JP3687212B2

JP3687212B2 - Battery cooling system

Info

Publication number: JP3687212B2
Application number: JP22349796A
Authority: JP
Inventors: 友和山内
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-08-26
Filing date: 1996-08-26
Publication date: 2005-08-24
Anticipated expiration: 2016-08-26
Also published as: JPH1064598A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリに冷却風を送風する冷却ファンを備えたバッテリ冷却装置、特に、冷却ファンによる電力消費量を低減することができるバッテリ冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、バッテリの充放電時の発熱に伴ってバッテリ温度が過度に上昇するのを防ぐため、冷却ファンにより冷却風を送ってバッテリを冷却する装置が用いられている。このような装置は、例えば、実開昭５２−７３４２４号公報の図３に記載されている。以下、バッテリ冷却装置の一例として、電気自動車に搭載されたバッテリを冷却するように構成された装置について説明する。
【０００３】
この従来例では、冷却対象のバッテリが、電気自動車に設けられたボックスに納められているものとする。バッテリ冷却装置は、冷却ファンと制御装置とを備える。冷却ファンはバッテリボックス内へ外気を送り込むように設けられている。制御装置にはバッテリ温度が入力され、制御装置は、バッテリ温度に基づいて冷却ファンを制御する。
【０００４】
図１４には、上記の従来装置の動作が示されている。バッテリ温度が所定値Ｔ２に達すると、制御装置が冷却ファンを作動させる。そして、冷却ファンが一定電圧にて作動し、冷却風（外気）をバッテリボックスへ送り込む。これにより、バッテリの放熱が促進され、バッテリ温度の上昇が抑えられる。その後、バッテリ温度が所定値Ｔ１以下になると、制御装置が冷却ファンを停止させる。
【０００５】
図１５は、従来のバッテリ冷却装置を用いた場合の、バッテリ温度の時間変化を示している。同図において、上限温度Ｔｍａｘは、バッテリに許容される限界温度であって、この上限温度Ｔｍａｘ以下であればバッテリの寿命が低下したり、充放電性能が低下することのないような温度に設定されている。図中の曲線ｍに示すように、バッテリが充放電を行うと、時間の経過とともにバッテリ温度が上昇する。冷却を行わなければ、点線で示すように、バッテリ温度が上限温度Ｔｍａｘを越えてしまう。従来装置では、バッテリ温度がＴ２になったときに冷却ファンが作動する。その結果、バッテリ温度は、上限温度Ｔｍａｘを越えることなく、曲線ｍの実線部分で示されるように推移する。
【０００６】
以上のようにして、従来装置では、バッテリ温度が過度に上昇することによるバッテリの寿命低下や充放電性能の低下が防止されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一方、図中の曲線ｎに示すように、時間経過とともにバッテリ温度がゆっくりと上昇することがある。曲線ｎの場合、バッテリの充放電量が少ないために発熱量が少なく、バッテリ温度がゆっくり上昇している。そして、冷却ファンが作動せずとも、点線で示すように、バッテリ温度は上限温度Ｔｍａｘを越えない。
【０００８】
ところが、従来装置では、曲線ｎのような場合にも、バッテリ温度がＴ２に達すると冷却ファンが作動し、バッテリ温度が曲線ｎの実線部分で示すように推移する。バッテリの冷却が不要であるにもかかわらず冷却ファンが作動し、電力が無駄に消費されている。このように、従来装置では、バッテリの発熱量が小さい場合に必要以上の冷却が行われている。
【０００９】
本発明は、上記のような点に鑑み、冷却ファンによる電力消費量を低減することが可能なバッテリ冷却装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、バッテリに冷却風を送風する冷却ファンを備えたバッテリ冷却装置において、バッテリ温度を検出する温度検出手段と、バッテリ単位時間当たり発熱量を検出する発熱量検出手段と、バッテリ単位時間当たり発熱量が大きくなるに従って低下するよう予め設定された作動開始温度と、前記温度検出手段により検出されたバッテリ温度とに基づき、前記温度検出手段により検出されたバッテリ温度が、前記発熱量検出手段により検出されたバッテリ単位時間当たり発熱量における作動開始温度に達したときに冷却ファンを作動させる制御手段を含む。また本発明の一態様において、前記制御手段は、バッテリ単位時間当たり発熱量が大きくなるに従って低下するよう予め設定された送風状態切替え温度と、前記温度検出手段により検出されたバッテリ温度とに基づき、前記温度検出手段により検出されたバッテリ温度が、前記発熱量検出手段により検出されたバッテリ単位時間当たり発熱量における送風状態切替え温度に達したときに、冷却ファンによる送風状態を切替える。さらに本発明の一態様において、前記冷却ファンが送出する冷却風温度を検出する冷却風温度検出手段を備え、前記冷却風温度検出手段により検出された冷却風温度が所定温度よりも低いときには、前記作動開始温度や前記送風状態切替え温度を引き上げる。
【００１１】
ここで「送風状態」とは、冷却ファンによる送風の状態である。上記構成では、送風状態が、バッテリ単位時間当たり発熱量に応じて調整される。例えば、バッテリ単位時間当たり発熱量が小さい場合に送風を行わず、また例えば、弱い送風を行う。この調整した送風状態が得られるように制御手段が冷却ファンを制御する。このようにして、冷却ファンが消費する電力を低減することができる。例えば、本発明を電気自動車に適用した場合、電力消費量の低減により充電一回当たりの走行距離を延ばすことが可能となる。また、冷却ファンを駆動するモータ等の負荷を軽減し、モータ等の寿命を延長することができる。なお、バッテリは充電時にも放電時にも発熱する。もちろん、本発明は、充放電時両方における冷却に用いても、どちらか一方に用いてもよい。また、冷却風温度が低いほど、冷却ファンが作動したときの冷却効果が大きい。従って、冷却風温度検出手段により検出された冷却風温度が所定温度よりも低いときには、作動開始温度や送風状態切替え温度を引き上げることで、冷却風温度に応じて送風状態を調整することができ、これにより冷却ファンの電力消費量をさらに低減することができる。
【００１２】
本発明の一態様において、前記発熱量検出手段は、前記温度検出手段が検出したバッテリ温度の時間変化率に基づいて、バッテリ単位時間当たり発熱量を検出する。この構成では、バッテリ単位時間当たり発熱量が大きいほど、バッテリ温度の時間変化率も大きくなることを利用している。また、温度検出手段が検出したバッテリ温度を用いているので、専用のセンサを設ける必要がない。
【００１３】
また、本発明の一態様において、前記発熱量検出手段は、バッテリ電流値に基づいて、バッテリ単位時間当たり発熱量を検出する。ここで、「バッテリ電流値」とは、充電時または放電時の電流値をいう。この構成では、バッテリ単位時間当たり電流値が大きいほど、バッテリ発熱量が大きくなることを利用している。また、一般に、バッテリ電流値は、バッテリのＳＯＣ（State Of Charge ）値の判断などのために検出されているので、この態様の構成では電流検出用の専用センサを設ける必要がない。
【００１４】
また、本発明の一態様において、前記制御手段は、前記冷却ファンをオンオフ制御する。冷却ファンのオフ時間が長くなるように制御することにより、冷却ファンの電力消費量を調整することができる。
【００１５】
また、本発明の一態様において、前記制御手段は、冷却ファンの作動電圧を制御する。冷却ファンの作動電圧が低くなるように制御することにより、冷却ファンの電力消費量を調整することができる。また、上記の態様と併せて冷却ファンのオンオフおよび作動電圧を制御してもよい。これにより、冷却ファンをより細かく制御することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態のバッテリ冷却装置について、図面を参照し説明する。以下の実施形態は、電気自動車に搭載されたバッテリを冷却するように構成された装置に対して本発明を適用した場合の形態である。
【００１８】
「実施形態１」
図１は、実施形態１のバッテリ冷却装置の構成を示す説明図である。この装置は、冷却対象のバッテリ１とともに、図示しない電気自動車に搭載されている。電気自動車には、バッテリボックス３が設けられており、このバッテリボックス３の内部に複数のバッテリ１が納められている。バッテリ１は、図示の如く、互いに一定の間隔をおいて配置されており、また、互いに接続されている。バッテリボックス３側面には一対の電源端子が設けられていて、この電源端子から、車両駆動用のモータへ電流が供給される。
【００１９】
バッテリボックス３の側面には、冷却ファン５が取り付けられている。冷却ファン５の冷却風送出口は、バッテリボックス３の側面の開口部分に面している。従って、冷却ファン５が作動すると、外気（バッテリボックス３の外側の空気）がバッテリボックス３の中へ強制的に送り込まれる。また、冷却ファン５は、ファン用モータを備えており、このファン用モータの回転により冷却ファン５が作動する。
【００２０】
制御装置７は電子制御装置（ＥＣＵ）であり、制御装置７には、バッテリ１に設けられた温度センサ９からバッテリ温度が入力される。制御装置７は、この入力情報に基づいて冷却ファン５を制御する。具体的には、後述するように、ファン用モータの駆動回路に制御信号を送り、ファン用モータの作動、停止などを切り替える。
【００２１】
ここで、温度センサ９はサーミスタであり、バッテリ１のケース上であって極板の近傍に取り付けられている。温度センサ９は、バッテリ温度として、本来バッテリ１の極板の温度を検出することが好ましい。しかし、サーミスタを極板に直接取り付けることは好ましくない。そこで、上記のように、温度センサ９は極板の近傍に取り付けられている。また、本実施形態では、温度センサ９をすべてのバッテリ１に取り付け、検出した温度の平均値をバッテリ温度とする。なお、平均値ではない値（例えば最大値）をバッテリ温度としてもよい。また、温度センサ９を一部のバッテリ１に取り付けてもよい。
【００２２】
図２は、冷却ファン５のファン用モータ（図中Ｍ）の駆動回路を示している。電源Ｅは、図１のバッテリ１からの電流供給により充電されている。ファン用モータＭは直流モータである。電源Ｅとファン用モータＭは、Ｌｏ用リレースイッチＳＷ１を介して接続されている。ファン用モータＭは、抵抗Ｒを介してアースに接続されており、また、Ｈｉ用リレースイッチＳＷ２を介してアースに接続されている。Ｌｏ用リレースイッチＳＷ１およびＨｉ用リレースイッチＳＷ２は、それぞれ、図１の制御装置７と接続されている。制御装置７からの入力信号に応じて各スイッチが動作することにより、図２の回路が切り替わり、冷却ファン５の状態が下記の３つのいずれかとなる；
（１）停止状態：両スイッチ共に開成している。従ってファン用モータＭは、電流供給を受けずに停止している
（２）Ｌｏ作動：制御装置７からの入力信号によりＬｏ用リレースイッチＳＷ１が閉成している。電流が、電源ＥからＬｏ用リレースイッチＳＷ１を経由してファン用モータＭ、抵抗Ｒへと流れ、ファン用モータＭが低速回転する
（３）Ｈｉ作動：制御装置７からの入力信号によりＬｏ用リレースイッチＳＷ１、Ｈｉ用リレースイッチＳＷ２の両方が閉成している。電流は、電源ＥからＬｏ用リレースイッチＳＷ１を経由してファン用モータＭ、Ｈｉ用リレースイッチＳＷ２へと流れる。電流が抵抗Ｒへ流れないので、ファン用モータＭの駆動電圧が、上記Ｌｏ作動よりも高い。その結果、冷却ファン５の送風量も多くなる。
【００２３】
次に、本実施形態のバッテリ冷却装置の動作を説明する。図３は、制御装置７による制御のフローチャートである。電気自動車の走行（放電）又は充電が開始すると、温度センサ９からの入力信号に基づいて、バッテリ温度とその時間変化率を求める（Ｓ１）。次に、図４のマップ参照し、バッテリ温度とその時間変化率に基づいて、ファン作動領域を判断する（Ｓ３）。
【００２４】
図４のマップは、制御装置７に記憶されており、バッテリ温度とその時間変化率とに対応して、下記の３つの領域に分けられている；
（１）ファンＯＦＦ領域：直線Ｐより左下の領域
（２）ファンＯＮ領域（Ｌｏ）：直線Ｐと直線Ｑの間の領域
（３）ファンＯＮ領域（Ｈｉ）：直線Ｑより右上の領域
ファン作動領域の判断結果、ファンＯＦＦ領域にある場合には、冷却ファン５を停止させる（Ｓ５）。すなわち、図２の両スイッチＳＷ１、ＳＷ２を開成状態とする。またファンＯＮ領域（Ｌｏ）にある場合には、冷却ファン５をＬｏ作動状態とする（Ｓ７）。すなわち、図２のＬｏ用リレースイッチＳＷ１のみを閉成状態とする。また一方、ファンＯＮ領域（Ｈｉ）にある場合には、冷却ファン５をＨｉ作動状態とする（Ｓ９）。すなわち、図２の両スイッチＳＷ１、ＳＷ２ともに閉成状態とする。ステップＳ７、Ｓ９により、冷却風がバッテリボックス３に送り込まれ、バッテリ１の間や周囲を流れ、その結果、バッテリ１の放熱が促進される。なお、ステップＳ５、Ｓ７、Ｓ９にて冷却ファン５を制御した後、ステップＳ１に戻り同様の制御を繰り返す。
【００２５】
ここで、図４のマップについてさらに説明する。本実施形態の特徴として、各領域の境界線Ｐ、Ｑが横軸（バッテリ温度に対して斜めに設定されている。同一バッテリ温度であっても、バッテリ温度の時間変化率が大きい場合にファンＯＮ領域（Ｌｏ）で、時間変化率が小さい場合にファンＯＦＦ領域となる。また同様に、同一バッテリ温度であっても、バッテリ温度の時間変化率が大きい場合にファンＯＮ領域（Ｈｉ）で、時間変化率が小さい場合にファンＯＮ領域（Ｌｏ）となる。
【００２６】
図５は、本実施形態のバッテリ冷却装置を用いた場合の、バッテリ温度の時間変化を示している。図中、上限温度Ｔｍａｘは、前述同様、バッテリに許容される限界温度であって、この上限温度Ｔｍａｘ以下であればバッテリの寿命が低下したり、充放電性能が低下することのないような温度に設定されている。
【００２７】
図５の曲線Ａの場合、バッテリ温度の時間変化率が大きい。そして、バッテリ温度がＴａになった時点で冷却ファン５がＬｏ作動状態となる。その後、さらにバッテリ温度が上昇し、Ｔｂになった時点で、冷却ファン５はＨｉ作動状態となる。このように、バッテリ温度の時間変化率が大きい場合には、より低いバッテリ温度で冷却ファンの作動（オフからオン）、切替え（ＬｏからＨｉ）が行われる。なお、図５におけるＴａおよびＴｂは、それぞれ、図４のマップ中の点ａおよび点ｂに対応している。
【００２８】
図５の曲線Ｂの場合、バッテリ温度の時間変化率が小さい。そして、バッテリ温度がＴｃになった時点で、冷却ファン５がＬｏ状態となる。その後、バッテリ温度がＴｄになると、冷却ファン５はＨｉ作動状態となる。曲線Ｂでは、前記の曲線Ａよりも高い温度で、冷却ファン５の作動、切替えが行われる。しかし、バッテリ温度の時間変化率が小さい場合には単位時間当たり発熱量も小さいので、このような設定で十分な冷却効果が得られる。従って、バッテリ温度は上限温度Ｔｍａｘを越えない。なお、図５におけるＴｃおよびＴｄは、それぞれ、図４のマップ中の点ｃおよび点ｄに対応している。
【００２９】
図５の曲線Ｃの場合、バッテリ温度の時間変化率がさらに小さい。そして、結局、冷却ファン５は作動しないが、バッテリ温度は上限温度Ｔｍａｘを越えない。この場合には、冷却ファン５を使用せずにすんでいる。
【００３０】
以上、実施形態１のバッテリ冷却装置について説明した。前述の従来装置では、発熱量の大小に関係なく、同じ設定温度に達すると、同じ電圧で冷却ファンが作動する。このような従来装置と比べ、本実施形態のバッテリ冷却装置では、下記のように電力消費量が低減している。
【００３１】
バッテリ温度の時間変化率が小さいときには、バッテリの単位時間当たりの発熱量も小さい。そして、図４のマップの設定では、発熱量が大きいときと比べ、発熱量が小さいときには、バッテリ温度がより高くなるまで、冷却ファン５の作動、切替えが行われない。このようにして、発熱量が小さい時の冷却ファン５の作動時間が短縮され、また、作動電圧が低くなっている。従って、全体としても、従来より、冷却ファン５の作動時間が短縮され、また、作動電圧が低くなる。その結果、冷却ファン５の電力消費量を低減することができる。ここで、前述のように、冷却ファン５の電源Ｅは、バッテリ１より供給されている。従って、上記の電力消費量の低減により、充電一回当たりの電気自動車の走行距離を延ばすことができる。
【００３２】
さらにまた、上記の冷却ファン５の作動時間の短縮等により、ファン用モータＭの負荷が軽減する。従って、ファン用モータＭの寿命を延長することが可能となる。
【００３３】
以下、実施形態１のバッテリ冷却装置の変形例について説明する。
【００３４】
（１）実施形態１では、冷却ファンの作動状態が、停止、Ｌｏ、Ｈｉの３つに分かれている。これに対して、例えば、下記のような変形が考えられる；
（ｉ）冷却ファンの停止、作動のみを切換え、Ｌｏ、Ｈｉの切換を行わない
（ii）冷却ファンの作動開始温度は一定とする（図４の直線Ｐを横軸に対して直角に設定する）。そしてファン用モータの駆動電圧を、バッテリ温度の時間変化率に応じて調整する
（iii ）ファン用モータの駆動電圧を、２段階でなく、より細かく調整する
（iv）本実施形態のように冷却ファンをオンオフせず、常に作動させる。そして、ファン用モータの駆動電圧の調整を行う。
【００３５】
（２）図４のようなマップのかわりに、バッテリ温度とその時間変化率を含む関数を用いて計算する。
【００３６】
（３）上記の実施形態では特に指定していないが、充電時のみ、あるいは、放電時のみ、あるいは、充放電両方に適用する。
【００３７】
（４）バッテリ温度の上昇時のみに本発明を適用してもよい。この場合、バッテリ温度の下降時は、従来同様、一定温度で冷却ファンが停止する。
【００３８】
（５）冷却ファンを停止状態から作動させる温度と、逆に作動状態から停止させる温度は、ずらして設定してもよい。これにより、冷却ファンがオンオフを頻繁に繰り返すような状態が回避される。同様に、冷却ファンをＬｏ駆動状態からＨｉ駆動状態にする温度と、逆にＨｉ駆動状態からＬｏ駆動状態にする温度は、ずらして設定してもよい。
【００３９】
（６）もちろん、本発明を、電気自動車用でないバッテリを冷却する場合に適用してもよい。
【００４０】
「実施形態２」
実施形態１では、バッテリ温度の時間変化率を求めることにより、バッテリの単位時間当たり発熱量の大きさを判断していた。以下の実施形態２では、バッテリの充電時や放電時の電流値を求めることにより、バッテリの単位時間当たり発熱量を判断する。なお、以下において、実施形態１と同様の構成についての説明を省略する。
【００４１】
バッテリの発熱の大部分は、ジュール熱により占められている。ジュール熱は、下式（１）により表される。
【００４２】
【数１】
（ジュール熱）＝（電流）²×（抵抗）・・・（１）
式（１）において、（電流）は、バッテリの充放電時の電流値である。式（１）より明らかなように、充放電時の電流値が大きいほどジュール熱の発生量も大きい。従って、電流値を求めることにより、バッテリの単位時間当たり発熱量の大小を判断することができる。
【００４３】
図６は、実施形態２のバッテリ冷却装置の構成を示す説明図である。実施形態１と異なり、バッテリ１からの電流の充放電路に電流センサ１１が設けられており、電流センサ１１は制御装置６７に接続されている。制御装置６７は、温度センサ９および電流センサ１１からの入力情報に基づいて冷却ファン５を制御する。なお、電気自動車には、一般に、バッテリのＳＯＣ値を判断するための電流センサが設けられている。これらの電流センサと図６の電流センサ１１とを兼用してもよい。
【００４４】
図７は、制御装置６７による制御のフローチャートである。制御装置６７は、入力情報からバッテリ温度と充放電電流値を求める（Ｓ１１）。そして、図８のマップ参照し、作動領域を判断する（Ｓ１３）。作動領域の判断結果に基づいて冷却ファン５を制御する（Ｓ５、Ｓ７、Ｓ９）。これらのステップＳ５、Ｓ７、Ｓ９は、実施形態１の場合と同様である。
【００４５】
ここで図８のマップについて説明する。図８のマップは、バッテリ温度と充放電電流値に対応して、ファンＯＦＦ領域とファンＯＮ（Ｌｏ）領域とファンＯＮ（Ｈｉ）領域とに分けられている。各領域の境界線Ｐ、Ｑは、実施形態１と同様に、横軸（バッテリ温度）に対して斜めに設定されている。従って、図８のマップの設定では、充放電電流値が小さいときには冷却ファン５の作動時間が短くなり、また作動電圧が低くなる。一方、充放電電流値が小さいときは、前述のように、バッテリの単位時間当たりの発熱量も小さい。以上より、実施形態２の装置によっても、前述の実施形態１の装置と同様に、バッテリの単位時間当たりの発熱量に適した冷却ファン５の制御が行われ、電力消費量が低減する。
【００４６】
なお、実施形態２についても、前記の実施形態１と同様の各種の変形が可能である。ここで、実施形態２をバッテリ１の充電時のみに適用する場合には、上記の充放電電流の代わりに充電時電流を用いることが好適である。同様に、放電時のみに適用する場合には、放電時電流を用いることが好適である。
【００４７】
「実施形態３」
実施形態１では、バッテリ温度とその時間変化率に基づいて冷却ファン５が制御されている。これに対し、実施形態３では、さらに、外気温を考慮して冷却ファン５を制御する。なお、以下において、実施形態１と同様の構成についての説明を省略する。
【００４８】
図９は、実施形態３のバッテリ冷却装置の構成を示す説明図である。実施形態１と異なり、冷却ファン５の近傍に冷却風温度センサ１３が設けられている。冷却風温度センサ１３は、冷却ファン５が作動したときに、冷却ファン５に吸い込まれてバッテリボックス３の中へ流れ込む空気の温度（以下、冷却風温度）を測定している。冷却風温度センサ１３は制御装置９７に接続されていて、制御装置９７は、温度センサ９および冷却風温度センサ１３からの入力情報に基づいて冷却ファン５を制御する。
【００４９】
図１０は、制御装置９７による制御のフローチャートである。制御装置９７は、入力情報からバッテリ温度とその時間変化率を求め（Ｓ２１）、さらに、冷却風温度を求める（Ｓ２２）。そして、図１１のマップ参照し、作動領域を判断する（Ｓ２３）。作動領域の判断結果に基づいて冷却ファン５を制御する（Ｓ５、Ｓ７、Ｓ９）。これらのステップＳ５、Ｓ７、Ｓ９は、実施形態１の場合と同様である。
【００５０】
ここで図１１のマップについて説明する。図１１のマップでは、実施形態１と異なり、ファンＯＦＦ領域とファンＯＮ（Ｌｏ）領域の境界線が２本設けられている（Ｐ、Ｐ′）。冷却風温度が所定値より高いときには境界線Ｐ（実線）で分けられた領域が、ステップＳ２３の判断に用いられる。また、冷却風温度が上記所定値より低いときには境界線Ｐ′（点線）で分けられた領域が用いられる。同様に、ファンＯＮ（Ｌｏ）領域とファンＯＮ（Ｈｉ）領域の境界線も２本設けられている（Ｑ、Ｑ′）。
【００５１】
次に、実施形態３の効果について説明する。バッテリ温度と冷却風温度の差が大きいほど、バッテリの放熱量が大きい。従って、冷却風温度が低いときには、冷却ファン５の作動量に対する冷却効果が大きい。従って、冷却風温度が低いときには、冷却ファンの作動開始温度を高くしたり、冷却風の風量を減らしても、十分な冷却を行うことができる。そこで、本実施形態では、図１１のマップに示すように、冷却風温度が低いときには、冷却ファンの作動開始温度を引き上げ（境界線ＰからＰ′へ）、またＬｏ作動からＨｉ作動への切替え温度を引き上げている（境界線ＱからＱ′へ）。従って、実施形態１よりも、さらに、冷却ファン５の電力消費量を低減することができる。
【００５２】
なお、実施形態３についても、前記の実施形態１と同様の各種の変形が可能である。また、実施形態２と実施形態３の装置を組み合わせ、バッテリ温度と充放電電流値と冷却風温度とに基づいて冷却ファン５を制御してもよい。この場合、図１０のステップＳ２１において、バッテリ温度と充放電電流値を求める。そして、図１１のマップの代わりに、同様のマップであって縦軸を電流値としたものを用いる。
【００５３】
「実施形態４」
実施形態４は、実施形態３に対し、制御装置９７の制御フローのみが異なっている。その他の構成は、図９に示した実施形態３と同様であるので、説明を省略する。
【００５４】
図１２は、制御装置９７による制御のフローチャートである。制御装置９７は、入力情報からバッテリ温度とその時間変化率を求める（Ｓ３１）。そして、図１３のマップ参照し、作動領域を判断する（Ｓ３３）。図１３のマップでファンＯＦＦ領域にある場合には、冷却ファン５を停止させる（Ｓ３５）。すなわち、前述と同様、図２の両スイッチＳＷ１、ＳＷ２を開成状態とする。一方、図１３のマップでファンＯＮ領域にある場合には、冷却風温度を求める（Ｓ３７）。そして冷却風温度に基づいて、ファン駆動電圧を決定する（Ｓ３９）。冷却風温度が所定値よりも低い場合にはファン駆動電圧をＬｏと決定し、上記所定値よりも高い場合にはファン駆動電圧をＨｉと決定する。この決定結果に従って、冷却ファン５を作動させる。すなわち、ファン駆動電圧をＬｏと決定した場合には、図２のＬｏ用リレースイッチＳＷ１のみを閉成状態とする。また一方、ファン駆動電圧をＨｉと決定した場合には、図２の両スイッチＳＷ１、ＳＷ２ともに閉成状態とする。
【００５５】
実施形態４においても、実施形態３と同様に、バッテリ温度とバッテリ温度の時間変化率と冷却風温度とに基づいて、冷却ファン５が制御されている。従って、冷却ファン５の作動時間が短くなり、また、作動電圧が低くなるので、電力消費量が低減する。
【００５６】
なお、実施形態４についても、前記の実施形態３と同様の各種の変形が可能である。また、実施形態２と実施形態４の装置を組み合わせ、バッテリ温度と充放電電流値と冷却風温度とに基づいて冷却ファン５を制御してもよい。この場合、図１２のステップＳ３１において、バッテリ温度と充放電電流値を求める。そして、図１３のマップの代わりに、同様のマップであって縦軸を電流値としたものを用いる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１のバッテリ冷却装置の構成を示す説明図である。
【図２】実施形態１の装置に備えられた冷却ファンのモータを駆動するための回路の回路図である。
【図３】実施形態１における冷却ファン制御を示すフローチャートである。
【図４】実施形態１の制御装置に記憶されている冷却ファン制御用マップを示す説明図である。
【図５】実施形態１の装置を用いた場合のバッテリ温度の時間変化を示す説明図である。
【図６】本発明の実施形態２のバッテリ冷却装置の構成を示す説明図である。
【図７】実施形態２における冷却ファン制御を示すフローチャートである。
【図８】実施形態２の制御装置に記憶されている冷却ファン制御用マップを示す説明図である。
【図９】本発明の実施形態３のバッテリ冷却装置の構成を示す説明図である。
【図１０】実施形態３における冷却ファン制御を示すフローチャートである。
【図１１】実施形態３の制御装置に記憶されている冷却ファン制御用マップを示す説明図である。
【図１２】本発明の実施形態４のバッテリ冷却装置における冷却ファン制御を示すフローチャートである。
【図１３】実施形態４の制御装置に記憶されている冷却ファン制御用マップを示す説明図である。
【図１４】従来のバッテリ冷却装置の動作を示す説明図である。
【図１５】従来のバッテリ冷却装置を用いた場合のバッテリ温度の時間変化を示す説明図である。
【符号の説明】
１バッテリ、３バッテリボックス、５冷却ファン、７、６７、９７制御装置、９温度センサ、１１電流センサ、１３冷却風温度センサ、ＳＷ１Ｌｏ用リレースイッチ、ＳＷ２Ｈｉ用リレースイッチ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a battery cooling device including a cooling fan that blows cooling air to a battery, and more particularly to a battery cooling device that can reduce power consumption by the cooling fan.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in order to prevent the battery temperature from excessively rising due to heat generation during charging / discharging of a battery, an apparatus that cools the battery by sending cooling air using a cooling fan is used. Such an apparatus is described, for example, in FIG. 3 of Japanese Utility Model Publication No. 52-73424. Hereinafter, as an example of a battery cooling device, a device configured to cool a battery mounted on an electric vehicle will be described.
[0003]
In this conventional example, it is assumed that the battery to be cooled is housed in a box provided in the electric vehicle. The battery cooling device includes a cooling fan and a control device. The cooling fan is provided to send outside air into the battery box. The battery temperature is input to the control device, and the control device controls the cooling fan based on the battery temperature.
[0004]
FIG. 14 shows the operation of the above-described conventional apparatus. When the battery temperature reaches a predetermined value T2, the control device operates the cooling fan. Then, the cooling fan operates at a constant voltage and sends cooling air (outside air) into the battery box. Thereby, heat dissipation of the battery is promoted, and an increase in battery temperature is suppressed. Thereafter, when the battery temperature becomes equal to or lower than the predetermined value T1, the control device stops the cooling fan.
[0005]
FIG. 15 shows the time variation of the battery temperature when the conventional battery cooling device is used. In the figure, the upper limit temperature Tmax is a limit temperature allowed for the battery, and is set to a temperature at which the battery life or charge / discharge performance does not deteriorate if the upper limit temperature Tmax is lower than the upper limit temperature Tmax. Has been. As shown by the curve m in the figure, when the battery is charged and discharged, the battery temperature rises with time. If cooling is not performed, the battery temperature will exceed the upper limit temperature Tmax as indicated by the dotted line. In the conventional apparatus, the cooling fan operates when the battery temperature reaches T2. As a result, the battery temperature changes as indicated by the solid line portion of the curve m without exceeding the upper limit temperature Tmax.
[0006]
As described above, in the conventional device, the battery life and charge / discharge performance are prevented from being lowered due to excessive increase in battery temperature.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
On the other hand, as shown by a curve n in the figure, the battery temperature may slowly rise with time. In the case of the curve n, the amount of heat generated is small because the amount of charge / discharge of the battery is small, and the battery temperature is slowly rising. Even if the cooling fan does not operate, the battery temperature does not exceed the upper limit temperature Tmax as indicated by the dotted line.
[0008]
However, in the conventional apparatus, even in the case of the curve n, the cooling fan operates when the battery temperature reaches T2, and the battery temperature changes as indicated by the solid line portion of the curve n. Despite the fact that the battery does not need to be cooled, the cooling fan operates and power is wasted. As described above, in the conventional device, the cooling is performed more than necessary when the amount of heat generated by the battery is small.
[0009]
In view of the above points, the present invention is to provide a battery cooling device capable of reducing power consumption by a cooling fan.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a battery cooling device including a cooling fan that blows cooling air to a battery, a temperature detection unit that detects a battery temperature, a heat generation amount detection unit that detects a heat generation amount per unit battery time,Based on the operation start temperature set in advance so as to decrease as the heat generation amount per unit battery time increases and the battery temperature detected by the temperature detection means, the battery temperature detected by the temperature detection means is the heat generation. The cooling fan is operated when the operation start temperature in the heat generation amount per unit time of the battery detected by the amount detection means is reached.Including control means.Moreover, in one aspect of the present invention, the control means is based on a blowing state switching temperature set in advance so as to decrease as the calorific value per battery unit time increases, and the battery temperature detected by the temperature detection means, When the battery temperature detected by the temperature detection unit reaches the blowing state switching temperature in the heat generation amount per battery unit time detected by the heat generation amount detection unit, the blowing state by the cooling fan is switched. Furthermore, in one aspect of the present invention, a cooling air temperature detecting unit that detects a cooling air temperature sent by the cooling fan is provided, and when the cooling air temperature detected by the cooling air temperature detecting unit is lower than a predetermined temperature, Increase the operation start temperature and the blowing state switching temperature.
[0011]
Here, the “air blowing state” is a state of air blowing by the cooling fan. In the said structure, a ventilation state is adjusted according to the emitted-heat amount per battery unit time. For example, when the amount of heat generated per battery unit time is small, no air is blown, and for example, weak air is blown. The control means controls the cooling fan so that the adjusted air blowing state is obtained. In this way, the power consumed by the cooling fan can be reduced. For example, when the present invention is applied to an electric vehicle, it is possible to extend the travel distance per charge by reducing power consumption. Further, it is possible to reduce the load of the motor or the like that drives the cooling fan and extend the life of the motor or the like. The battery generates heat during charging and discharging. Of course, the present invention may be used for cooling during both charging and discharging, or for either one.Further, the lower the cooling air temperature, the greater the cooling effect when the cooling fan is activated. Therefore, when the cooling air temperature detected by the cooling air temperature detecting means is lower than the predetermined temperature, the air blowing state can be adjusted according to the cooling air temperature by raising the operation start temperature and the air blowing state switching temperature. Thereby, the power consumption of the cooling fan can be further reduced.
[0012]
In one aspect of the present invention, the heat generation amount detection unit detects a heat generation amount per unit time of the battery based on a time change rate of the battery temperature detected by the temperature detection unit. This configuration utilizes the fact that the rate of change in battery temperature with time increases as the amount of heat generated per battery unit time increases. Further, since the battery temperature detected by the temperature detecting means is used, it is not necessary to provide a dedicated sensor.
[0013]
In the aspect of the invention, the heat generation amount detecting unit detects the heat generation amount per unit time of the battery based on the battery current value. Here, “battery current value” refers to a current value during charging or discharging. This configuration utilizes the fact that the amount of heat generated by the battery increases as the current value per battery unit time increases. In general, since the battery current value is detected for determining the SOC (State Of Charge) value of the battery, it is not necessary to provide a dedicated sensor for current detection in the configuration of this aspect.
[0014]
In one embodiment of the present invention, the control unit performs on / off control of the cooling fan. The power consumption of the cooling fan can be adjusted by controlling the cooling fan to have a longer off time.
[0015]
In the aspect of the invention, the control unit controls an operating voltage of the cooling fan. By controlling the operating voltage of the cooling fan to be low, the power consumption of the cooling fan can be adjusted. In addition, the on / off of the cooling fan and the operating voltage may be controlled in combination with the above aspect. Thereby, a cooling fan can be controlled more finely.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a battery cooling device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the present invention is applied to an apparatus configured to cool a battery mounted on an electric vehicle.
[0018]
“Embodiment 1”
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a configuration of the battery cooling device according to the first embodiment. This device is mounted on an electric vehicle (not shown) together with the battery 1 to be cooled. The electric vehicle is provided with a battery box 3, and a plurality of batteries 1 are accommodated in the battery box 3. As shown in the figure, the batteries 1 are arranged at regular intervals and are connected to each other. A pair of power supply terminals are provided on the side surface of the battery box 3, and current is supplied from the power supply terminals to the motor for driving the vehicle.
[0019]
A cooling fan 5 is attached to the side surface of the battery box 3. The cooling air outlet of the cooling fan 5 faces the opening on the side surface of the battery box 3. Therefore, when the cooling fan 5 is activated, outside air (air outside the battery box 3) is forcibly sent into the battery box 3. The cooling fan 5 includes a fan motor, and the cooling fan 5 is operated by the rotation of the fan motor.
[0020]
The control device 7 is an electronic control unit (ECU), and a battery temperature is input to the control device 7 from a temperature sensor 9 provided in the battery 1. The control device 7 controls the cooling fan 5 based on this input information. Specifically, as will be described later, a control signal is sent to the drive circuit for the fan motor to switch between operation and stop of the fan motor.
[0021]
Here, the temperature sensor 9 is a thermistor, and is attached on the case of the battery 1 and in the vicinity of the electrode plate. It is preferable that the temperature sensor 9 originally detects the temperature of the electrode plate of the battery 1 as the battery temperature. However, it is not preferable to attach the thermistor directly to the electrode plate. Therefore, as described above, the temperature sensor 9 is attached in the vicinity of the electrode plate. Moreover, in this embodiment, the temperature sensor 9 is attached to all the batteries 1, and let the average value of the detected temperature be battery temperature. A value that is not an average value (for example, a maximum value) may be used as the battery temperature. Further, the temperature sensor 9 may be attached to some of the batteries 1.
[0022]
FIG. 2 shows a drive circuit for a fan motor (M in the figure) of the cooling fan 5. The power source E is charged by supplying current from the battery 1 of FIG. The fan motor M is a DC motor. The power source E and the fan motor M are connected via the Lo relay switch SW1. The fan motor M is connected to the ground via a resistor R, and is connected to the ground via a Hi relay switch SW2. The Lo relay switch SW1 and the Hi relay switch SW2 are respectively connected to the control device 7 of FIG. Each switch operates in response to an input signal from the control device 7 to switch the circuit of FIG. 2 and the state of the cooling fan 5 becomes one of the following three;
(1) Stop state: Both switches are open. Therefore, the fan motor M is stopped without receiving a current supply.
(2) Lo operation: The Lo relay switch SW <b> 1 is closed by an input signal from the control device 7. A current flows from the power source E to the fan motor M and the resistor R via the Lo relay switch SW1, and the fan motor M rotates at a low speed.
(3) Hi operation: Both the Lo relay switch SW1 and the Hi relay switch SW2 are closed by an input signal from the control device 7. The current flows from the power supply E to the fan motor M and the Hi relay switch SW2 via the Lo relay switch SW1. Since no current flows to the resistor R, the drive voltage of the fan motor M is higher than the Lo operation. As a result, the amount of air blown from the cooling fan 5 also increases.
[0023]
Next, the operation of the battery cooling device of this embodiment will be described. FIG. 3 is a flowchart of control by the control device 7. When driving (discharging) or charging of the electric vehicle starts, the battery temperature and its time change rate are obtained based on the input signal from the temperature sensor 9 (S1). Next, referring to the map of FIG. 4, the fan operating region is determined based on the battery temperature and the rate of change over time (S3).
[0024]
The map of FIG. 4 is stored in the control device 7 and is divided into the following three areas corresponding to the battery temperature and its rate of change over time;
(1) Fan OFF area: Area on the lower left side of the straight line P
(2) Fan ON area (Lo): Area between straight line P and straight line Q
(3) Fan ON area (Hi): Upper right area from the straight line Q
If it is determined that the fan operating area is in the fan OFF area, the cooling fan 5 is stopped (S5). That is, both switches SW1 and SW2 in FIG. 2 are opened. If the fan is in the fan ON region (Lo), the cooling fan 5 is set in the Lo operation state (S7). That is, only the Lo relay switch SW1 in FIG. 2 is closed. On the other hand, if it is in the fan ON region (Hi), the cooling fan 5 is set to the Hi operating state (S9). That is, both switches SW1 and SW2 in FIG. 2 are closed. By steps S7 and S9, the cooling air is sent into the battery box 3 and flows between and around the battery 1. As a result, heat dissipation of the battery 1 is promoted. In addition, after controlling the cooling fan 5 in step S5, S7, S9, it returns to step S1 and repeats the same control.
[0025]
Here, the map of FIG. 4 will be further described. As a feature of the present embodiment, the boundary lines P and Q of each region are set on the horizontal axis (inclined with respect to the battery temperature. Even if the battery temperature is the same, the fan is used when the time change rate of the battery temperature is large. In the ON region (Lo), the fan OFF region is obtained when the time change rate is small, and similarly, even when the battery temperature is the same, the fan ON region (Hi) is obtained when the time change rate of the battery temperature is large. When the time change rate is small, the fan ON region (Lo) is obtained.
[0026]
FIG. 5 shows the time variation of the battery temperature when the battery cooling device of this embodiment is used. In the figure, the upper limit temperature Tmax is the limit temperature allowed for the battery, as described above, and is a temperature at which the battery life or charge / discharge performance is not deteriorated if the temperature is equal to or lower than the upper limit temperature Tmax. Is set to
[0027]
In the case of curve A in FIG. 5, the time change rate of the battery temperature is large. Then, when the battery temperature reaches Ta, the cooling fan 5 enters the Lo operation state. Thereafter, when the battery temperature further rises to Tb, the cooling fan 5 enters the Hi operating state. Thus, when the time change rate of the battery temperature is large, the cooling fan is operated (off to on) and switched (Lo to Hi) at a lower battery temperature. Note that Ta and Tb in FIG. 5 correspond to points a and b in the map of FIG. 4, respectively.
[0028]
In the case of curve B in FIG. 5, the time change rate of the battery temperature is small. When the battery temperature reaches Tc, the cooling fan 5 is in the Lo state. Thereafter, when the battery temperature reaches Td, the cooling fan 5 enters the Hi operating state. In the curve B, the cooling fan 5 is operated and switched at a temperature higher than that of the curve A. However, since the amount of heat generated per unit time is small when the rate of change in battery temperature over time is small, a sufficient cooling effect can be obtained with such a setting. Therefore, the battery temperature does not exceed the upper limit temperature Tmax. Note that Tc and Td in FIG. 5 correspond to points c and d in the map of FIG. 4, respectively.
[0029]
In the case of curve C in FIG. 5, the time change rate of the battery temperature is even smaller. Eventually, the cooling fan 5 does not operate, but the battery temperature does not exceed the upper limit temperature Tmax. In this case, the cooling fan 5 is not used.
[0030]
The battery cooling device according to the first embodiment has been described above. In the above-described conventional apparatus, the cooling fan operates at the same voltage when the same set temperature is reached regardless of the amount of heat generated. Compared with such a conventional device, the battery cooling device of this embodiment has reduced power consumption as follows.
[0031]
When the time change rate of the battery temperature is small, the heat generation amount per unit time of the battery is also small. In the setting of the map of FIG. 4, when the heat generation amount is small compared to when the heat generation amount is large, the operation and switching of the cooling fan 5 are not performed until the battery temperature becomes higher. In this way, the operation time of the cooling fan 5 when the heat generation amount is small is shortened, and the operation voltage is lowered. Therefore, as a whole, the operation time of the cooling fan 5 is shortened and the operation voltage is lower than before. As a result, the power consumption of the cooling fan 5 can be reduced. Here, as described above, the power E of the cooling fan 5 is supplied from the battery 1. Therefore, the travel distance of the electric vehicle per charge can be extended by reducing the power consumption.
[0032]
Furthermore, the load on the fan motor M is reduced by shortening the operation time of the cooling fan 5. Therefore, the life of the fan motor M can be extended.
[0033]
Hereinafter, modifications of the battery cooling device of the first embodiment will be described.
[0034]
(1) In the first embodiment, the operating state of the cooling fan is divided into three states: stop, Lo, and Hi. On the other hand, for example, the following modifications can be considered;
(I) Only the cooling fan is stopped and activated, and Lo and Hi are not switched.
(Ii) The operation start temperature of the cooling fan is constant (the straight line P in FIG. 4 is set perpendicular to the horizontal axis). Then, the drive voltage of the fan motor is adjusted according to the rate of change of battery temperature over time.
(Iii) Adjusting the drive voltage of the fan motor more finely than in two steps
(Iv) The cooling fan is always operated without being turned on and off as in this embodiment. Then, the drive voltage of the fan motor is adjusted.
[0035]
(2) Instead of the map as shown in FIG. 4, the calculation is performed using a function including the battery temperature and the rate of change over time.
[0036]
(3) Although not specified in the above embodiment, the present invention is applied only during charging, only during discharging, or both charging and discharging.
[0037]
(4) The present invention may be applied only when the battery temperature rises. In this case, when the battery temperature decreases, the cooling fan stops at a constant temperature as in the conventional case.
[0038]
(5) The temperature at which the cooling fan is operated from the stopped state and the temperature at which the cooling fan is stopped from the operated state may be set differently. Thereby, a state where the cooling fan frequently repeats on / off is avoided. Similarly, the temperature at which the cooling fan is switched from the Lo driving state to the Hi driving state and the temperature at which the cooling fan is switched from the Hi driving state to the Lo driving state may be set differently.
[0039]
(6) Of course, you may apply this invention, when cooling the battery which is not for electric vehicles.
[0040]
“Embodiment 2”
In the first embodiment, the amount of heat generated per unit time of the battery is determined by determining the rate of change of the battery temperature over time. In the second embodiment below, the amount of heat generated per unit time of the battery is determined by obtaining a current value during charging or discharging of the battery. In the following, description of the same configuration as that of the first embodiment will be omitted.
[0041]
Most of the heat generated by the battery is occupied by Joule heat. Joule heat is represented by the following formula (1).
[0042]
[Expression 1]
(Joule heat) = (current)²X (resistance) (1)
In formula (1), (current) is a current value at the time of charging / discharging of the battery. As is clear from Equation (1), the amount of Joule heat generated increases as the current value during charge / discharge increases. Therefore, by determining the current value, the amount of heat generated per unit time of the battery can be determined.
[0043]
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a configuration of the battery cooling device according to the second embodiment. Unlike the first embodiment, a current sensor 11 is provided in a charging / discharging path of a current from the battery 1, and the current sensor 11 is connected to the control device 67. The control device 67 controls the cooling fan 5 based on input information from the temperature sensor 9 and the current sensor 11. An electric vehicle is generally provided with a current sensor for determining the SOC value of the battery. These current sensors may also be used as the current sensor 11 of FIG.
[0044]
FIG. 7 is a flowchart of control by the control device 67. The control device 67 obtains the battery temperature and the charge / discharge current value from the input information (S11). Then, the operating region is determined with reference to the map of FIG. 8 (S13). The cooling fan 5 is controlled based on the determination result of the operation region (S5, S7, S9). These steps S5, S7, and S9 are the same as those in the first embodiment.
[0045]
Here, the map of FIG. 8 will be described. The map of FIG. 8 is divided into a fan OFF area, a fan ON (Lo) area, and a fan ON (Hi) area corresponding to the battery temperature and the charge / discharge current value. The boundary lines P and Q of each region are set obliquely with respect to the horizontal axis (battery temperature) as in the first embodiment. Accordingly, in the setting of the map of FIG. 8, when the charge / discharge current value is small, the operation time of the cooling fan 5 is shortened and the operation voltage is lowered. On the other hand, when the charge / discharge current value is small, as described above, the heat generation amount per unit time of the battery is also small. As described above, the apparatus of the second embodiment also controls the cooling fan 5 suitable for the heat generation amount per unit time of the battery, similarly to the apparatus of the first embodiment, and reduces the power consumption.
[0046]
The second embodiment can be modified in various ways similar to the first embodiment. Here, when the second embodiment is applied only when the battery 1 is charged, it is preferable to use the charging current instead of the charging / discharging current. Similarly, when applied only during discharge, it is preferable to use a current during discharge.
[0047]
“Embodiment 3”
In the first embodiment, the cooling fan 5 is controlled based on the battery temperature and the rate of change over time. On the other hand, in the third embodiment, the cooling fan 5 is further controlled in consideration of the outside air temperature. In the following, description of the same configuration as that of the first embodiment will be omitted.
[0048]
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating a configuration of the battery cooling device according to the third embodiment. Unlike the first embodiment, a cooling air temperature sensor 13 is provided in the vicinity of the cooling fan 5. The cooling air temperature sensor 13 measures the temperature of air that is sucked into the cooling fan 5 and flows into the battery box 3 (hereinafter referred to as cooling air temperature) when the cooling fan 5 is activated. The cooling air temperature sensor 13 is connected to the control device 97, and the control device 97 controls the cooling fan 5 based on input information from the temperature sensor 9 and the cooling air temperature sensor 13.
[0049]
FIG. 10 is a flowchart of control by the control device 97. The control device 97 obtains the battery temperature and its time change rate from the input information (S21), and further obtains the cooling air temperature (S22). Then, the operating area is determined with reference to the map of FIG. 11 (S23). The cooling fan 5 is controlled based on the determination result of the operation region (S5, S7, S9). These steps S5, S7, and S9 are the same as those in the first embodiment.
[0050]
Here, the map of FIG. 11 will be described. In the map of FIG. 11, unlike the first embodiment, two boundary lines between the fan OFF area and the fan ON (Lo) area are provided (P, P ′). When the cooling air temperature is higher than the predetermined value, the region divided by the boundary line P (solid line) is used for the determination in step S23. When the cooling air temperature is lower than the predetermined value, a region divided by the boundary line P ′ (dotted line) is used. Similarly, two boundary lines between the fan ON (Lo) region and the fan ON (Hi) region are also provided (Q, Q ′).
[0051]
Next, the effect of Embodiment 3 is demonstrated. The greater the difference between the battery temperature and the cooling air temperature, the greater the heat dissipation of the battery. Therefore, when the cooling air temperature is low, the cooling effect on the operation amount of the cooling fan 5 is large. Therefore, when the cooling air temperature is low, sufficient cooling can be performed even if the operation start temperature of the cooling fan is increased or the air volume of the cooling air is reduced. Therefore, in the present embodiment, as shown in the map of FIG. 11, when the cooling air temperature is low, the operation start temperature of the cooling fan is raised (from the boundary line P to P ′), and the switching from the Lo operation to the Hi operation is performed. The temperature is being raised (from the boundary line Q to Q ′). Therefore, the power consumption of the cooling fan 5 can be further reduced as compared with the first embodiment.
[0052]
The third embodiment can be modified in various ways similar to the first embodiment. Moreover, the apparatus of Embodiment 2 and Embodiment 3 may be combined and the cooling fan 5 may be controlled based on the battery temperature, the charge / discharge current value, and the cooling air temperature. In this case, the battery temperature and the charge / discharge current value are obtained in step S21 of FIG. In place of the map of FIG. 11, a similar map having the vertical axis as the current value is used.
[0053]
“Embodiment 4”
The fourth embodiment is different from the third embodiment only in the control flow of the control device 97. Other configurations are the same as those of the third embodiment shown in FIG.
[0054]
FIG. 12 is a flowchart of control by the control device 97. The control device 97 obtains the battery temperature and its time change rate from the input information (S31). Then, the operating area is determined with reference to the map of FIG. 13 (S33). If it is in the fan OFF region in the map of FIG. 13, the cooling fan 5 is stopped (S35). That is, as described above, both switches SW1 and SW2 in FIG. 2 are opened. On the other hand, if it is in the fan ON region in the map of FIG. 13, the cooling air temperature is obtained (S37). Then, the fan drive voltage is determined based on the cooling air temperature (S39). When the cooling air temperature is lower than a predetermined value, the fan driving voltage is determined as Lo, and when it is higher than the predetermined value, the fan driving voltage is determined as Hi. The cooling fan 5 is operated according to the determination result. That is, when the fan drive voltage is determined to be Lo, only the Lo relay switch SW1 in FIG. 2 is closed. On the other hand, when the fan drive voltage is determined to be Hi, both switches SW1 and SW2 in FIG. 2 are closed.
[0055]
In the fourth embodiment, similarly to the third embodiment, the cooling fan 5 is controlled based on the battery temperature, the time change rate of the battery temperature, and the cooling air temperature. Therefore, the operation time of the cooling fan 5 is shortened and the operation voltage is lowered, so that the power consumption is reduced.
[0056]
The fourth embodiment can be modified in various ways similar to the third embodiment. Moreover, the apparatus of Embodiment 2 and Embodiment 4 may be combined and the cooling fan 5 may be controlled based on the battery temperature, the charge / discharge current value, and the cooling air temperature. In this case, in step S31 of FIG. 12, the battery temperature and the charge / discharge current value are obtained. Then, instead of the map of FIG. 13, a similar map with the vertical axis representing the current value is used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a battery cooling device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram of a circuit for driving a motor of a cooling fan provided in the apparatus according to the first embodiment.
FIG. 3 is a flowchart showing cooling fan control in the first embodiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a cooling fan control map stored in the control device according to the first embodiment.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a change in battery temperature over time when the apparatus of Embodiment 1 is used.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a configuration of a battery cooling device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart showing cooling fan control in the second embodiment.
FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a cooling fan control map stored in a control device according to a second embodiment.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a configuration of a battery cooling device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a flowchart showing cooling fan control in the third embodiment.
FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating a cooling fan control map stored in a control device according to a third embodiment.
FIG. 12 is a flowchart showing cooling fan control in the battery cooling device according to the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating a cooling fan control map stored in a control device according to a fourth embodiment.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing an operation of a conventional battery cooling device.
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a change over time in battery temperature when a conventional battery cooling device is used.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Battery, 3 Battery box, 5 Cooling fan, 7, 67, 97 Control apparatus, 9 Temperature sensor, 11 Current sensor, 13 Cooling air temperature sensor, SW1Lo relay switch, SW2 Hi relay switch.

Claims

In a battery cooling device including a cooling fan for blowing cooling air to a battery,
Temperature detecting means for detecting the battery temperature;
A calorific value detection means for detecting the calorific value per battery unit time;
The battery temperature detected by the temperature detecting means is based on the preset operation start temperature so as to decrease as the calorific value per battery unit time increases and the battery temperature detected by the temperature detecting means. Control means for operating the cooling fan when the operation start temperature in the calorific value per battery unit time detected by the quantity detection means is reached ;
A battery cooling device comprising:

The apparatus of claim 1.
The control means is detected by the temperature detection means based on the blowing state switching temperature set in advance so as to decrease as the calorific value per battery unit time increases and the battery temperature detected by the temperature detection means. When the battery temperature reaches the air blowing state switching temperature in the heat generation amount per battery unit time detected by the heat generation amount detecting means, the air blowing state by the cooling fan is switched.
A battery cooling device.

The apparatus according to claim 1 or 2 ,
Furthermore, it comprises cooling air temperature detection means for detecting the cooling air temperature delivered by the cooling fan,
When the cooling air temperature detected by the cooling air temperature detecting means is lower than a predetermined temperature, the operation start temperature is raised.
A battery cooling device.

The apparatus of claim 2 .
Furthermore, it comprises cooling air temperature detection means for detecting the cooling air temperature delivered by the cooling fan,
When the cooling air temperature detected by the cooling air temperature detection means is lower than a predetermined temperature, the operation start temperature and the blowing state switching temperature are raised.
A battery cooling device.

In the apparatus in any one of Claims 1-4,
The said heat generation amount detection means detects the heat generation amount per battery unit time based on the time change rate of the battery temperature which the said temperature detection means detected .

In the apparatus in any one of Claims 1-4 ,
The battery cooling device, wherein the heat generation amount detecting means detects a heat generation amount per unit battery time based on a battery current value .

In the apparatus in any one of Claims 1-6,
The battery cooling device characterized in that the control means controls the cooling fan on and off.

In the apparatus in any one of Claims 1-7,
The battery cooling device, wherein the control means controls an operating voltage of a cooling fan.