JP2004194384A - Cooling device for motor vehicle battery - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動車両用バッテリの冷却装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ハイブリッドカーの駆動源はエンジンと電動モータとの併用であり、また、電気自動車の駆動源は電動モータとなっており、いずれの車両にあっても電動モータを駆動するためにバッテリを備える。バッテリは充電時や放電時に発熱し、この発熱がバッテリ性能の低下原因になるため、積極的にバッテリを冷却する必要がある。
【0003】
従来の電動車両用バッテリの冷却装置としては、バッテリを冷却液体によって冷却するようになっており、この冷却液体を、ファンにより導入した外気で冷却する第1熱交換器を設けるとともに、空調装置によって冷却した第2熱交換器を前記第1熱交換器の外気導入方向に対して上流側に配置して、第1熱交換器の冷却、ひいては、前記冷却液体を冷却するようにしたものがある(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−1911904号公報(第4頁、第1図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の電動車両用バッテリの冷却装置にあっては、空調装置を利用してバッテリを冷却するものであるため、空調装置を常時作動することになって燃費が悪化してしまう。
【0006】
そこで、本発明はバッテリを冷却する通路を別途形成し、その通路に内気と外気を選択的に導入するとともに、バッテリ冷却後の空気を車内と車外に選択的に排出することにより、空調装置の負担を軽減しつつバッテリを冷却できる電動車両用バッテリの冷却装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の電動車両用バッテリの冷却装置にあっては、駆動源の一部若しくは全部に電動機を用いた電動車両に搭載したバッテリを冷却するにあたって、空気吸入口と空気排出口とを連通する空気通路を設け、この空気通路の途中をバッテリの冷却ケースに連通して、この空気通路に送風機を設けて空気吸入口から空気排出口方向に空気を流し、冷却ケースを通過する空気によってバッテリを冷却し、空気吸入口の内気導入と外気導入を吸気側切換弁によって切換えるとともに、空気排出口の車内排出と車外排出を排気側切換弁によって切換え、かつ、これら吸気側切換弁による内気・外気の導入切換え、および排気側切換弁による車内・車外の排出切換えをコントローラによって制御するようにしている。
【0008】
【発明の効果】
本発明によれば、空気通路に内気を導入してバッテリを冷却するモードと、空気通路に外気を導入してバッテリを冷却するモードとを使い分けることにより、外気でバッテリを冷却するモードでは車室内の空調空気をバッテリ冷却に使用しないため、空調装置に負担をかけるのを防止することができ、また、バッテリを冷却した後の空気の排出先も車内側と車外側に切換え可能なため、車外側に選択したときには車室内温度の上昇を防止して、空調装置に負担をかけるのを防止できる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。
【0010】
図1,図2は本発明にかかる電動車両用バッテリの冷却装置の第1実施形態を示し、図1は冷却装置の概略構成図、図2はコントローラによるバッテリ冷却風の制御態様を示す説明図である。
【0011】
この第1実施形態の電動車両用バッテリの冷却装置10は、ハイブリッドカーのように駆動源の一部、若しくは電気自動車のように駆動源の全部に電動機としての電動モータを用いた電動車両に適用され、その電動車両に搭載した電動モータの電源となるバッテリを冷却するようになっている。
【0012】
即ち、この実施形態の冷却装置10は、内気(車室内空気)導入と外気(車外空気)導入を選択的に切換え可能な空気吸入口11と、車内排出と車外排出を選択的に切換え可能な空気排出口12とを連通する空気通路としての冷却ダクト13を設け、この冷却ダクト13に送風機14によって空気吸入口11から空気排出口12方向に空気を流すとともに、この冷却ダクト13を流通する空気でバッテリ15を冷却するようになっており、かつ、空気吸入口11の内気・外気の導入切換え、および空気排出口12の車内・車外の排出切換えをコントローラ16によって制御するようになっている。
【0013】
空気吸入口11は、内気導入口11aと外気導入口11bを設けてあり、これら両導入口11a,11bは吸気側切換弁としての第1切換ドア20によって選択的に開閉される。
【0014】
空気排出口12は、車内排出口12aと車外排出口12bを設けてあり、これら両排出口12a,12bは排気側切換弁としての第2切換ドア21によって選択的に開閉される。
【0015】
尚、前記第1切換ドア20および前記第2切換ドア21は、図示状態では内気,外気導入口11a,11bの両方および車内,車外排出口12a,12bの両方を閉塞した状態を示すが、実際は第1切換ドア20および第2切換ドア21は1つであり、内気,外気導入口11a,11bのいずれか一方および車内,車外排出口12a,12bのいずれか一方が閉止されることになる。
【0016】
また、前記空気吸入口11および前記空気排出口12は、それぞれを1つづつ設けた場合を図示したが、これに限ることなく空気吸入口11および空気排出口12を複数設けることもできる。
【0017】
バッテリ15はこの実施形態では2個が並設して搭載され、それぞれは冷却ケース17に独立して収納してあり、各冷却ケース17には空気入口17aと空気出口17bを設けてある。
【0018】
そして、空気吸入口11と空気排出口12を連通する冷却ダクト13の途中を分断して、空気吸入口11側の導入ダクト13aを冷却ケース17の空気入口17aに接続するとともに、空気排出口12側の排出ダクト13bを冷却ケース17の空気出口17bに接続してある。
【0019】
前記送風機14は前記排出ダクト13bに設けられ、この送風機14によって冷却ダクト13内の空気を空気吸入口11側から空気排出口12方向へと強制的に流すようになっており、その途中で冷却ケース17を空気が通過することによりバッテリ15を空冷するようになっている。
【0020】
前記コントローラ16には、バッテリ温度センサー22および吸気温度センサー23の各検出信号が入力されるとともに、更に、外気温信号、車速信号、エアコンインテーク位置信号等が入力され、かつ、このコントローラ16からは送風機14を駆動する指令信号、および第1,第2切換ドア20,21の切換信号を出力するようになっている。
【0021】
従って、前記各種入力信号に基づいて、コントローラ16から第1,第2切換ドア20,21に切換え信号を出力することにより、バッテリ15の冷却風を適正に制御するようになっており、例えば図2に示すように外気温、車速およびインテーク位置に応じてバッテリ冷却風の吸気側と排気側とを制御するようになっている。
【0022】
即ち、コントローラ16から吸気側切換弁20および排気側切換弁21に出力する切換信号は、第1の態様として吸気側切換弁20および排気側切換弁21を、外気温の高,中,低に基づいて切換えるようになっている。
【0023】
また、第2の態様として吸気側切換弁20および排気側切換弁21を、車速の高速域,低速域に基づいて切換えるようになっており、更に、第3の態様として停車時には、吸気側切換弁20を内気導入側に切換えるとともに、排気側切換弁21を車外排出側に切換えるようになっている。
【0024】
更に、第4の態様として吸気側切換弁20および排気側切換弁21を、バッテリの温度に基づいて切換えるようになっており、また、第5の態様として吸気側切換弁20および排気側切換弁21を、図外の空調装置のインテーク設定位置(外気導入モードFREまたは内気循環モードREC)に基づいて切換えるようになっている。
【0025】
即ち、この実施形態の冷却装置10では、図外の空調装置によって車内が冷房されている状態で制御される場合であり、高外気温の場合で高速時にバッテリ15温度の許容温度に余裕がある場合(図2中、通常時)は、空調装置の内外気循環モードにかかわらず、吸気側切換弁20を外気導入口11bの開放側に切り換えて、空気吸入口11から吸入するバッテリ冷却風として可能な限り外気を使用することで、空調装置の負荷を低減するようになっている。
【0026】
このとき、空気排出口12は排気側切換弁21を車外排出口12bの開放側に切り換えて、バッテリ15を通過して暖められた冷却風を車外側に排出して、車室内に暖められた空気が戻されないようにしてある。
【0027】
また、バッテリ15が許容温度に余裕が無い場合(図2中、バッテリ温高温時)、および車両周辺の雰囲気温度の高い低速時は、吸気側切換弁20を内気導入口11aの開放側に切り換えてバッテリ冷却風の吸入口11を冷房された内気とし、バッテリ15の冷却を優先させる。
【0028】
このとき、空気排出口12は空調装置のインテーク設定位置が内気循環モード(REC)の場合を除き、排気側切換弁21を車外排出口12bの開放側に切り換えて、バッテリ15を通過して暖められた冷却風を車外側に排出して、車室内に暖められた空気が戻されないようにしてある。
【0029】
因に、低速域ではバッテリ15の負荷は高速域に比較して小さいので、バッテリ15の発熱量も小さくなり、バッテリ15の下流域の空気の温度上昇代が高速域のそれに比較して小さいことと、このモード(外気温高,低速域)では外気温度が高く、バッテリ15の下流域の空気を車外に排出した分、導入しなければならない外気の温度もまた高いことを考慮すると、空調装置のインテーク位置が内気循環モード(REC)のときにバッテリ15の下流域の空気を車室内に戻しても、空調装置の負担はさほど変化が無い。
【0030】
更に、車室内を冷房しない低外気温時には、外気をバッテリ15に導入するとバッテリ15の温度が下がり過ぎる恐れ(バッテリ15は低温状態で効率が悪化する)があるため、特に、低外気温での始動時には吸気側切換弁20を内気導入口11aの開放側に切り換えて、空気吸入口11から吸入した内気でバッテリ15の温度を上昇させるようになっている。
【0031】
また、停車時には、空気吸入口11および空気排出口12のうち、一方を外気連通し、他方を内気連通することにより、通常のドラフター(換気)として機能させることができる。
【0032】
以上の構成により本実施形態の電動車両用バッテリの冷却装置10にあっては、冷却ダクト13に内気を導入してバッテリ15を冷却するモードと、冷却ダクト13に外気を導入してバッテリ15を冷却するモードとを使い分けることにより、外気でバッテリ15を冷却するモードでは車室内の空調空気をバッテリ15の冷却に使用しないため、空調装置への負担を無くすことができる。
【0033】
そして、バッテリ15を冷却した後の暖まった空気の排出先も車内側と車外側に切換え可能なため、車外側に選択したときには車室内温度の上昇を防止して、空調装置に負担をかけるのを防止できる。
【0034】
また、吸気側切換弁20および排気側切換弁21を、外気温に基づいて切換えたことにより、バッテリ15を冷却するのに適した温度の空気を、高外気温時に空調装置で冷房した内気、または低外気温時に冷房しない内気、あるいは中外気温時に外気から導入して、バッテリ15を効果的に冷却することができる。
【0035】
更に、吸気側切換弁20および排気側切換弁21を、車速に基づいて切換えたことにより、高外気温時に、車両の周囲温度が外気温よりも高くなる低速時には、内気でバッテリ15を冷却し、車両の周囲温度が外気相当となる高速時には、バッテリ15の温度によっては外気でバッテリ15を冷却することができるため、空調装置の負荷を軽減させることができる。
【0036】
更にまた、停車時は、吸気側切換弁20を内気導入側に切換えるとともに、排気側切換弁21を車外排出側に切換えたことにより、停車時はドアを開閉する可能性があり、この状況で通常のドラフターの機能を持たせることができ、ドア開閉時の影響を減少することができる。
【0037】
また、吸気側切換弁20および排気側切換弁21を、バッテリ15の温度に基づいて切換えたので、外気による冷却を行っている場合に、バッテリ15の温度が高い状態では空調装置による内気導入モードでバッテリ15を冷却するため、効果的にバッテリ15を冷却することができる。
【0038】
更に、吸気側切換弁20および排気側切換弁21を、空調装置のインテーク設定位置(FREまたはREC)に基づいて切り換えたので、外気導入モード(FRE)でバッテリ15を通過して暖められた冷却風が、車内に戻されないように車外側に排出できるため、空調装置の負担を軽減することができる。
【0039】
図3は本発明の第2実施形態を示し、前記第1実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。
【0040】
図3は冷却装置の要部を示す概略構成図であり、この第2実施形態の冷却装置10aでは、吸気側切換弁20および排気側切換弁21に、それぞれの開度割合を調節する制御を付加するようにしている。
【0041】
即ち、吸気側切換弁20は、第1実施形態のように内気導入口11aまたは外気導入口11bを閉止する位置への切換えが可能なことは勿論のこと、それらの途中の開度設定が可能となり、内気導入口11aおよび外気導入口11bから適宜割合をもって内気および外気を混合して吸入することができる。
【0042】
また、排気側切換弁21にあっても、車内排出口12aまたは車外排出口12bを閉止する位置への切換えが可能なことは勿論のこと、それらの途中の開度設定が可能となり、バッテリ15を冷却した後の空気を車内排出口12aおよび車外排出口12bから適宜割合をもって車内および車外に排出することができる。
【0043】
従って、この第2実施形態のバッテリ冷却装置10aにあっては、内気吸入モードと外気導入モードの中間位置の設定、および車内排気モードと車外排気モードの中間位置の設定が可能となるため、各種条件、例えば第1実施形態に示した外気温、車速、バッテリ温度、インテーク設定位置等に応じて、バッテリ冷却温度や車室内温度をより緻密に制御することが可能となり、空調装置の負担をより軽減化させることができる。
【0044】
ところで、本発明は前記第1,第2実施形態に例をとって説明したが、これら実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種実施形態を採ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態における冷却装置の概略構成図。
【図2】本発明の第1実施形態におけるコントローラによるバッテリ冷却風の制御態様を示す説明図。
【図3】本発明の第1実施形態における冷却装置の要部を示す概略構成図。
【符号の説明】
10,10a 冷却装置
11 空気吸入口
11a 内気導入口
11b 外気導入口
12 空気排出口
12a 車内排出口
12b 車外排出口
13 冷却ダクト(空気通路)
14 送風機
15 バッテリ
16 コントローラ
17 冷却ケース
20 第1切換ドア(吸気側切換弁)
21 第2切換ドア(排気側切換弁)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a battery cooling device for an electric vehicle.
[0002]
[Prior art]
The drive source of a hybrid car is a combination of an engine and an electric motor, and the drive source of an electric vehicle is an electric motor, and any vehicle has a battery to drive the electric motor. The battery generates heat during charging and discharging, and this heat generation causes deterioration of the battery performance. Therefore, it is necessary to actively cool the battery.
[0003]
As a conventional battery cooling device for an electric vehicle, a battery is cooled by a cooling liquid, and a first heat exchanger for cooling the cooling liquid by outside air introduced by a fan is provided, and an air conditioning device is provided. There is one in which the cooled second heat exchanger is disposed upstream of the first heat exchanger with respect to the outside air introduction direction to cool the first heat exchanger and, consequently, the cooling liquid. (For example, refer to Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-1911904 (page 4, FIG. 1)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional battery cooling device for an electric vehicle, which uses an air conditioner to cool the battery, the air conditioner is always operated, and fuel efficiency is deteriorated.
[0006]
Therefore, the present invention separately forms a passage for cooling the battery, selectively introduces inside air and outside air into the passage, and selectively discharges the air after the battery is cooled to the inside and outside of the vehicle, so that the air conditioner is provided. An object of the present invention is to provide an electric vehicle battery cooling device capable of cooling a battery while reducing a load.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In the battery cooling device for an electric vehicle according to the present invention, when cooling a battery mounted on an electric vehicle using an electric motor for a part or all of a drive source, air that communicates between an air inlet and an air outlet is provided. A passage is provided, and the middle of the air passage is communicated with the battery cooling case.A blower is provided in the air passage to flow air from the air inlet to the air outlet, and the battery is cooled by the air passing through the cooling case. In addition, switching between the introduction of inside air and the introduction of outside air at the air intake port is performed by an intake side switching valve, and the inside and outside of the air exhaust port are switched by an exhaust side switching valve, and the introduction of inside air and outside air by these intake side switching valves. The switching and the switching between the inside and outside of the vehicle by the exhaust side switching valve are controlled by a controller.
[0008]
【The invention's effect】
According to the present invention, the mode of cooling the battery by introducing outside air into the air passage and the mode of cooling the battery by introducing outside air into the air passage can be selectively used. Since the air-conditioned air is not used for cooling the battery, it is possible to prevent a burden on the air conditioner, and the air discharge destination after cooling the battery can be switched between the inside and the outside of the vehicle. When it is selected to the outside, it is possible to prevent the temperature in the vehicle compartment from rising, thereby preventing a burden on the air conditioner.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0010]
1 and 2 show a first embodiment of a battery cooling device for an electric vehicle according to the present invention, FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the cooling device, and FIG. 2 is an explanatory diagram showing a control mode of battery cooling air by a controller. It is.
[0011]
The
[0012]
That is, the
[0013]
The air inlet 11 is provided with an
[0014]
The
[0015]
Note that the
[0016]
In addition, although the case where each of the air inlet 11 and the
[0017]
In this embodiment, two
[0018]
The
[0019]
The
[0020]
Each of the detection signals of the
[0021]
Therefore, by outputting a switching signal from the
[0022]
That is, the switching signal output from the
[0023]
As a second mode, the intake
[0024]
Further, as a fourth mode, the intake
[0025]
That is, in the
[0026]
At this time, the
[0027]
In addition, when the
[0028]
At this time, except for the case where the intake setting position of the air conditioner is in the inside air circulation mode (REC), the
[0029]
However, since the load on the
[0030]
Furthermore, when the outside air is introduced into the
[0031]
When the vehicle is stopped, one of the air inlet 11 and the
[0032]
With the above configuration, in the electric vehicle
[0033]
Since the destination of the warmed air after cooling the
[0034]
Further, by switching the intake-
[0035]
Further, by switching the intake-
[0036]
Furthermore, when the vehicle is stopped, the door may be opened and closed when the vehicle is stopped by switching the intake
[0037]
Further, since the intake
[0038]
Further, since the intake
[0039]
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention, in which the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and a duplicate description will be omitted.
[0040]
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a main part of the cooling device. In the
[0041]
That is, the intake
[0042]
In addition, even in the exhaust
[0043]
Therefore, in the
[0044]
The present invention has been described by taking the first and second embodiments as examples. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various embodiments can be adopted without departing from the gist of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a cooling device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a control mode of battery cooling air by a controller according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating a main part of the cooling device according to the first embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10, 10a Cooling device 11
14
21 Second switching door (exhaust side switching valve)
Claims (7)
内気導入と外気導入を吸気側切換弁によって切換える、1つまたは複数の空気吸入口と、
車内排出と車外排出を排気側切換弁によって切換える、1つまたは複数の空気排出口と、
空気吸入口と空気排出口とを連通するとともに、途中をバッテリの冷却ケースに連通した空気通路と、
この空気通路に空気吸入口から空気排出口方向に空気を流すとともに、この空気を前記冷却ケースに通過させてバッテリを冷却する送風機と、
吸気側切換弁による内気・外気の導入切換え、および排気側切換弁による車内・車外の排出切換えを制御するコントローラと、を備えたことを特徴とする電動車両用バッテリの冷却装置。An electric vehicle using an electric motor for part or all of a drive source, and a battery cooling device for an electric vehicle that cools a mounted battery.
One or more air inlets for switching between inside air introduction and outside air introduction by an intake side switching valve;
One or more air outlets for switching between in-vehicle discharge and out-vehicle discharge by an exhaust-side switching valve;
An air passage communicating with the air inlet and the air outlet, and an intermediate passage communicating with the battery cooling case;
A blower that cools the battery by flowing air from the air inlet to the air outlet in the air passage, and passing the air through the cooling case;
An electric vehicle battery cooling device, comprising: a controller that controls switching between introduction of inside air and outside air by an intake side switching valve and switching between inside and outside discharge by an exhaust side switching valve.
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