両用の電源を提供することが可能となる。また、キャパシタを鉛電池と並列接続した電源を電源装置１として、車両用電源として採用したシステムがあるが、キャパシタは、低温始動性には優れるものの、エネルギー密度が低いため、車両として必要となる電力量を確保しようとすると、電源の大型化を招くことが課題になっているが、第１電池Ｂ１および第２電池Ｂ２の両方をリチウムイオン組電池とし、前記昇温処理を行うことで、キャパシタを使った電源の課題を解決することが可能となる。

さらに、第２電池Ｂ２から第１電池Ｂ１に低温で充電を行う場合、一般的に、リチウムイオン電池の低温での充電は、電流値が制限される場合が多い。たとえば、負極に炭素系の材料を使用したリチウムイオン電池の場合、大電流で充電を行うと、Ｌｉが負極に析出し、電池内で内部短絡を発生する可能性が高くなるため、充電電流を制限して使用することになる。本実施形態においては、第１電池Ｂ１として負極にチタン酸リチウム（ＬＴＯ）を用いた電池を使用し、ＬＴＯが材料としてＬｉ析出電位に対して１．５Ｖの電位を持つため、低温においても大きな充電電流を流すことが可能となり、充放電の繰り返しによって、安全に電池を昇温できることを特徴としている。

（第２の実施形態）
本実施形態は、第１電池に対して、複数の放電負荷が接続されている例である。以下の説明では、第１の実施形態と同様の箇所については説明を省略する。

図７は、第２の実施形態にかかる電源システムの構成の一例を示す図である。図７に示すように、本実施形態にかかる電源システムの電源装置７００は、制御部１０１、第１電池Ｂ１、第２電池Ｂ２、温度センサ１０３、第２スイッチＳＷ２、および第３スイッチＳＷ３に加えて、並列接続された複数の放電負荷１０２ａ，１０２ｂと、当該放電負荷１０２ａ，１０２ｂそれぞれに設けられた第１スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂと、を有する。

本実施形態では、制御部１０１は、昇温処理を実行する際、複数の第１スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂをオンに切り換えて、並列接続された複数の放電負荷１０２と、第１電池Ｂ１と、を接続して、第１電池Ｂ１に蓄電された電力を、並列接続された複数の放電負荷１０２ａ，１０２ｂに対して放電する。これにより、第１電池Ｂ１に蓄電された電力を、１つの放電負荷１０２に対して放電する場合と比較して、放電負荷１０２ａ，１０２ｂが並列状態での抵抗が小さくなり、第１電池Ｂ１から流れる総放電電流が増加し、第１電池Ｂ１の温度上昇を加速させることができるので、車両の始動用の電源としての性能を向上させることができる。

第１電池Ｂ１の極低温での内部抵抗と放電負荷１０２の抵抗との比率は、２：１〜１：１０の範囲になると、放電負荷１０２ａ，１０２ｂへの電流を効率的に第１電池Ｂ１から引き出して、温度上昇を加速することが可能となるので、そのように、複数の放電負荷１０２ａ，１０２ｂを準備し、あるいは放電負荷１０２ａ，１０２ｂを並列接続することが好ましい。前述のように、第１電池Ｂ１を温めるヒータとして放電負荷１０２ａ，１０２ｂを使用する、あるいは、放電負荷１０２ａ，１０２ｂの一部をヒータとして使用することで、より効率的に、第１電池Ｂ１の温度を上昇させることが可能となる。

また、制御部１０１は、温度センサ１０３により検出された第１電池Ｂ１の温度が高くなるに従い、第１電池Ｂ１から放電する放電負荷１０２ａ，１０２ｂの並列接続数を増やすことで、放電負荷１０２ａ，１０２ｂの抵抗を下げて、第１電池Ｂ１から効率的に電流を引き出すことも可能となる。

例えば、制御部１０１は、温度センサ１０３により検出された第１電池Ｂ１の温度Ｔが−３０℃の場合、２つの第１スイッチＳＷ１のうち一方のみ（例えば、第１スイッチＳＷ１ａ）オンに切り換えて、１つの放電負荷１０２ａに対してのみ、第１電池Ｂ１に蓄電された電力を放電する。また、制御部１０１は、温度センサ１０３により検出された第１電池Ｂ１の温度Ｔが−２０℃になると、２つの第１スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂの両方をオンに切り換えて、並列接続された２つの放電負荷１０２ａ，１０２ｂに対して、第１電池Ｂ１に蓄電された電力を放電する。これにより、第１電池Ｂ１から放電負荷１０２に流れる電流が増大して、第１電池Ｂ１の温度を上昇させることができる。第１電池Ｂ１の電池電圧は、より短い時間で所定電圧Ｖ１まで下がるので、昇温処理が繰り返される周期が短くなるが、より短時間で第１電池Ｂ１の温度を上昇させることができる。

このように、第２の実施形態にかかる電源システムによれば、車両の冷間始動を短時間で実現できることになり、始動用の電源としての性能を向上させることができる。

以上説明したとおり、第１，２の実施形態によれば、リチウムイオン電池を、極低温においても、車両の始動用の電源として使用することができる。

１，７００ 電源装置
１０１ 制御部
１０２ 放電負荷
１０３ 温度センサ
Ｂ１ 第１電池
Ｂ２ 第２電池
ＳＷ１ 第１スイッチ
ＳＷ２ 第２スイッチ
ＳＷ３ 第３スイッチ
Ｄ 発電機
Ｅ エンジン
Ｈ 補機
Ｓ スタータ

Claims (9)

1. 第１負荷に電力を供給可能なリチウムイオン電池を有する第１電池と、
   前記第１電池と接続され、当該第１電池に蓄電された電力を放電させる放電負荷と、
   前記放電負荷と前記第１電池の接続と切断を切換可能な第１スイッチと、
   前記第１電池と並列接続される第２電池と、
   前記第１電池と前記第２電池の並列接続と切断を切換可能な第２スイッチと、
   前記第１電池の温度を計測する計測部と、
   前記第１電池の温度が所定温度に達するまで第１処理を実行し、前記第１電池の温度が前記所定温度に達した場合、少なくとも前記第１電池から前記第１負荷に電力を供給する制御部と、を備え、
   前記第１処理は、前記第１スイッチを切り換えて前記第１電池と前記放電負荷とを接続して前記第１電池に蓄えられた電力を放電させ、かつ前記第１電池の電池電圧が第１所定電圧以下となった場合、前記第１スイッチを切り換えて前記第１電池と前記放電負荷の接続を切断した後、前記第２スイッチを切り換えて前記第１電池と前記第２電池とを並列接続して前記第２電池から前記第１電池へ電力を供給して、前記第１電池の電池電圧が前記第１所定電圧より高い第２所定電圧に達するまで前記第１電池を充電する電源装置。
2. 前記第１処理は、前記第１電池の電池電圧が前記第２所定電圧に到達した後、前記第２スイッチを切り換えて前記第１電池と前記第２電池の接続を切断し、前記第１電池の温度が前記所定温度に達するまで、前記第１電池に蓄えられた電力の放電および前記第１電池の充電を繰り返す請求項１に記載の電源装置。
3. 並列接続された複数の前記放電負荷を備える請求項１に記載の電源装置。
4. 前記制御部は、前記第１電池の温度が前記所定温度に達した場合、前記第２スイッチを切り換えて前記第１電池と前記第２電池とを並列接続して、前記第１電池および前記第２電池の両方から前記第１負荷に電力に供給する請求項１に記載の電源装置。
5. 前記放電負荷は、前記第１電池から放電される電力によって発熱して当該第１電池を温めることが可能なヒータである請求項１に記載の電源装置。
6. 前記第２電池は、前記第１電池よりも容量が大きい電池である請求項１に記載の電源装置。
7. 前記第１負荷は、車両のエンジンを始動させるスタータである請求項１に記載の電源装置。
8. 前記第２電池は、鉛電池またはリチウムイオン電池による組電池である請求項１に記載の電源装置。
9. 前記第１電池は、チタン酸リチウムを負極とするリチウムイオン電池を有する請求項１に記載の電源装置。

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