JP2009118729A - 車両用蓄電手段の加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電手段を過加熱することなく速やかに加熱昇温させることができる車両用蓄電手段の加熱装置を提供する。
【解決手段】負の温度抵抗特性を有し、通電により発熱する抵抗体３２１を設け、抵抗体３２１を二次電池３と熱的に接触させ、抵抗体３２１の発熱により二次電池３が加熱されるように構成するとともに、抵抗体３２１を、予め定めた基準温度を上回ると電気抵抗値が急激に減少するように構成する。これにより、低温時には抵抗体３２１の発熱量が増加して二次電池３へ伝達される熱量も大きくなるので、二次電池３を速やかに加熱昇温させることが可能となる。そして、昇温時には抵抗体３２１の発熱量が低下して二次電池３へ伝達される熱量も小さくなるため、二次電池３の過加熱を抑制することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載され、充電されて蓄電可能な蓄電手段を加熱する車両用蓄電手段の加熱装置に関する。

一般に、蓄電池は、温度が低下すると抵抗が増加し、放電容量が低下するため、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車等の走行用駆動源として用いた場合、寒冷期において極端に効率が悪くなるという問題がある。このため、従来から、ヒータや蓄電池の内部抵抗を利用した発熱により、低温時に蓄電池を暖機する技術が種々提案されている。

例えば、特許文献１には、蓄電池と補機との間で充放電を繰り返すことで、蓄電池の内部抵抗のジュール損（発熱）による暖機を行う技術が開示されている。
特開２００６−１７４５９６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、そもそも蓄電池の内部抵抗は極力小さくなるように設計されているため、充放電を繰り返しても大きな発熱が得られず、昇温に時間がかかるという問題がある。一方、内部抵抗を大きく設計すると、蓄電池が過加熱されてしまい、常温での通常運転時における効率悪化や熱暴走が懸念される。

本発明は、上記点に鑑み、蓄電手段を過加熱することなく速やかに加熱昇温させることができる車両用蓄電手段の加熱装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、負の温度抵抗特性を有し、通電により発熱する抵抗体（３２１）を備え、抵抗体（３２１）は蓄電手段（３）と熱的に接触しており、抵抗体（３２１）の発熱により蓄電手段（３）が加熱されるように構成されており、抵抗体（３２１）は、予め定めた基準温度を上回ると電気抵抗値が急激に減少するように構成されていることを特徴としている。

負の温度抵抗特性を有する、すなわち温度が高くなるにつれて電気抵抗が小さくなる抵抗体（３２１）は、低温時には電気抵抗が大きくなるため、ジュール損が増大し発熱量が増加するが、高温時には電気抵抗が小さくなるため、ジュール損が減少し発熱量も低下する。したがって、蓄電手段（３）を加熱するために負の温度特性を有する抵抗体（３２１）を用いることで、低温時には抵抗体（３２１）の発熱量が増加して蓄電手段（３）へ伝達される熱量も大きくなるので、蓄電手段（３）を速やかに加熱昇温させることが可能となる。そして、昇温時には抵抗体（３２１）の発熱量が低下して蓄電手段（３）へ伝達される熱量も小さくなるため、蓄電手段（３）の過加熱を抑制することが可能となる。

また、請求項２に記載の発明では、蓄電手段（３Ａ、３Ｂ）および抵抗体（３２１）を有する蓄電ユニット（３０Ａ、３０Ｂ）を、少なくとも２つ備えることを特徴としている。これによれば、異なる蓄電ユニット（３０Ａ、３０Ｂ）の蓄電手段（３Ａ、３Ｂ）間で充放電を繰り返すことで、抵抗体（３２１）を発熱させて蓄電手段（３Ａ、３Ｂ）を加熱することができる。

また、請求項３に記載の発明では、蓄電手段（３Ａ、３Ｂ）を有する第１、第２蓄電ユニット（３０Ａ、３０Ｂ）を備え、第１、第２蓄電ユニット（３０Ａ、３０Ｂ）のうち、第１蓄電ユニット（３０Ａ）にのみ、抵抗体（３２１）が設けられていることを特徴としている。

これによれば、異なる蓄電ユニット（３０Ａ、３０Ｂ）の蓄電手段（３Ａ、３Ｂ）間で充放電を繰り返すことで、抵抗体（３２１）を発熱させて蓄電手段（３Ａ、３Ｂ）を加熱することができる。このとき、第２蓄電手段（３０Ｂ）には抵抗体（３２１）を設ける必要がないため、車両が低温始動するために必要な電力をより確実に供給でき、かつ部品点数を低減することができる。

なお、本発明における「蓄電手段（３Ａ、３Ｂ）を有する第１、第２蓄電ユニット（３０Ａ、３０Ｂ）を備え」とは、蓄電手段（３Ａ）を有する第１蓄電ユニット（３０Ａ）、および蓄電手段（３Ｂ）を有する第２蓄電ユニット（３０Ｂ）を１つずつ備えることのみを意味するものではなく、第１蓄電ユニット（３０Ａ）および第２蓄電ユニット（３０Ｂ）を少なくとも１つずつ備えることを意味するものであり、例えば、１つの第１蓄電ユニット（３０Ａ）と２つの第２蓄電ユニット（３０Ｂ）とを備えていてもよい。

また、請求項４に記載の発明では、第２蓄電ユニット（３０Ｂ）は、蓄電手段（３Ｂ）に対して並列接続され、電力を供給されることによって発熱する発熱体（３８）を有しており、発熱体（３８）の発熱により蓄電手段（３Ｂ）が加熱されるように構成されていることを特徴としている。これによれば、第２蓄電ユニット（３０Ｂ）の蓄電手段（３Ｂ）を早期に加熱することができる。

また、請求項５に記載の発明では、蓄電手段（３）と熱的に接触し、通電により発熱することで蓄電手段（３）を加熱する抵抗体（３２１）と、抵抗体に対して並列接続され、電流の導通と遮断とを選択可能な導通遮断選択手段（４１）とを備え、抵抗体（３２１）は、予め定めた基準温度を上回ると電気抵抗値が急激に減少するように構成されていることを特徴としている。

負の温度抵抗特性を有する、すなわち温度が高くなるにつれて電気抵抗が小さくなる抵抗体（３２１）は、低温時には電気抵抗が大きくなるため、ジュール損が増大し発熱量が増加するが、高温時には電気抵抗が小さくなるため、ジュール損が減少し発熱量も低下する。したがって、蓄電手段（３）を加熱するために負の温度特性を有する抵抗体（３２１）を用いることで、低温時には抵抗体（３２１）の発熱量が増加して蓄電手段（３）へ伝達される熱量も大きくなるので、蓄電手段（３）を速やかに加熱昇温させることが可能となる。そして、昇温時には抵抗体（３２１）の発熱量が低下して蓄電手段（３）へ伝達される熱量も小さくなるため、蓄電手段（３）の過加熱を抑制することが可能となる。

また、電流の導通と遮断とを選択可能な導通遮断選択手段（４１）を設けることで、蓄電手段（３）の放電時には導通遮断選択手段（４１）に電流を導通させ、蓄電手段（３）の充電時には導通遮断選択手段（４１）に流れる電流を遮断するように、導通遮断選択手段（４１）を構成することができる。

これにより、蓄電手段（３）の放電時に、蓄電手段（３）および抵抗体（３２１）が低温である場合、導通遮断選択手段（４１）に電流が流れるので、抵抗体（３２１）に電流が流れることにより外部機器への放電能力が低下することを抑制できる。一方、蓄電手段（３）の充電時に、蓄電手段（３）および抵抗体（３２１）が低温である場合、導通遮断選択手段（４１）に電流が流れず、抵抗体（３２１）のみに電流が流れるので、蓄電手段（３）の暖機を行うことができる。

また、蓄電手段（３）の放電時に、蓄電手段（３）および抵抗体（３２１）が高温である場合、抵抗値が低下した抵抗体（３２１）および導通遮断選択手段（４１）に電流が流れるので、外部機器への放電を良好に行うことができる。一方、蓄電手段（３）の充電時に、蓄電手段（３）および抵抗体（３２１）が高温である場合、導通遮断選択手段（４１）に電流が流れず、抵抗体（３２１）のみに電流が流れるが、抵抗体（３２１）の抵抗値が低下しており、発熱量が小さいので、蓄電手段（３）の充電容量を確保することができる。

また、請求項６に記載の発明では、導通遮断選択手段は、電流の導通と遮断とを切り替えるスイッチ（４０）であり、蓄電手段（３）の温度を検出する蓄電側温度検出手段（７）と、スイッチ（４０）の開閉制御を行う制御手段（１００）とを備え、制御手段（１００）は、充電時かつ蓄電側温度検出手段（７）により検出された蓄電手段（３）の温度が予め定めた基準温度以下の場合に、スイッチ（４０）を切り替えて電流を遮断することを特徴としている。

これによれば、充電時かつ蓄電手段（３）が基準温度以下の低温の場合には、蓄電手段（３）の暖機を行うことができるとともに、蓄電手段（３）が基準温度を上回る高温の場合には、蓄電手段（３）の暖機を終了し過加熱を防止することができる。また、蓄電手段（３）の放電時にはスイッチ（４０）が導通しており電流が流れるため、外部機器への放電能力が低下することを抑制できる。

また、請求項７に記載の発明では、抵抗体（３２１）の抵抗値を検出する抵抗値検出手段（７０）を備えることを特徴としている。

これによれば、蓄電手段（３）の温度が低温、かつ抵抗体（３２１）の抵抗値が低い場合に、蓄電手段（３）の暖機を中断し、本来暖機電力として供給された電力が抵抗体（３２１）で消費されず蓄電手段（３）に過剰に流れ込むのを防止するように構成することができる。これにより、抵抗体（３２１）のみが加熱され抵抗値が低く、蓄電手段（３）の温度が低く充電容量が小さい場合に、蓄電手段（３）の過充電を抑制することができる。

また、請求項８に記載の発明では、抵抗値検出手段は、抵抗体（３２１）の温度を検出する抵抗体温度検出手段（７０）と、当該抵抗体温度検出手段（７０）により検出された抵抗体（３２１）の温度に基づいて当該抵抗体（３２１）の抵抗値を算出する抵抗値算出手段（Ｓ１７３）とを有して構成されていることを特徴としている。これによれば、抵抗体（３２１）の温度から抵抗値を間接的に検出することが可能となる。

また、請求項９に記載の発明のように、導電遮断選択手段は放電時には電流を導通させ、充電時に電流を遮断する向きに設置されたダイオード（４１）であってもよい。

また、請求項１０に記載の発明では、蓄電手段（３）の温度を検出する蓄電側温度検出手段（７）と、蓄電側温度検出手段（７）により検出された蓄電手段（３）の温度に基づいて、蓄電手段（３）に流れ得る最大電流値を算出した後、抵抗値検出手段（７０）により検出された抵抗体（３２１）の抵抗値と最大電流値とに基づいて、抵抗体（３２１）の最大発熱量を算出する最大発熱量算出手段（Ｓ１７４）と、蓄電手段（３）の授受可能な電力量に最大発熱量を加算する発熱量加算手段（Ｓ１７５）とを備えることを特徴としている。

これによれば、抵抗体（３２１）が消費する電力量を考慮して、充電時に蓄電手段（３）に送られる電力量を調整することができるので、蓄電手段（３）の暖機性を向上させることができるとともに、蓄電手段（３）に必要以上の電流が流れることを防止できるので、過電流による蓄電手段（３）の過充電を抑制することが可能となる。

また、請求項１１に記載の発明では、正の温度抵抗特性を有する正特性抵抗体（４２）が、抵抗体（３２１）に対して直列接続されていることを特徴としている。

正の温度抵抗特性を有する、すなわち温度が高くなるにつれて電気抵抗が大きくなる正特性抵抗体（４２）は、例えば電池の使用温度上限を下回る場合には、電気抵抗が内部抵抗の数パーセント以下であり、電池の使用温度上限を超える場合には電気抵抗が内部抵抗の数十倍に急増するように設定することで、蓄電手段（３）の使用温度範囲にある場合には電気抵抗が小さくなり、ジュール熱による損失が小さいので、正特性抵抗体（４２）が蓄電手段（３）の放電能力に与える影響は小さい、すなわち蓄電手段（３）の放電能力はほとんど低下しない。一方、正特性抵抗体（４２）は、蓄電手段（３）の使用温度範囲以上の高温になる場合には電気抵抗が大きくなり、正特性抵抗体（４２）を流れる電流が小さくなる。このため、正特性抵抗体（４２）に対して直列接続された蓄電手段（３）に流れる電流が小さくなるので、蓄電手段（３）の過加熱、および使用温度範囲以上の高温での使用を抑制することが可能となる。

また、請求項１２に記載の発明では、蓄電手段（３Ａ、３Ｂ）を有する複数の蓄電ユニット（３０Ａ、３０Ｂ）を備え、複数の蓄電ユニット（３０Ａ、３０Ｂ）のうち少なくとも１つの蓄電ユニット（３０Ａ、３０Ｂ）に、抵抗体（３２１）および導通遮断選択手段（４１）が設けられていることを特徴としている。これによれば、複数の蓄電手段（３Ａ、３Ｂ）を速やかに加熱昇温させることが可能となる。

また、請求項１３に記載の発明のように、負の温度抵抗特性を有するともに、通電により発熱する抵抗体（３２１）を備え、抵抗体（３２１）は予め定めた基準温度を上回ると電気抵抗値が急激に減少するように構成されており、蓄電手段（３）は、電気的に直列された複数のバッテリモジュール（３１）と、バッテリモジュール（３１）同士を電気的に接続する接続手段（３２）とにより構成されており、バッテリモジュール（３１）は、抵抗体（３２１）と熱的に接触しており、抵抗体（３２１）の発熱により加熱されるようになっていてもよい。

また、請求項１４に記載の発明では、接続手段（３２）には、当該接続手段（３２）と空気との熱伝達を促進する伝熱促進手段（４３）が設けられていることを特徴としている。

これによれば、伝熱促進手段（４３）により、外部機器の発する熱（例えば、燃料電池（１）の排熱、エンジンの排熱、車両の暖房熱等）を媒体（例えば空気）を介して回収し、蓄電手段（３）に伝達させることができる。このため、抵抗体（３２１）と併用して、外部機器の発する熱を蓄電手段（３）の暖機に利用することができるので、蓄電手段（３）を速やかに加熱昇温させることが可能となる。

また、請求項１５に記載の発明では、抵抗体（３２１）は、遷移金属酸化物により構成される半導体であることを特徴としている。これによれば、抵抗体（３２１）として、例えばＮＴＣサーミスタやＣＴＲサーミスタを採用することができる。

また、請求項１６に記載の発明では、抵抗体（３２１）は、導電物質および絶縁物質で構成される複合材料であることを特徴としている。これによれば、抵抗体（３２１）として、例えば高熱膨張性の導電物質および低熱膨張性の絶縁物質で構成された複合材料からなり、２つの物質の熱膨張差を利用した負の温度抵抗特性を有するものを採用することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図３に基づいて説明する。本実施形態は、本発明を燃料電池を電源として走行する電気自動車（燃料電池車両）に適用した実施例である。

図１は、本第１実施形態の燃料電池システムの概念図である。図１に示すように、本実施形態の燃料電池システムは、水素と酸素との電気化学反応を利用して電力を発生する燃料電池１を備えている。本実施形態では燃料電池１として固体高分子型燃料電池を用いており、基本単位となる燃料電池セルが複数積層されて構成されている。

燃料電池１では、以下の水素と酸素の電気化学反応が起こり電気エネルギーが発生する。

アノード（水素極）Ｈ₂→２Ｈ⁺＋２ｅ^-
カソード（酸素極）２Ｈ⁺＋１／２Ｏ₂＋２ｅ^-→Ｈ₂Ｏ
全体 Ｈ₂＋１／２Ｏ₂→Ｈ₂Ｏ
燃料電池１と二次電池３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２を介して電気的に接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ２は、燃料電池１から二次電池３あるいは二次電池３から燃料電池１への電力の流れをコントロールする。ＤＣ−ＤＣコンバータ２は昇降圧チョッパ回路で、燃料電池１で発生した電力を二次電池３に充電したり、二次電池３に蓄えられた電力を燃料電池１や走行用インバータ４に供給することができる装置である。ＤＣ−ＤＣコンバータ２は電圧の大きさに関わらず双方向に電力のやり取りが可能となっている。

二次電池３は、燃料電池１から供給された電気エネルギーを蓄えると共に、蓄えた電気エネルギーを各種の電気負荷に供給するものであり、例えばニッケル水素電池やリチウムイオン電池等を用いることができる。

燃料電池１とＤＣ−ＤＣコンバータ２の間に走行用インバータ４が接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ２を経由した燃料電池１からの電力あるいは二次電池３からの電力が走行用インバータ４へ供給される。なお、走行用インバータ４はＤＣ−ＤＣコンバータ２と二次電池３の間に接続してもよい。

走行用インバータ４は、走行用モータ５を駆動させたりあるいは電力を回生させるためのインバータである。本実施形態の走行用インバータ４は３相インバータであり、３相の交流電力を走行用モータ５に供給し、走行用モータ５を回転させることで燃料電池車両を走行させる。

また、燃料電池１の発電時に余った電力を二次電池３に蓄えることができる。二次電池３は回生ブレーキなどによって回生された電力を蓄えることができるため、効率的な車両システムとすることができる。通常、二次電池３は最適な充電状態に充電されている。本実施形態では、二次電池３から走行用インバータ４に電力供給できるように構成されており、例えば急加速時などに急激に大きな電力が必要な場合に、燃料電池１からだけでなく二次電池３からも電力を引き出して走行用インバータ４に供給することで対応することができる。

さらに燃料電池１とＤＣ−ＤＣコンバータ２との間には、燃料電池１の酸素極に酸素ガス（空気）を供給する圧縮機（図示せず）を駆動する補機としての圧縮機用モータ６１を作動させるための圧縮機用インバータ６２が接続されている。図示を省略しているが、燃料電池１とＤＣ−ＤＣコンバータ２との間には、燃料電池１を冷却する冷却水を循環させるウォータポンプを作動させるためのウォータポンプ用インバータも接続されている。また、二次電池３には、二次電池３の温度を検出するための温度センサ７が設けられている。圧縮機モータ６１には、燃料電池１から電力供給されるとともに、燃料電池１の起動時等には、二次電池３からも電力供給される。

図２は、本第１実施形態における二次電池３を示す分解斜視図である。図２に示すように、本実施形態の二次電池３は、電気的に直列接続された複数のバッテリモジュール３１を備えている。各バッテリモジュール３１の端面上には、バッテリモジュール３１へと電流の入出力を行うための端子３１１が形成されている。このバッテリモジュール３１の端子３１１を互いに接続するため、隣接するバッテリモジュール３１間には、バスバー３２が配置されている。バスバー３２が複数のバッテリモジュール３１のそれぞれの端子３１１に接続されることにより、二次電池３ではバッテリモジュール３１が電気的に直列接続されている。

バスバー３２は、負の温度抵抗特性、すなわち温度が上昇するにつれて抵抗値が小さくなり、かつ温度が予め定めた基準温度（以下、ＣＴＲ基準温度いう）より低下すると抵抗値が急激に増大する抵抗体３２１を備えている。抵抗体３２１は、遷移金属酸化物により構成される半導体であって、本実施形態では、氷点下（０℃以下）になると抵抗値が急激に増大するＣＴＲサーミスタを用いている。抵抗体３２１は板状に形成されているとともに、その両面にはバッテリモジュール３１と抵抗体３２１との間で熱の授受を行う集電伝熱板３２２が配設されている。そして、抵抗体３２１に通電した際に発生する熱（ジュール損）が、集電伝熱板３２２を介してバッテリモジュール３１に伝わるようになっている。なお、集電伝熱板３２２とバッテリモジュール３１の間は電気的に絶縁されていてもよい。

図１に戻り、燃料電池システムには、各種制御を行う制御手段としての制御部（ＥＣＵ）１００が設けられている。制御部１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを備えた周知のマイクロコンピュータによって構成され、ＲＯＭなどに記憶されたプログラムに従って各種演算などの処理を実行する。制御部１００には、各種負荷からの要求電力信号、温度センサ７からの温度信号等が入力される。また、制御部１００は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２、インバータ４、６２等に制御信号を出力するように構成されている。

次に、本実施形態の二次電池暖機制御を図３に基づいて説明する。図３は、制御部１００がＲＯＭ等に格納されたプログラムにしたがって行う二次電池暖機制御の流れを示すフローチャートである。

まず、温度センサ７で二次電池３の温度Ｔ_Ｂを検出するとともに、二次電池３の充電状態ＳＯＣを検出する（Ｓ１１０）。次に、二次電池温度Ｔ_Ｂが基準温度Ｔ_Ｌ以上になっているか否かを判定する（Ｓ１２０）。「基準温度Ｔ_Ｌ」は、二次電池３の充放電性能が低下すると推定される下限温度であり、任意に設定できる値である。本実施形態では、基準温度Ｔ_Ｌを０℃に設定している。

Ｓ１２０の判定処理の結果、二次電池温度Ｔ_Ｂが基準温度Ｔ_Ｌ以上になっていると判定された場合は（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、二次電池３の暖機は必要ないと判断できるので、通常の走行を開始させる（Ｓ１３０）。

一方、Ｓ１２０の判定処理の結果、二次電池温度Ｔ_Ｂが基準温度Ｔ_Ｌ以上になっていないと判定された場合は（Ｓ１２０：ＮＯ）、二次電池３の暖機が必要であると判断できるので、二次電池暖機モードを開始し、Ｓ１１０で検出された二次電池温度Ｔ_Ｂに応じた二次電池３の充放電パターンを設定する（Ｓ１４０）。

二次電池暖機モードでは、まず二次電池３により補機類（圧縮機モータ６１、図示しないウォータポンプ等）を始動させる（Ｓ１５０）。続いて、燃料電池１での発電が開始されたか否かを判定する（Ｓ１６０）。

Ｓ１６０での判定処理の結果、燃料電池１での発電が開始されていないと判断された場合は（Ｓ１６０：ＮＯ）、Ｓ１５０に戻り、一方、燃料電池１での発電が開始されたと判断された場合は（Ｓ１６０：ＹＥＳ）、燃料電池１により補機を作動し、当該燃料電池車両の走行を開始させる（Ｓ１７０）。

続いて、燃料電池１と二次電池３との間、および補機と二次電池３との間で、Ｓ１４０で設定された充放電パターンでパルス充放電を繰り返す（Ｓ１８０）。これにより、抵抗体３２１に電流が流れ、通電時に発生する熱（ジュール損）により抵抗体３２１の温度が上昇するため、抵抗体３２１と熱的に接触している二次電池３が加熱される。

次に、再び二次電池温度Ｔ_Ｂが基準温度Ｔ_Ｌ以上になっているか否かを判定する（Ｓ１９０）。Ｓ１９０での判定処理の結果、二次電池温度Ｔ_Ｂが基準温度Ｔ_Ｌ以上になっていないと判定された場合は（Ｓ１９０：ＮＯ）、二次電池３の暖機を続ける必要があると判断できるので、Ｓ１８０に戻る。一方、二次電池温度Ｔ_Ｂが基準温度Ｔ_Ｌ以上になっていると判定された場合は（Ｓ１９０：ＹＥＳ）、二次電池３の暖機を終了してもよいと判断できるので、二次電池暖機モードを終了し、通常の走行を開始させる（Ｓ１３０）。

以上説明したように、負の温度抵抗特性を有する抵抗体３２１は、低温時には電気抵抗が大きくなるため、ジュール損が増大し発熱量が増加するが、高温時には電気抵抗が小さくなるため、ジュール損が減少し発熱量も低下する。したがって、二次電池３を加熱するために当該抵抗体３２１を用いることで、低温時には抵抗体３２１の発熱量が増加して二次電池３へ伝達される熱量も大きくなるので、二次電池３を速やかに暖機することが可能となる。そして、昇温時には抵抗体３２１の発熱量が低下して二次電池３への熱の伝達が抑えられるため、二次電池３の過加熱を抑制することが可能となる。

また、抵抗体３２１として、予め定めた基準温度以下で電気抵抗値が急激に増大するＣＴＲサーミスタを用いることで、例えば温度が０℃を上回ると抵抗体３２１の電気抵抗値を急激に減少させることができ、ジュール損による発熱も急激に抑えられるため、二次電池３の過加熱をより確実に抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図４に基づいて説明する。以下、上記第１実施形態と同様の部分は同一の符号を付して説明を省略する。

図４は、本第２実施形態における二次電池３のバッテリモジュール３１を示す透過斜視図である。図４に示すように、本実施形態の二次電池３のバッテリモジュール３１は、シート上の複数の電極板３３をセパレータ３４によって絶縁状態として相互に重ねて構成された積層電極体３５と、積層電極体３５を挟むように配置された一対の集電体３６とを有している。なお、積層電極体３５には電解液が含浸あるいは注入されている。

より詳細には、集電電極体３５において、正極となる電極板（以下、正極板３３１という）と負極となる電極板（以下、負極板３３２という）とが交互に重なった状態となっている。また、正極板３３１の端部は、一括して一方の集電体（以下、正極集電体３６１という）に接続されている。そして、負極板３３２の端部は、一括して他方の集電体（以下、負極集電体３６２という）に接続されている。この結果、全ての正極板３３１と正極集電体３６１とが電気的に接続された状態となり、全ての負極板３３２と負極集電体３６２とが電気的に接続された状態となる。

本第２実施形態では、抵抗体３２１は、集電体３６と端子板３７の間に配置されている。抵抗体３２１は、集電体３６と熱的に接触しており、抵抗体３２１に通電した際に発生する熱（ジュール損）が、集電体３６を介して電解液に伝達するようになっている。このように、抵抗体３２１を二次電池３のバッテリモジュール３１内に配置することで、電解液を直接加熱することができるので、二次電池３をより早期に昇温させることができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図５および図６に基づいて説明する。以下、上記第１実施形態と同様の部分は同一の符号を付して説明を省略する。

図５は、本第３実施形態の燃料電池システムの概念図である。図５に示すように、本実施形態には、二次電池３と温度センサ７とからなる２つの二次電池ユニット３０Ａ、３０Ｂが設けられている。すなわち、本実施形態の燃料電池システムは、第１二次電池３Ａと第１温度センサ７Ａとを有する第１二次電池ユニット３Ａ、および第２二次電池３Ｂと第２温度センサ７Ｂとを有する第２二次電池ユニット３Ｂを備えている。第１、第２二次電池ユニット３Ａ、３Ｂは、並列接続されている。

第１二次電池３Ａは第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２Ａを介して燃料電池１に電気的に接続されており、第２二次電池３Ｂは第２ＤＣ−ＤＣコンバータ２Ｂを介して燃料電池１に電気的に接続されている。そして、燃料電池１の両電極と第１、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ２Ａ、２Ｂとを結ぶ電流経路上には、燃料電池１と第１、第２二次電池３Ａ、３Ｂとの間を電気的に開閉可能な第１スイッチ８ａおよび第２スイッチ８ｂが設けられている。

次に、本実施形態の二次電池暖機制御を図６に基づいて説明する。図６は、本第３実施形態の二次電池暖機制御の流れを示すフローチャートである。

まず、第１スイッチ８ａおよび第２スイッチ８ｂを閉状態（オン）にし（Ｓ１００）、第１温度センサ７Ａで第１二次電池３Ａの温度Ｔ_Ｂ１を検出するとともに、第２温度センサ７Ｂで第２二次電池３Ｂの温度Ｔ_Ｂ２を検出し、さらに各二次電池３Ａ、３Ｂの充電状態ＳＯＣを検出する（Ｓ１１１）。

次に、第１二次電池温度Ｔ_Ｂ１および第２二次電池Ｔ_Ｂ２が、ともに基準温度Ｔ_Ｌ以上になっているか否かを判定する（Ｓ１２１）。Ｓ１２０の判定処理の結果、第１、第２二次電池温度Ｔ_Ｂ１、Ｔ_Ｂ２がともに基準温度Ｔ_Ｌ以上になっていると判定された場合は（Ｓ１２１：ＹＥＳ）、二次電池３Ａ、３Ｂの暖機は必要ないと判断できるので、通常の走行を開始させる（Ｓ１３０）。

一方、Ｓ１２１の判定処理の結果、第１、第２二次電池温度Ｔ_Ｂ１、Ｔ_Ｂ２が、ともに基準温度Ｔ_Ｌ以上になっていない、すなわち第１、第２二次電池温度Ｔ_Ｂ１、Ｔ_Ｂ２のうち少なくとも一方が基準温度Ｔ_Ｌを下回っていると判定された場合は（Ｓ１２１：ＮＯ）、二次電池３Ａ、３Ｂの暖機が必要であると判断できるので、二次電池暖機モードを開始し、Ｓ１１１で検出された第１、第２二次電池温度Ｔ_Ｂ１、Ｔ_Ｂ２に応じた二次電池３Ａ、３Ｂの充放電パターンを設定する（Ｓ１４０）。

二次電池暖機モードでは、まず第１、第２二次電池３Ａ、３Ｂにより補機類（圧縮機モータ６１、ウォータポンプ等）を始動させる（Ｓ１５１）。続いて、燃料電池１での発電が開始されたか否かを判定する（Ｓ１６０）。

Ｓ１６０での判定処理の結果、燃料電池１での発電が開始されていないと判断された場合は（Ｓ１６０：ＮＯ）、Ｓ１５１に戻り、一方、燃料電池１での発電が開始されたと判断された場合は（Ｓ１６０：ＹＥＳ）、燃料電池１により補機を作動し、当該燃料電池車両の走行を開始させる（Ｓ１７０）。

続いて、第１スイッチ８ａおよび第２スイッチ８ｂを開状態（オフ）にし（Ｓ１７１）、第１二次電池３Ａと第２二次電池３Ｂとの間でパルス充放電を繰り返す（Ｓ１８１）。これにより、各二次電池ユニット３０Ａ、３０Ｂの抵抗体３２１に電流が流れ、通電時に発生する熱（ジュール損）により抵抗体３２１の温度が上昇するため、抵抗体３２１と熱的に接触している二次電池３Ａ、３Ｂが加熱される。

次に、再び第１二次電池温度Ｔ_Ｂ１および第２二次電池Ｔ_Ｂ２が、ともに基準温度Ｔ_Ｌ以上になっているか否かを判定する（Ｓ１９１）。Ｓ１９１での判定処理の結果、第１、第２二次電池温度Ｔ_Ｂ１、Ｔ_Ｂ２が、ともに基準温度Ｔ_Ｌ以上になっていないと判定された場合は（Ｓ１９１：ＮＯ）、二次電池３Ａ、３Ｂの暖機を続ける必要があると判断できるので、Ｓ１８１に戻る。一方、第１、第２二次電池温度Ｔ_Ｂ１、Ｔ_Ｂ２が、ともに基準温度Ｔ_Ｌ以上になっていると判定された場合は（Ｓ１９１：ＹＥＳ）、二次電池３Ａ、３Ｂの暖機を終了してもよいと判断できるので、二次電池暖機モードを終了し、第１スイッチ８ａおよび第２スイッチ８ｂを閉状態（オン）にした後（Ｓ１９２）、通常の走行を開始させる（Ｓ１３０）。

以上説明したように、第１二次電池３Ａを有する第１二次電池ユニット３Ａと、第２二次電池３Ｂを有する第２二次電池ユニット３Ｂとを設けることで、第１、第２二次電池３Ａ、３Ｂ間で充放電を繰り返すことで、それぞれの二次電池ユニット３０Ａ、３０Ｂの抵抗体３２１を発熱させ、第１、第２二次電池３Ａ、３Ｂを加熱することができる。これにより、二次電池暖機モード中においても、燃料電池１で発電された電力を車両の走行のためにのみ使用することができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図７および図８に基づいて説明する。以下、上記第３実施形態と同様の部分は同一の符号を付して説明を省略し、上記第３実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図７は、本第４実施形態の燃料電池システムの概念図である。図７に示すように、本実施形態の燃料電池システムでは、第１、第２二次電池ユニット３０Ａ、３０Ｂのうち、第２二次電池ユニット３０Ｂには抵抗体３２１が設けられていない、すなわち第１二次電池ユニット３０Ａにのみ抵抗体３２１が設けられている。

図８は、本第４実施形態の二次電池暖機制御の流れを示すフローチャートである。図８に示すように、第１、第２二次電池３Ａ、３Ｂの充放電パターン設定（Ｓ１４０）の後で、第２二次電池３Ｂにより補機類（圧縮機モータ６１、ウォータポンプ等）を始動させる（Ｓ１５２）。ここで、低温時において、抵抗体３２１が設けられていない第２二次電池ユニット３０Ｂの第２二次電池３Ｂにより補機を始動するように構成することで、低温時の始動電力を確保することができる。さらに、第２二次電池ユニット３０Ｂには抵抗体３２１が設けられていないので、車両が低温始動するために必要な電力をより確実に供給でき、かつ部品点数を低減することができる。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について図９および図１０に基づいて説明する。以下、上記第４実施形態と同様の部分は同一の符号を付して説明を省略し、上記第４実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図９は、本第５実施形態の燃料電池システムの概念図である。図９に示すように、本実施形態の第２二次電池ユニット３０Ｂには、電力を供給されることによって発熱する電気ヒータ３８が設けられている。電気ヒータ３８は、第２二次電池３Ｂに対して並列接続されているとともに、第２二次電池３Ｂと熱的に接触している。このため、電気ヒータ３８の発熱により、第２二次電池３Ｂが加熱されるようになっている。また、第２二次電池ユニット３０Ｂには、電気ヒータ３８への電力の供給と停止とを切り替える第３スイッチ３９が設けられている。

図１０は、本第５実施形態の二次電池暖機制御の流れを示すフローチャートである。図１０に示すように、第１、第２二次電池温度Ｔ_Ｂ１、Ｔ_Ｂ２および各二次電池３Ａ、３Ｂの充電状態ＳＯＣの検出（Ｓ１１１）の前に、第１、第２スイッチ８ａ、８ｂを閉状態（オン）にするとともに、第３スイッチ３９を開状態（オフ）にし（Ｓ１０１）、電気ヒータ３８に電力が供給されないようにする。

また、燃料電池１により補機類を作動し、当該燃料電池車両の走行を開始させた（Ｓ１７０）後で、第１、第２スイッチ８ａ、８ｂを開状態（オフ）にするとともに、第３スイッチ３９を閉状態（オン）にし（Ｓ１７１）、電気ヒータ３８に電力が供給されるようにする。これにより、電気ヒータ３８が発熱するため、第２二次電池３Ｂを加熱することができる。

また、第１、第２二次電池温度Ｔ_Ｂ１、Ｔ_Ｂ２が、ともに基準温度Ｔ_Ｌ以上になっているか否かの判定処理Ｓ１９１の後で、第１、第２スイッチ８ａ、８ｂを閉状態（オン）にするとともに、第３スイッチ３９を開状態（オフ）にし（Ｓ１９３）、電気ヒータ３８に電力が供給されないようにする。これにより、電気ヒータ３８の発熱が停止するため、第２二次電池３Ｂへの加熱が停止される。

本実施形態では、第２二次電池ユニット３０Ｂに第２二次電池３Ｂを加熱する電気ヒータ３８を設けることで、二次電池暖機モードにおいて、第２二次電池３Ｂを早期に加熱することができる。

（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について図１１および図１２に基づいて説明する。本実施形態は、本発明を内燃機関およびモータジェネレータを走行用駆動源とするハイブリッド自動車に適用した実施例である。以下、上記第５実施形態と同様の部分は同一の符号を付して説明を省略し、上記第５実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図１１は、本第６実施形態のハイブリッド自動車の概念図である。図１１に示すように、ハイブリッド自動車は、走行用駆動源として内燃機関９１およびモータジェネレータ５を備えている。モータジェネレータ５には第１、第２二次電池３Ａ、３Ｂからインバータ４を介して給電される。

発電機９２は、第１、第２二次電池３Ａ、３Ｂの充電残量が所定値以下になったときに、内燃機関９１に駆動されて発電を行うようになっている。この発電機９２の発電電力は第１、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ２Ａ、２Ｂを介して第１、第２二次電池３Ａ、３Ｂに供給され、これにより第１、第２二次電池３Ａ、３Ｂの充電が行われる。

図１２は、本第６実施形態の二次電池暖機制御の流れを示すフローチャートである。図１２に示すように、第１、第２二次電池３Ａ、３Ｂの充放電パターン設定Ｓ１４０の後で、第２二次電池３Ｂから供給された電力により内燃機関９１のクランキングを開始し（Ｓ１５３）、内燃機関９１が始動したか否かを判定する（Ｓ１６１）。

Ｓ１６１の判定処理の結果、内燃機関９１が始動していないと判定された場合には（Ｓ１６１：ＮＯ）、Ｓ１５３に戻る。一方、内燃機関９１が始動したと判定された場合には（Ｓ１６１：ＹＥＳ）、内燃機関９１および発電機９２の発電電力により、当該ハイブリッド自動車の走行を開始させる（Ｓ１６２）。

また、Ｓ１２１の判定処理の結果、第１、第２二次電池温度Ｔ_Ｂ１、Ｔ_Ｂ２が、ともに基準温度Ｔ_Ｌ以上になっていると判定された場合（Ｓ１２１：ＹＥＳ）、および第１、第２スイッチ８ａ、８ｂを閉状態（オン）にするとともに、第３スイッチ３９を開状態（オフ）にする処理（Ｓ１９３）の後は、通常のハイブリッド走行を開始する（Ｓ１３１）。

本実施形態のように、本発明をハイブリッド自動車に適用しても、上記第５実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。

（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態について図１３に基づいて説明する。以下、上記第１実施形態と同様の部分は同一の符号を付して説明を省略し、上記第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図１３は、本第７実施形態の燃料電池システムの概念図である。図１３に示すように、本実施形態の抵抗体３２１は、二次電池３のバッテリモジュール３１と熱的に接触しており、通電により発熱することで二次電池３を加熱するように構成されている。また、二次電池３には、二次電池３の温度を検出する蓄電側温度検出手段としての温度センサ７が設けられている。

抵抗体３２１は、遷移金属酸化物により構成される半導体であって、本実施形態では、ＣＴＲ基準温度より低温のときの抵抗値が二次電池３の内部抵抗より高くなり、ＣＴＲ基準温度より高温のときの抵抗値が二次電池３の内部抵抗より低くなるＣＴＲサーミスタを用いている。また、本実施形態の抵抗体３２１のＣＴＲ基準温度は、二次電池３の使用温度範囲内の温度になっている。

また、抵抗体３２１には、電流の導通と遮断とを切り替えるスイッチ４０が並列接続されている。本実施形態の燃料電池システムは、充電時かつ温度センサ７により検出された二次電池３の温度が予め定めた基準温度以下の場合に、スイッチ４０を切り替えて電流を遮断するように構成されている。

これにより、充電時かつ二次電池３が基準温度以下の低温の場合には、二次電池３の暖機を行うことができるとともに、二次電池３が基準温度を上回る高温の場合には、二次電池３の暖機を終了し過加熱を防止することができる。また、二次電池３が放電時はスイッチ４０が導通しており電流が流れるため、外部機器への放電能力が低下することを抑制できる。

（第８実施形態）
次に、本発明の第８実施形態について図１４〜図１７に基づいて説明する。以下、上記第１実施形態と同様の部分は同一の符号を付して説明を省略し、上記第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図１４は、本第８実施形態の燃料電池システムの概念図である。図１４に示すように、本実施形態の抵抗体３２１は、二次電池３のバッテリモジュール３１と熱的に接触しており、通電により発熱することで二次電池３を加熱するように構成されている。

抵抗体３２１は、遷移金属酸化物により構成される半導体であって、本実施形態では、ＣＴＲ基準温度より低温のときの抵抗値が二次電池３の内部抵抗より高くなり、ＣＴＲ基準温度より高温のときの抵抗値が二次電池３の内部抵抗より低くなるＣＴＲサーミスタを用いている。また、本実施形態の抵抗体３２１のＣＴＲ基準温度は、二次電池３の使用温度範囲内の温度になっている。

抵抗体３２１には、電流を一方向のみに流すダイオード４１が並列接続されている。本実施形態のダイオード４１は、二次電池３の放電時には当該ダイオード４１に流れる電流を許容し、二次電池３の充電時には当該ダイオード４１に流れる電流を遮断するように構成されている。したがって、ダイオード４１は、電流の導通と遮断とが選択可能になっており、本発明の導通遮断選択手段に相当している。

二次電池３には、抵抗体３２１の温度を検出する抵抗体温度検出手段としての抵抗体温度センサ７０が設けられている。また、抵抗体温度センサ７０からの抵抗体温度信号は、制御部１００に入力される。本実施形態の制御部１００は、抵抗体温度センサ７０によって検出された抵抗体３２１の温度に基づいて、抵抗体３２１の抵抗値を算出するように構成されている。

また、本実施形態の制御部１００は、二次電池３の温度が低温、かつ抵抗体３２１の抵抗値が低い場合に、二次電池３の暖機を終了するように構成されている。これにより、抵抗体３２１のみが加熱され抵抗値が低く、二次電池３の温度が低く充電容量が小さい場合に、二次電池３の過充電を抑制することができる。

また、本実施形態の制御部１００は、温度センサ７により検出された二次電池３の温度に基づいて、二次電池３の放電容量および充電容量を算出し、放電時および充電時に流すことができる最大の電流値を算出するように構成されている。これにより、過電流による過放電および過充電を防止することができる。

図１５は、本第８実施形態における二次電池３を示す分解斜視図である。図１５に示すように、バッテリモジュール３１の端子３１１上には、抵抗体３２１およびダイオード４１が配設されている。本実施形態では、各バッテリモジュール３１における２つの端子３１１のうち一方の端子３１１上にのみ、抵抗体３２１およびダイオード４１が配設されている。また、抵抗体３２１およびダイオード４１は、端子３１１と一体化されている。

図１６は、本第８実施形態の他の例を示す透過斜視図である。図１６に示すように、ダイオード４１はバッテリモジュール３１の内部に設けることもできる。

図１７は、本第８実施形態の二次電池暖機制御の流れを示すフローチャートである。図１７に示すように、燃料電池１により補機類を作動し、燃料電池車両の走行を開始させた（Ｓ１７０）後、抵抗体温度センサ７０で抵抗体３２１の温度Ｔ_Ｒを検出し、検出された抵抗体温度Ｔ_Ｒに基づいて抵抗体３２１の抵抗値を算出する（Ｓ１７３）。

続いて、抵抗体３２１の最大発熱量Ｑ_ｍａｘを算出する（Ｓ１７４）。具体的には、Ｓ１１０で検出された二次電池温度Ｔ_Ｂに基づいて、二次電池３に流れ得る最大電流値を算出した後、当該最大電流値、およびＳ１７３で算出された抵抗体３２１の抵抗値に基づいて、抵抗体３２１の最大発熱量Ｑ_ｍａｘを算出する。

続いて、二次電池３の授受可能な電力量に、Ｓ１７４で算出された抵抗体３２１の最大発熱量Ｑ_ｍａｘを加算し（Ｓ１７５）、Ｓ１８０以下の処理を行う。

なお、上記実施形態における構成と特許請求の範囲の構成との対応関係について説明すると、Ｓ１７３が抵抗値算出手段に相当し、Ｓ１７４が最大発熱量算出手段に相当し、Ｓ１７５が発熱量加算手段に相当する。

以上説明したように、二次電池３の放電時には電流を導通させ、二次電池３の充電時には電流を遮断するダイオード４１を設けることにより、二次電池３の放電時に、二次電池３および抵抗体３２１が低温である場合には、ダイオード４１に電流が流れるので、抵抗体３２１に電流が流れることにより補機類への放電能力が低下することを抑制できる。一方、二次電池３の充電時に、二次電池３および抵抗体３２１が低温である場合には、ダイオード４１に電流が流れず、抵抗体３２１のみに電流が流れるので、二次電池３の暖機を行うことができる。

また、二次電池３の放電時に、二次電池３および抵抗体３２１が高温である場合、抵抗値が低下した抵抗体３２１およびダイオード４１に電流が流れるので、補機類への放電を良好に行うことができる。一方、二次電池３の充電時に、二次電池３および抵抗体３２１が高温である場合、ダイオード４１に電流が流れず、抵抗体３２１のみに電流が流れるが、抵抗体３２１の抵抗値が低下しているため、補機類への放電能力が低下することを抑制できる。

したがって、本実施形態によれば、二次電池３の放電容量を確保しつつ、二次電池３を過加熱することなく速やかに加熱昇温させることが可能となる。

また、二次電池３の授受可能な電力量に抵抗体３２１の最大発熱量を加算することにより、抵抗体３２１が消費する電力量を考慮して、充電時に二次電池３に送られる電力量を調整することができる。これにより、二次電池３の暖機性を向上させることができる。

（第９実施形態）
次に、本発明の第９実施形態について図１８および図１９に基づいて説明する。以下、上記第３実施形態と同様の部分は同一の符号を付して説明を省略し、上記第３実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図１８は、本第９実施形態の燃料電池システムの概念図である。図１８に示すように、本実施形態には、蓄電手段としての二次電池３、温度センサ７および抵抗体３２１の温度を検出するための抵抗体温度センサ７０とからなる２つの二次電池ユニット３０Ａ、３０Ｂが設けられている。すなわち、本実施形態の燃料電池システムは、第１二次電池３Ａ、第１温度センサ７Ａ、および第１抵抗体温度センサ７０Ａを有する第１二次電池ユニット３Ａと、第２二次電池３Ｂ、第２温度センサ７Ｂおよび第２抵抗体温度センサ７０Ｂを有する第２二次電池ユニット３Ｂとを備えている。

ここで、第１二次電池３Ａ内に配設される抵抗体３２１を第１抵抗体３２１Ａといい、第２二次電池３Ｂ内に配設される抵抗体３２１を第２抵抗体３２１Ｂという。

第１、第２抵抗体温度センサ７０Ａ７０Ｂからの抵抗体温度信号は、制御部１００に入力される。本実施形態の制御部１００は、第１抵抗体温度センサ７０Ａによって検出された第１抵抗体３２１Ａの温度Ｔ_Ｒ１に基づいて第１抵抗体３２１Ａの抵抗値を算出するとともに、第２抵抗体温度センサ７０Ｂによって検出された第２抵抗体３２１Ｂの温度に基づいて第２抵抗体３２１Ｂの抵抗値を算出するように構成されている。

第１、第２二次電池３Ａ、３Ｂは、複数のバッテリモジュール３１をそれぞれ備えている。第１二次電池３Ａの各バッテリモジュール３１は、電流を一方向のみに流す第１ダイオード４１Ａを有している。第１ダイオード４１Ａは、第１抵抗体３２１Ａに対して並列接続されている。また、第２二次電池３Ｂの各バッテリモジュール３１は、電流を一方向のみに流す第２ダイオード４１Ｂを有している。第２ダイオード４１Ｂは、第２抵抗体３２１Ｂに対して並列接続されている。

第１ダイオード４１Ａは、第１二次電池３Ａの放電時には当該第１ダイオード４１Ａに流れる電流を許容し、第１二次電池３Ａの充電時には当該第１ダイオード４１Ａに流れる電流を遮断するように構成されている。第２ダイオード４１Ｂは、第２二次電池３Ｂの放電時には当該第２ダイオード４１Ｂに流れる電流を許容し、第２二次電池３Ｂの充電時には当該第２ダイオード４１Ｂに流れる電流を遮断するように構成されている。したがって、第１、第２ダイオード４１Ａ、４１Ｂは、電流の導通と遮断とが選択可能になっており、本発明の導通遮断選択手段に相当している。

図１９は、本第９実施形態の二次電池暖機制御の流れを示すフローチャートである。図１９に示すように、燃料電池１により補機類を作動し、燃料電池車両の走行を開始させた（Ｓ１７０）後、第１抵抗体温度センサ７０Ａで第１抵抗体３２１Ａの温度Ｔ_Ｒ１を検出し、検出された抵抗体温度Ｔ_Ｒ１に基づいて第１抵抗体３２１Ａの抵抗値を算出するとともに、第２抵抗体温度センサ７０Ｂで第２抵抗体３２１Ｂの温度Ｔ_Ｒ２を検出し、検出された抵抗体温度Ｔ_Ｒ２に基づいて第２抵抗体３２１Ｂの抵抗値を算出する（Ｓ１７３Ａ）。

続いて、第１、第２抵抗体３２１Ａ、３２１Ｂの最大発熱量Ｑ_ｍａｘ１、Ｑ_ｍａｘ２を算出する（Ｓ１７４Ａ）。具体的には、Ｓ１１１で検出された第１二次電池温度Ｔ_Ｂ１に基づいて、第１二次電池３Ａに流れ得る最大電流値を算出した後、当該最大電流値、およびＳ１７３Ａで算出された第１抵抗体３２１Ａの抵抗値に基づいて、第１抵抗体３２１Ａの最大発熱量Ｑ_ｍａｘ１を算出するとともに、Ｓ１１１で検出された第２二次電池温度Ｔ_Ｂ２に基づいて、第２二次電池３Ｂに流れ得る最大電流値を算出した後、当該最大電流値、およびＳ１７３Ａで算出された第２抵抗体３２１Ｂの抵抗値に基づいて、第２抵抗体３２１Ｂの最大発熱量Ｑ_ｍａｘ２を算出する。

続いて、第１二次電池３Ａの授受可能な電力量に、Ｓ１７４Ａで算出された第１抵抗体３２１Ａの最大発熱量Ｑ_ｍａｘ１を加算するとともに、第２二次電池３Ｂの授受可能な電力量に、Ｓ１７４Ａで算出された第２抵抗体３２１Ｂの最大発熱量Ｑ_ｍａｘ２を加算する（Ｓ１７５Ａ）。

続いて、第１スイッチ８ａおよび第２スイッチ８ｂを開状態（オフ）にし（Ｓ１７６）、Ｓ１８１以下の処理を行う。

なお、上記実施形態における構成と特許請求の範囲の構成との対応関係について説明すると、Ｓ１７３Ａが抵抗値算出手段に相当し、Ｓ１７４Ａが最大発熱量算出手段に相当し、Ｓ１７５Ａが発熱量加算手段に相当する。

以上説明したように、第１、第２二次電池ユニット３０Ａ、３０Ｂのそれぞれに抵抗体３２１およびダイオード４１を設けることで、第１、第２二次電池３Ａ、３Ｂの放電容量を確保しつつ、第１、第２二次電池３Ａ、３Ｂを過加熱することなく速やかに加熱昇温させることが可能となる。

また、第１、第２二次電池３Ａ、３Ｂの授受可能な電力量に第１、第２抵抗体３２１Ａ、３２１Ｂの最大発熱量を加算することにより、第１、第２抵抗体３２１Ａ、３２１Ｂが消費する電力量を考慮して、充電時に第１、第２二次電池３Ａ、３Ｂに送られる電力量を調整することができる。これにより、第１、第２二次電池３Ａ、３Ｂの暖機性を向上させることができるとともに、第１、第２二次電池３Ａ、３Ｂに必要以上の電流が流れることを防止できるので、過電流による第１、第２二次電池３Ａ、３Ｂの過充電を抑制することが可能となる。

（第１０実施形態）
次に、本発明の第１０実施形態について図２０に基づいて説明する。以下、上記第８実施形態と同様の部分は同一の符号を付して説明を省略し、上記第８実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図２０は、本第１０実施形態の燃料電池システムの概念図である。図２０に示すように、抵抗体３２１には、正の温度抵抗特性、すなわち温度が上昇するにつれて抵抗値が大きくなり、かつ温度が予め定めた基準温度（以下、ＰＴＣ基準温度という）より高くなると抵抗値が急激に増大する正特性抵抗体４２が電気的に直列接続されている。本実施形態では、正特性抵抗体４２は、ダイオード４１に対しても直列接続されている。

正特性抵抗体４２は、遷移金属酸化物により構成される半導体であって、本実施形態では、ＰＴＣ基準温度より低温のときの抵抗値が二次電池３の内部抵抗より低くなり、ＰＴＣ基準温度より高温のときの抵抗値が二次電池３の内部抵抗より高くなり、かつＰＴＣ基準温度がＣＴＲ基準温度より高く設定されている正特性サーミスタ（ＰＴＣ素子）を用いている。また、本実施形態の正特性抵抗体４２のＰＴＣ基準温度は、二次電池３の使用温度範囲の高温限界付近の温度になっている。

以上説明したように、正の温度抵抗特性を有する正特性抵抗体４２が二次電池３の使用温度範囲にある場合には、電気抵抗が小さくなり、ジュール熱による損失が小さいので、正特性抵抗体４２が二次電池３の放電能力に与える影響は小さい、すなわち二次電池３の放電能力はほとんど低下しない。一方、正特性抵抗体４２が二次電池３の使用温度範囲以上の高温になる場合には、電気抵抗が大きくなり、正特性抵抗体４２を流れる電流が小さくなる。このため、正特性抵抗体４２に対して直列接続された抵抗体３２１に流れる電流が小さくなるので、二次電池３の過加熱、および使用温度範囲以上の高温での使用を抑制することが可能となる。

（第１１実施形態）
次に、本発明の第１１実施形態について図２１に基づいて説明する。以下、上記第１実施形態と同様の部分は同一の符号を付して説明を省略し、上記第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図２１は、本第１１実施形態における二次電池３を示す分解斜視図である。図２１に示すように、二次電池３のバッテリモジュール３１と抵抗体３２１とを電気的に接続するバスバー３２には、当該バスバー３２と空気との熱伝達を促進するフィン４３が接合されている。

このフィン４３は、伝熱性に優れる金属の薄板を波状に折り曲げて形成されたコルゲートフィンである。本実施形態では、フィン４３は、バスバー３２における集電伝熱板３２と端子３１１とを接続する帯状の部位（以下、帯状部３２０という）に配設されている。なお、バスバー３２が本発明の接続手段に相当し、フィン４３が伝熱促進手段に相当している。

以上説明したように、バスバー３２にフィン４３を設けることで、フィン４３により、燃料電池１の排熱を空気を介して回収し、二次電池３に伝達させることができる。このため、抵抗体３２１と併用して、燃料電池１の排熱を二次電池３の暖機に利用することができるので、二次電池３を速やかに加熱昇温させることが可能となる。

（第１２実施形態）
次に、本発明の第１２実施形態について図２２に基づいて説明する。以下、上記第８実施形態と同様の部分は同一の符号を付して説明を省略し、上記第８実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図２２は、本第１２実施形態における二次電池３を示す分解斜視図である。図２２に示すように、二次電池３のバッテリモジュール３１における抵抗体３２１およびダイオード４１が配設された端子３１１と、隣接する他のバッテリモジュール３１の端子３１１とを電気的に接続するバスバー３２には、当該バスバー３２と空気との熱伝達を促進するフィン４３が接合されている。

このフィン４３は、伝熱性に優れる金属の薄板を波状に折り曲げて形成されたコルゲートフィンである。なお、バスバー３２が本発明の接続手段に相当し、フィン４３が伝熱促進手段に相当している。

以上説明したように、バスバー３２にフィン４３を設けることで、フィン４３により、燃料電池１の排熱を空気を介して回収し、二次電池３に伝達させることができる。このため、抵抗体３２１と併用して、燃料電池１の排熱を二次電池３の暖機に利用することができるので、二次電池３を速やかに加熱昇温させることが可能となる。

（第１３実施形態）
次に、本発明の第１３実施形態について図２３に基づいて説明する。以下、上記第１２実施形態と同様の部分は同一の符号を付して説明を省略し、上記第１２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図２３は、本第１３実施形態におけるバスバー３２を示す拡大斜視図である。図２３に示すように、バスバー３２には、フィン４３が接合されているとともに、抵抗体３２１およびダイオード４１が一体化されている。本実施形態においても、上記第１１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。

（他の実施形態）
なお、上記各実施形態では、抵抗体３２１としてＣＴＲサーミスタを用いたが、これに限らず、ＮＴＣサーミスタを用いてもよい。

また、上記各実施形態では、抵抗体３２１として遷移金属酸化物により構成される半導体を用いたが、導電物質と絶縁物質とで構成される複合材料を用いてもよい。

また、上記第４〜第６実施形態では、抵抗体３２１を有する第１二次電池ユニット３０Ａと、抵抗体３２１を有しない第２二次電池ユニット３０Ｂを、１つずつ設けた例について説明したが、これに限らず、第１、第２二次電池ユニット３０Ａ、３０Ｂを２つ以上ずつ設けるようにしてもよいし、第１、第２二次電池ユニット３０Ａ、３０Ｂのうちいずれか一方を２つ以上設け、他方を１つ設けるようにしてもよい。

また、上記第８〜第１０、第１２、第１３実施形態では、抵抗体温度センサ７０により抵抗体３２１の温度Ｔ_Ｒを検出し、この抵抗体温度Ｔ_Ｒから抵抗体３２１の抵抗値を間接的に算出した例について説明したが、これに限らず抵抗体３２１の抵抗値を検出する抵抗値センサを設け、抵抗体３２１の抵抗値を直接検出してもよい。この場合、抵抗体３２１の抵抗値を容易に検出することができる。

また、上記第９実施形態では、第１、第２二次電池ユニット３０Ａ、３０Ｂの両方に抵抗体３２１およびダイオード４１を設けた例について説明したが、これに限らず、第１、第２二次電池ユニット３０Ａ、３０Ｂのうち一方の二次電池ユニットにのみ、抵抗体３２１およびダイオード４１を設けてもよい。

また、上記第１０実施形態では、正特性抵抗体４２として遷移金属酸化物により構成される半導体を用いたが、導電物質と絶縁物質とで構成される複合材料を用いてもよい。

また、上記第９実施形態では、第１、第２二次電池ユニット３Ａ、３Ｂに搭載される蓄電手段として共に二次電池を用いた例を説明したが、これに限らず、複数のユニットのうち、少なくとも１つのユニットに搭載される蓄電手段として二次電池を用いれば、他のユニットに搭載される蓄電手段としてコンデンサを用いてもよい。

また、上記第１０実施形態では、正特性抵抗体４２を、抵抗体３２１およびダイオード４１に対して直列接続した例について説明したが、これに限らず、抵抗体３２１に対しては直列接続し、ダイオード４１に対しては並列接続してもよい。

この場合、充電時にはダイオード４１に流れる電流が遮断されるので、電流は抵抗体３２１および正特性抵抗体４２側に流れるが、高温時には正特性抵抗体４２の電気抵抗が大きくなるため、抵抗体３２１に流れる電流を抑制することができる。したがって、二次電池３の過加熱を抑制することができる。一方、放電時にはダイオード４１に電流が流れるので、高温時には正特性抵抗体４２の電気抵抗が大きくなったとしても、二次電池３の放電を行うことができる。

また、上記各実施形態は、上記した範囲以外にも、可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。

第１実施形態の燃料電池システムの概念図である。 第１実施形態における二次電池３を示す分解斜視図である。 第１実施形態の二次電池暖機制御の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態における二次電池３のバッテリモジュール３１を示す透過斜視図である。 第３実施形態の燃料電池システムの概念図である。 第３実施形態の二次電池暖機制御の流れを示すフローチャートである。 第４実施形態の燃料電池システムの概念図である。 第４実施形態の二次電池暖機制御の流れを示すフローチャートである。 第５実施形態の燃料電池システムの概念図である。 第５実施形態の二次電池暖機制御の流れを示すフローチャートである。 第６実施形態のハイブリッド自動車の概念図である。 第６実施形態の二次電池暖機制御の流れを示すフローチャートである。 第７実施形態の燃料電池システムの概念図である。 第８実施形態の燃料電池システムの概念図である。 第８実施形態における二次電池３のバッテリモジュール３１を示す透過斜視図である。 第８実施形態の他の例を示す透過斜視図である。 第８実施形態の二次電池暖機制御の流れを示すフローチャートである。 第９実施形態の燃料電池システムの概念図である。 第９実施形態の二次電池暖機制御の流れを示すフローチャートである。 第１０実施形態の燃料電池システムの概念図である。 第１１実施形態における二次電池３を示す分解斜視図である。 第１２実施形態における二次電池３を示す分解斜視図である。 第１３実施形態におけるバスバー３２を示す拡大斜視図である。

符号の説明

３ 二次電池（蓄電手段）
３０Ａ 第１二次電池ユニット（第１蓄電ユニット）
３０Ｂ 第２二次電池ユニット（第２蓄電ユニット）
３２ バスバー（接続手段）
３８ 電気ヒータ（発熱体）
４１ ダイオード（導通遮断選択手段）
４３ フィン（伝熱促進手段）
３２１ 抵抗体

Claims (16)

1. 充電されて蓄電可能な蓄電手段（３）を備えた車両に搭載される車両用蓄電手段の加熱装置であって、
   負の温度抵抗特性を有するとともに、通電により発熱する抵抗体（３２１）を備え、
   前記抵抗体（３２１）は前記蓄電手段（３）と熱的に接触しており、前記抵抗体（３２１）の発熱により前記蓄電手段（３）が加熱されるように構成されており、
   前記抵抗体（３２１）は、予め定めた基準温度を上回ると電気抵抗値が急激に減少するように構成されていることを特徴とする車両用蓄電手段の加熱装置。
2. 前記蓄電手段（３Ａ、３Ｂ）および前記抵抗体（３２１）を有する蓄電ユニット（３０Ａ、３０Ｂ）を、少なくとも２つ備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用蓄電手段の加熱装置。
3. 前記蓄電手段（３Ａ、３Ｂ）を有する第１、第２蓄電ユニット（３０Ａ、３０Ｂ）を備え、
   前記第１、第２蓄電ユニット（３０Ａ、３０Ｂ）のうち、前記第１蓄電ユニット（３０Ａ）にのみ、前記抵抗体（３２１）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の車両用蓄電手段の加熱装置。
4. 前記第２蓄電ユニット（３０Ｂ）は、前記蓄電手段（３Ｂ）に対して並列接続され、電力を供給されることによって発熱する発熱体（３８）を有しており、前記発熱体（３８）の発熱により前記蓄電手段（３Ｂ）が加熱されるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の車両用蓄電手段の加熱装置。
5. 充電されて蓄電可能な蓄電手段（３）を備えた車両に搭載される車両用蓄電手段の加熱装置であって、
   負の温度抵抗特性を有するとともに、通電により発熱する抵抗体（３２１）と、
   前記抵抗体（３２１）に対して並列接続され、電流の導通と遮断とを選択可能な導通遮断選択手段（４１）とを備え、
   前記抵抗体（３２１）は前記蓄電手段（３）と熱的に接触しており、前記抵抗体（３２１）の発熱により前記蓄電手段（３）が加熱されるように構成されており、
   前記抵抗体（３２１）は、予め定めた基準温度を上回ると電気抵抗値が急激に減少するように構成されていることを特徴とする車両用蓄電手段の加熱装置。
6. 前記導通遮断選択手段は、電流の導通と遮断とを切り替えるスイッチ（４０）であり、
   前記蓄電手段（３）の温度を検出する蓄電側温度検出手段（７）と、
   前記スイッチ（４０）の開閉制御を行う制御手段（１００）とを備え、
   前記制御手段（１００）は、前記蓄電手段が充電運転かつ、前記蓄電側温度検出手段（７）により検出された前記蓄電手段（３）の温度が予め定めた基準温度以下の場合に、前記スイッチ（４０）を切り替えて電流を遮断することを特徴とする請求項５に記載の車両用蓄電手段の加熱装置。
7. 前記抵抗体（３２１）の抵抗値を検出する抵抗値検出手段（７０）を備えることを特徴とする請求項５に記載の車両用蓄電手段の加熱装置。
8. 前記抵抗体（３２１）の温度を検出する抵抗体温度検出手段（７１）を備え、
   前記抵抗値検出手段（７０）は、前記温度検出手段（７１）により検出された前記抵抗体の温度に基づいて抵抗値を算出することを特徴とする請求項７に記載の車両用蓄電手段の加熱装置。
9. 前記導通遮断選択手段は、放電時には電流を導通させ、充電時には電流を遮断する向きに設置されたダイオード（４１）であることを特徴とする請求項５に記載の車両用蓄電手段の加熱装置。
10. 前記蓄電手段（３）の温度を検出する蓄電側温度検出手段（７）と、
    前記蓄電側温度検出手段（７）により検出された前記蓄電手段（３）の温度に基づいて、前記蓄電手段（３）に流れ得る最大電流値を算出した後、前記抵抗値検出手段（７０）により検出された前記抵抗体（３２１）の抵抗値と前記最大電流値とに基づいて、前記抵抗体（３２１）の最大発熱量を算出する最大発熱量算出手段（Ｓ１７４）と、
    前記蓄電手段（３）の授受可能な電力量に前記最大発熱量を加算する発熱量加算手段（Ｓ１７５）とを備えることを特徴とする請求項７または８に記載の車両用蓄電手段の加熱装置。
11. 前記抵抗体（３２１）と相異なる正の温度抵抗特性を有する正特性抵抗体（４２）が、前記抵抗体（３２１）に対して直列接続されていることを特徴とする請求項1ないし１０のいずれか１つに記載の車両用蓄電手段の加熱装置。
12. 前記蓄電手段（３Ａ、３Ｂ）を有する複数の蓄電ユニット（３０Ａ、３０Ｂ）を備え、
    前記複数の蓄電ユニット（３０Ａ、３０Ｂ）のうち少なくとも１つの蓄電ユニット（３０Ａ、３０Ｂ）に、前記抵抗体（３２１）および前記導通遮断選択手段（４１）が設けられていることを特徴とする請求項５ないし１１のいずれか１つに記載の車両用蓄電手段の加熱装置。
13. 充電されて蓄電可能な蓄電手段（３）を備えた車両に搭載される車両用蓄電手段の加熱装置であって、
    負の温度抵抗特性を有するともに、通電により発熱する抵抗体（３２１）を備え、
    前記抵抗体（３２１）は予め定めた基準温度を上回ると電気抵抗値が急激に減少するように構成されており、
    前記蓄電手段（３）は、電気的に直列された複数のバッテリモジュール（３１）と、前記バッテリモジュール（３１）同士を電気的に接続する接続手段（３２）とにより構成されており、
    前記バッテリモジュール（３１）は、前記抵抗体（３２１）と熱的に接触しており、前記抵抗体（３２１）の発熱により加熱されるようになっていることを特徴とする車両用蓄電手段の加熱装置。
14. 前記接続手段（３２）には、当該接続手段（３２）と空気との熱伝達を促進する伝熱促進手段（４３）が設けられていることを特徴とする請求項１３に記載の車両用蓄電手段の加熱装置。
15. 前記抵抗体（３２１）は、遷移金属酸化物により構成される半導体であることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１つに記載の車両用蓄電手段の加熱装置。
16. 前記抵抗体（３２１）は、導電物質および絶縁物質で構成される複合材料であることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１つに記載の車両用蓄電手段の加熱装置。

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