JP2004220799A - バッテリ冷却装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】確実にバッテリを冷却する。
【解決手段】電池温度Tbが所定温度以上となったときには、空調装置200を外気導入モードとした状態で、少なくとも空調装置200から室内に吹き出される空気の吹出方向を、空気取込口131側に向ける。これにより、空調装置200から吹き出す空気を確実にバッテリ冷却装置100に導入させることができ得る。したがって、バッテリ110を確実に冷却することができるので、バッテリ110の寿命が低下することを未然に防止できるとともに、十分な冷却能力を確保するために、バッテリ110への送風量を増大させる必要性が低下して、送風騒音の増大や送風機140の寿命低下といった問題を解決することができ得る。
【選択図】 図1
【解決手段】電池温度Tbが所定温度以上となったときには、空調装置200を外気導入モードとした状態で、少なくとも空調装置200から室内に吹き出される空気の吹出方向を、空気取込口131側に向ける。これにより、空調装置200から吹き出す空気を確実にバッテリ冷却装置100に導入させることができ得る。したがって、バッテリ110を確実に冷却することができるので、バッテリ110の寿命が低下することを未然に防止できるとともに、十分な冷却能力を確保するために、バッテリ110への送風量を増大させる必要性が低下して、送風騒音の増大や送風機140の寿命低下といった問題を解決することができ得る。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載されたバッテリを冷却するバッテリ冷却装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、車両に搭載されたバッテリを冷却するバッテリ冷却装置では、車室内の空気を導入してバッテリに吹き付けることによりバッテリの冷却を行っている。している(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平10−306722号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電気自動車やハイブリッド自動車等の電気自動車の走行用モータに電力を供給するバッテリは、通常、車両後方側の後部座席近傍に搭載されるため、バッテリ冷却装置の空気導入口も、上記公報に記載のごとく、リアトレイや後部座席下方側等の車両後方側に設置される。
【0005】
一方、空調装置から車室内に吹き出される空気の温度は、設定温度や内気温度等の空調パラメータにより変化するものの、通常、約25℃に制御されるが、バッテリ冷却装置の空気導入口がリアトレイや後部座席下方側等の車両後方側に設置されると、日射や排気管の熱等の外乱により、空気導入口に吸引される空気の温度は、30℃〜31℃程度まで上昇している。
【0006】
因み、現在、実用化されている電気自動車用のバッテリは、寿命や安全性の観点からその温度を約40℃程度に保つことが必要とされている。
【0007】
このため、バッテリを十分に冷却することが難しくなるとともに、十分な冷却能力を確保するために、バッテリへの送風量を増大させる必要性が発生して、送風騒音の増大や送風機の寿命低下といった問題が発生する。
【0008】
本発明は、上記点に鑑み、第1には、従来と異なる新規なバッテリ冷却理装置を提供し、第2には、確実にバッテリを冷却することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明では、室内に吹き出す空気を冷却することができ、かつ、その冷却された空気の吹出方向を切り替えることができるとともに、室内から空気を吸引して室内に吹き出す内気循環モードと室外から空気を吸引して室内に吹き出す外気導入モードとを切り替えることができる空調装置を備える車両に適用され、室内の空気を吸引して車両に搭載されたバッテリ(110)に吹き付けることによりバッテリ(110)を冷却するバッテリ冷却装置であって、バッテリ(110)の温度を検出するバッテリ温度検出手段(151)と、バッテリ温度検出手段(151)が検出した温度が所定温度以上となったときに、空調装置を外気導入モードとするとともに、空調装置から室内に吹き出される空気の吹出方向を、バッテリ(110)に吹き付けられる空気を取り込むための取込口(131)側に向けるバッテリ冷却促進手段とを備えることを特徴とする。
【0010】
これにより、空調装置から吹き出す空気を確実にバッテリ冷却装置に導入させることができ得る。したがって、バッテリ(110)を確実に冷却することができるので、バッテリ(110)の寿命が低下することを未然に防止できるとともに、十分な冷却能力を確保するために、バッテリ(110)への送風量を増大させる必要性が低下して、送風騒音の増大といった問題を解決することができ得る。
【0011】
請求項2に記載の発明では、室内に吹き出す空気を冷却することができ、かつ、その冷却された空気の吹出方向を切り替えることができる空調装置を備える車両に適用され、室内の空気を吸引して車両に搭載されたバッテリ(110)に吹き付けることによりバッテリ(110)を冷却するバッテリ冷却装置であって、バッテリ(110)の温度を検出するバッテリ温度検出手段(151)と、バッテリ温度検出手段(151)が検出した温度が所定温度以上となったときに、空調装置から室内に吹き出される空気の吹出方向を、バッテリ(110)に吹き付けられる空気を取り込むための取込口(131)側に向けるバッテリ冷却促進手段とを備えることを特徴とする。
【0012】
これにより、空調装置から吹き出す空気を確実にバッテリ冷却装置に導入させることができ得る。したがって、バッテリ(110)を確実に冷却することができるので、バッテリ(110)の寿命が低下することを未然に防止できるとともに、十分な冷却能力を確保するために、バッテリ(110)への送風量を増大させる必要性が低下して、送風騒音の増大といった問題を解決することができ得る。
【0013】
請求項3に記載の発明では、バッテリ冷却促進手段は、バッテリ温度検出手段(151)が検出した温度が所定温度以上となったときには、空調装置を外気導入モードとした状態で、空調装置から室内に吹き出される空気の吹出方向を取込口(131)側に向けることを特徴とするものである。
【0014】
請求項4に記載の発明では、バッテリ冷却促進手段は、バッテリ温度検出手段(151)が検出した温度が所定温度以上となったときであって、車速が所定速度以下のときには、窓を閉めることを特徴とする。
【0015】
これにより、空調装置から室内に吹き出された空気が窓から室外に排出されてしまうことを防止できるので、空調装置から吹き出す空気を確実にバッテリ冷却装置に導入させることができ、バッテリ(110)を確実に冷却することができる。
【0016】
請求項5に記載の発明では、バッテリ冷却促進手段は、バッテリ温度検出手段(151)が検出した温度が所定温度以上となったときには、バッテリ温度検出手段(151)が検出した温度が所定温度未満のときに比べて、空調装置から室内に吹き出される風量を増大させることを特徴とするものである。
【0017】
請求項6に記載の発明では、バッテリ冷却促進手段は、バッテリ温度検出手段(151)が検出した温度が所定温度以上となったときには、空調装置の冷凍機を稼動させて室内に吹き出す空気を冷却することを特徴とするものである。
【0018】
請求項7に記載の発明では、バッテリ冷却促進手段は、バッテリ温度検出手段(151)が検出した温度が所定温度以上となったときには、バッテリ温度検出手段(151)が検出した温度が所定温度未満のときに比べて、空調装置から室内に吹き出させる空気の温度を低下させることを特徴とするものである。
【0019】
因みに、上記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一例である。
【0020】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
本実施形態は、走行用の駆動源として電動モータ及び内燃機関を備えるハイブリッド自動車に本発明に係るバッテリ冷却装置を適用したもので、図1はバッテリ冷却装置100及び空調装置200の車両への搭載状態を示す模式図であり、図2は空調装置200の模式図である。
【0021】
以下、本実施形態の構成を空調装置200、バッテリ冷却装置100の順に述べる。
【0022】
本実施形態に係る空調装置200は、図2に示すように、前席側に設置されて室内の空調を行うフロントエアコンユニット(以下、フロントユニットと略す。)210、並びに圧縮機231及び凝縮器232等の室外ユニット230等からなるものである。
【0023】
なお、圧縮機231は電磁クラッチ231aを介して走行用の内燃機関(エンジン)220から動力を得て冷媒を吸入圧縮するもので、凝縮器232は圧縮機231から吐出した冷媒と室外空気とを熱交換して冷媒を冷却凝縮させる放熱器である。
【0024】
また、フロントユニット210において、室内に吹き出す空気の通路を形成する空調ケーシング211内には、室内に吹き出す空気を送風する送風機212、減圧器213により減圧された冷媒と室内に吹き出す空気とを熱交換させて冷媒を蒸発させることにより室内に吹き出す空気を冷却する蒸発器214、エンジンの廃熱であるエンジン冷却水を熱源として蒸発器214を通過した空気を加熱する第1ヒータ215、及び電気ヒータや燃焼式ヒータ等のエンジン廃熱以外を熱源とする第2ヒータ216等が収納されている。
【0025】
因みに、本実施形態では、室内に吹き出す空気の温度は、蒸発器214を通過した空気を第1ヒータ215及び第2ヒータ216のうち少なくとも一方のヒータにて再加熱することにより調節される。
【0026】
なお、減圧器213は、蒸発器214の冷媒出口側における冷媒過熱度が所定値となるように弁開度が制御される温度式膨張弁であり、バルブ215aは第1ヒータ215に循環させるエンジン冷却水量を調節することにより第1ヒータ215の加熱能力を制御する流量制御弁であり、エンジン220が停止する等してエンジン220の廃熱量が不足した場合に第2ヒータ216を稼動させて加熱能力不足を補完する。
【0027】
ところで、空調ケーシング211の空気流れ最上流側には、車室外空気を空調ケーシング211内に導入して車室内に吹き出す外気導入モードと、車室内空気を空調ケーシング211内に導入して車室内に吹き出す内気循環モードとを切換選択する内外気切替ユニット217が設けられている。
【0028】
一方、空調ケーシング211の空気流れ最下流側には、室内に吹き出す空気の方向を切り替える吹出モード切替ユニット218が設けられている。なお、吹出モードとしては、室内上方側に向けて空気を吹き出すフェイスモード、室内下方側に向けて空気を吹き出すフットモード、室内上方側及び下方側に向けて空気を吹き出すバイレベルモード、及び車両窓ガラスに向けて空気を吹き出すデフロスタモード等がある。
【0029】
また、空調装置用電子制御装置(以下、A/C用ECUと表記する。)219には、蒸発器214を通過した直後の空気温度を検出するエバ後センサ219a、室内空気温度を検出する内気センサ219b、室外空気温度を検出する外気センサ219c、車室内に注がれる日射量を検出する日射センサ219d、及びエンジン冷却水の温度を検出する水温センサ219e等の空調制御用パラメータセンサの検出信号、並びに乗員が設定入力した希望室内温度等が入力されている。
【0030】
そして、A/C用ECU219は、これらの信号及び予め記憶されたプログラムに従って圧縮機231の稼働率、つまり電磁クラッチ231aのON−OFF、バルブ215a、第2ヒータ216、送風機212、内外気切替ユニット217及び吹出モード切替ユニット218等を自動制御する。
【0031】
また、本実施形態に係るバッテリ冷却装置100は、図1に示すように、車両後方側である後部座席近傍のトランクルーム側に搭載されて走行用電動モータに電力を供給するバッテリ110を冷却するものである。
【0032】
なお、バッテリ110は充放電可能な二次電池であり、エンジン220により駆動される発電機により発電された電力を蓄えて走行用電動モータに電力を供給する。
【0033】
そして、バッテリ冷却装置100は、バッテリ110を収納するとともにバッテリ110に供給される空気の通路を構成するバッテリケーシング120、バッテリケーシング120の空気流れ上流側と室内後方側上部に位置するリアパッケージトレイにて開口する空気取込口131とを室内空気をバッテリ110、すなわちバッテリケーシング120に導くダクト部130、バッテリケーシング120内に導入された空気をバッテリ110に吹き付ける送風機140、バッテリ110の温度を検出する電池温度センサ151、及び送風機140を制御する電子制御電子制御装置(以下、電池ECUと表記する。)150等から構成されている。
【0034】
なお、電池温度センサ151の検出温度(以下、電池温度Tbと表記する。)は電池ECU150に入力されており、電池ECU150は、電池温度Tbに基づいてA/C用ECU219と連携して電池温度Tbが所定温度(例えば、40℃)以下となるようにする。
【0035】
また、バッテリケーシング120の空気流れ下流側は、車室内及び車室外の両者に連通しており、本実施形態では、バッテリ110の冷却を終えた空気を車室内側に排出する場合と車室外側に排出する場合とを積極的に切り替える排気切替手段を有していない。
【0036】
次に、バッテリ冷却装置100の制御を図3に示すフローチャートに基づいて述べる。
【0037】
車両の始動スイッチが投入されると同時に電池温度Tbの監視が始まり、電池温度Tbが所定温度(例えば、50℃)未満のときには、図4に示すマップに示すように、電池温度レベルが上昇するほど送風量が増大するように、バッテリ冷却装置100の送風機140を制御する(S1、S2)。
【0038】
因みに、電池温度レベル1とは電池温度Tbが低い状態を意味し、電池温度レベルが大きくなるほど、電池温度Tb2が高いことを意味している。
【0039】
なお、電池温度Tbが所定温度未満、つまり電池温度レベルが4以下のときにおいては、空調装置200は、バッテリ冷却装置100の運転状態に影響を受けることなく、独立して空調制御を行っている。
【0040】
また、電池温度Tbが所定温度以上のときには、電池温度Tbが過度に上昇してバッテリ110から水素が漏れ出るおそれが高いため、空調装置200を外気導入モードとして運転させる旨の要求を電池ECU150からA/C用ECU219に対して発すると同時に、以下の4つの行為、つまり▲1▼空調装置の強制稼動、▲2▼吹出モード変更、▲3▼送風量アップ、▲4▼送風空気温度低下を、▲1▼→▲2▼→▲3▼→▲4▼の順で実行する(S1、S3)。
【0041】
▲1▼空調装置の強制稼動
電磁クラッチ231aを繋いで圧縮機231、つまり蒸気圧縮式冷凍機を稼動させて蒸発器214にて冷凍能力を発生させた状態で空調装置200の送風機212を稼動させる。なお、エンジン221が停止しているときには、エンジン231を始動させて圧縮機231を始動さる。
【0042】
因みに、既に蒸気圧縮式冷凍機が稼動している場合には、吹出モード変更を実施する。
【0043】
▲2▼吹出モード変更
空調装置の強制稼動を所定時間継続しても電池温度Tbが電池温度Tbが所定温度未満まで低下しない場合には、空調装置200から室内に吹き出される空気の吹出方向を、空気取込口131側に向ける。
【0044】
ここで、「室内に吹き出される空気の吹出方向を、空気取込口131側に向ける」とは、例えば、現在の吹きモードがフットモードである場合には、室内上方側に位置する空気取込口131に空調装置20から吹き出された空気が到達するように、室内に上方側に向けて空気が吹き出すモードであるフェイスモード、バイレベルモード及びデフロスタモードのうちいずれかを行うことを意味する。
【0045】
なお、既に室内に吹き出される空気の吹出方向が空気取込口131側に向いている場合には、送風量アップを行う。
【0046】
▲3▼送風量アップ
吹出モード変更を所定時間継続しても電池温度Tbが電池温度Tbが所定温度未満まで低下しない場合には、電池温度Tbが所定温度未満のときに比べて、空調装置200から室内に吹き出される風量を増大させる。
【0047】
なお、空調装置200から吹き出す風量が既に最大となっているときには、送風空気温度低下を行う。
【0048】
▲4▼送風空気温度低下
電池温度Tbが所定温度未満のときに比べて、空調装置200から室内に吹き出される空気の温度を低下させる。
【0049】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【0050】
本実施形態では、電池温度Tbが所定温度以上となったときには、空調装置200を外気導入モードとした状態で、少なくとも空調装置200から室内に吹き出される空気の吹出方向を、空気取込口131側に向けるので、空調装置200から吹き出す空気を確実にバッテリ冷却装置100に導入させることができ得る。
【0051】
したがって、バッテリ110を確実に冷却することができるので、バッテリ110の寿命が低下することを未然に防止できるとともに、十分な冷却能力を確保するために、バッテリ110への送風量を増大させる必要性が低下して、送風騒音の増大や送風機140の寿命低下といった問題を解決することができ得る。
【0052】
ところで、電池温度Tbが過度に高くなると、バッテリ110から走行用電動モータに電力を供給することができなくなり、エンジン231による走行に切り替わるので、電池温度Tbが高い状態が頻発すると、エンジン321による走行頻度が増大して、車両燃費が悪化してしまう。
【0053】
これに対して、本実施形態では、電池温度Tbが過度に上昇してしまうことを防止できるので、エンジン321による走行頻度を減少させることができ、車両燃費を向上させることができる。
【0054】
また、▲1▼空調装置の強制稼動、▲2▼吹出モード変更、▲3▼送風量アップ、▲4▼送風空気温度低下の4つ行為を、▲1▼→▲2▼→▲3▼→▲4▼の順で実行するので、空調感の悪化を最小限に止めながらバッテリ110の冷却を行うことができ得る。
【0055】
また、本実施形態では、電池温度Tbが所定温度以上となったときには、空調装置200を外気導入モードとするので、バッテリ110を冷却した空気の多くは車室外に排出される。したがって、仮にバッテリ110から水素が漏れ出したとしても、その漏れ出した水素を速やかに車室外に排出することができるので、安全性を高めることができる。
【0056】
(第2実施形態)
本実施形態は、電池温度Tbが所定温度以上となったときには、空調装置200を外気導入モードした状態で、▲1▼空調装置の強制稼動、▲2▼吹出モード変更、▲3▼送風量アップ、▲4▼送風空気温度低下の4つ行為を、▲1▼→▲2▼→▲4▼→▲3▼の順で実行することにより、空調感の悪化を最小限に止めながらバッテリ110の冷却を行うものである。
【0057】
(第3実施形態)
本実施形態は、蒸気圧縮式冷凍機の稼動頻度を抑制して蒸気圧縮式冷凍機での動力消費を抑制して車両燃費の向上を図るべく、電池温度Tbが所定温度以上となったときには、空調装置200を外気導入モードした状態で、▲1▼空調装置の強制稼動、▲2▼吹出モード変更、▲3▼送風量アップ、▲4▼送風空気温度低下の4つ行為を、▲3▼→▲4▼→▲2▼→▲1▼の順で実行することにより、空調感の悪化を最小限に止めながらバッテリ110の冷却を行うものである。
【0058】
(第4実施形態)
本実施形態は、電池温度Tbが所定温度以上となったときに行う行為として、上記4つの行為に加えて、▲5▼車速が所定速度(例えば、100km/h)以下のときには、サンルーフ等の天井窓を含めた全ての窓を約全閉とするものである。
【0059】
これにより、空調装置200から室内に吹き出された空気が窓から室外に排出されてしまうことを防止できるので、空調装置200から吹き出す空気を確実にバッテリ冷却装置100に導入させることができ得る。
【0060】
したがって、バッテリ110を確実に冷却することができるので、バッテリ110の寿命が低下することを未然に防止できるとともに、十分な冷却能力を確保するために、バッテリ110への送風量を増大させる必要性が低下して、送風騒音の増大や送風機140の寿命低下といった問題を解決することができ得る。
【0061】
なお、車速が所定速度より高い場合には、走行風圧が高いため、窓を開けても空調装置200から室内に吹き出された空気が窓から室外に排出されてしまう可能性が低いので、窓を開けたままとしてもよい。
【0062】
(その他の実施形態)
上述の実施形態では、空気取込口131が室内上方側に開口していたので、▲2▼吹出モード変更時に室内に上方側に向けて空気が吹き出すモードであるフェイスモード、バイレベルモード及びデフロスタモードのうちいずれかを行ったが、空気取込口131が室内下方側に開口している場合には、▲2▼吹出モード変更時にフットモードやバイレベルモード等に変更する必要がある。
【0063】
また、上述の実施形態では、空調装置200としてフロントエアコンユニットのみが搭載されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、フロントエアコンユニットに加えて、リアエアコンユニットを備えた車両にも適用することができる。なお、この場合には、両エアコンユニットを連動させて送風量及び吹出温度を制御することが必要である。
【0064】
なお、上述の実施形態では、電池ECU150及びA/C用ECU219により特許請求の範囲に記載された「バッテリ冷却促進手段」に相当する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るバッテリ冷却装置及び空調装置の車両への搭載状態を示す模式図である。
【図2】本発明の実施形態に係る空調装置の模式図である。
【図3】本発明の実施形態に係るバッテリ冷却装置の制御を示すフローチャートである。
【図4】電池レベルと送風量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
100…バッテリ冷却装置、110…バッテリ、140…送風機、
200…空調装置。
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載されたバッテリを冷却するバッテリ冷却装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、車両に搭載されたバッテリを冷却するバッテリ冷却装置では、車室内の空気を導入してバッテリに吹き付けることによりバッテリの冷却を行っている。している(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平10−306722号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電気自動車やハイブリッド自動車等の電気自動車の走行用モータに電力を供給するバッテリは、通常、車両後方側の後部座席近傍に搭載されるため、バッテリ冷却装置の空気導入口も、上記公報に記載のごとく、リアトレイや後部座席下方側等の車両後方側に設置される。
【0005】
一方、空調装置から車室内に吹き出される空気の温度は、設定温度や内気温度等の空調パラメータにより変化するものの、通常、約25℃に制御されるが、バッテリ冷却装置の空気導入口がリアトレイや後部座席下方側等の車両後方側に設置されると、日射や排気管の熱等の外乱により、空気導入口に吸引される空気の温度は、30℃〜31℃程度まで上昇している。
【0006】
因み、現在、実用化されている電気自動車用のバッテリは、寿命や安全性の観点からその温度を約40℃程度に保つことが必要とされている。
【0007】
このため、バッテリを十分に冷却することが難しくなるとともに、十分な冷却能力を確保するために、バッテリへの送風量を増大させる必要性が発生して、送風騒音の増大や送風機の寿命低下といった問題が発生する。
【0008】
本発明は、上記点に鑑み、第1には、従来と異なる新規なバッテリ冷却理装置を提供し、第2には、確実にバッテリを冷却することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明では、室内に吹き出す空気を冷却することができ、かつ、その冷却された空気の吹出方向を切り替えることができるとともに、室内から空気を吸引して室内に吹き出す内気循環モードと室外から空気を吸引して室内に吹き出す外気導入モードとを切り替えることができる空調装置を備える車両に適用され、室内の空気を吸引して車両に搭載されたバッテリ(110)に吹き付けることによりバッテリ(110)を冷却するバッテリ冷却装置であって、バッテリ(110)の温度を検出するバッテリ温度検出手段(151)と、バッテリ温度検出手段(151)が検出した温度が所定温度以上となったときに、空調装置を外気導入モードとするとともに、空調装置から室内に吹き出される空気の吹出方向を、バッテリ(110)に吹き付けられる空気を取り込むための取込口(131)側に向けるバッテリ冷却促進手段とを備えることを特徴とする。
【0010】
これにより、空調装置から吹き出す空気を確実にバッテリ冷却装置に導入させることができ得る。したがって、バッテリ(110)を確実に冷却することができるので、バッテリ(110)の寿命が低下することを未然に防止できるとともに、十分な冷却能力を確保するために、バッテリ(110)への送風量を増大させる必要性が低下して、送風騒音の増大といった問題を解決することができ得る。
【0011】
請求項2に記載の発明では、室内に吹き出す空気を冷却することができ、かつ、その冷却された空気の吹出方向を切り替えることができる空調装置を備える車両に適用され、室内の空気を吸引して車両に搭載されたバッテリ(110)に吹き付けることによりバッテリ(110)を冷却するバッテリ冷却装置であって、バッテリ(110)の温度を検出するバッテリ温度検出手段(151)と、バッテリ温度検出手段(151)が検出した温度が所定温度以上となったときに、空調装置から室内に吹き出される空気の吹出方向を、バッテリ(110)に吹き付けられる空気を取り込むための取込口(131)側に向けるバッテリ冷却促進手段とを備えることを特徴とする。
【0012】
これにより、空調装置から吹き出す空気を確実にバッテリ冷却装置に導入させることができ得る。したがって、バッテリ(110)を確実に冷却することができるので、バッテリ(110)の寿命が低下することを未然に防止できるとともに、十分な冷却能力を確保するために、バッテリ(110)への送風量を増大させる必要性が低下して、送風騒音の増大といった問題を解決することができ得る。
【0013】
請求項3に記載の発明では、バッテリ冷却促進手段は、バッテリ温度検出手段(151)が検出した温度が所定温度以上となったときには、空調装置を外気導入モードとした状態で、空調装置から室内に吹き出される空気の吹出方向を取込口(131)側に向けることを特徴とするものである。
【0014】
請求項4に記載の発明では、バッテリ冷却促進手段は、バッテリ温度検出手段(151)が検出した温度が所定温度以上となったときであって、車速が所定速度以下のときには、窓を閉めることを特徴とする。
【0015】
これにより、空調装置から室内に吹き出された空気が窓から室外に排出されてしまうことを防止できるので、空調装置から吹き出す空気を確実にバッテリ冷却装置に導入させることができ、バッテリ(110)を確実に冷却することができる。
【0016】
請求項5に記載の発明では、バッテリ冷却促進手段は、バッテリ温度検出手段(151)が検出した温度が所定温度以上となったときには、バッテリ温度検出手段(151)が検出した温度が所定温度未満のときに比べて、空調装置から室内に吹き出される風量を増大させることを特徴とするものである。
【0017】
請求項6に記載の発明では、バッテリ冷却促進手段は、バッテリ温度検出手段(151)が検出した温度が所定温度以上となったときには、空調装置の冷凍機を稼動させて室内に吹き出す空気を冷却することを特徴とするものである。
【0018】
請求項7に記載の発明では、バッテリ冷却促進手段は、バッテリ温度検出手段(151)が検出した温度が所定温度以上となったときには、バッテリ温度検出手段(151)が検出した温度が所定温度未満のときに比べて、空調装置から室内に吹き出させる空気の温度を低下させることを特徴とするものである。
【0019】
因みに、上記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一例である。
【0020】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
本実施形態は、走行用の駆動源として電動モータ及び内燃機関を備えるハイブリッド自動車に本発明に係るバッテリ冷却装置を適用したもので、図1はバッテリ冷却装置100及び空調装置200の車両への搭載状態を示す模式図であり、図2は空調装置200の模式図である。
【0021】
以下、本実施形態の構成を空調装置200、バッテリ冷却装置100の順に述べる。
【0022】
本実施形態に係る空調装置200は、図2に示すように、前席側に設置されて室内の空調を行うフロントエアコンユニット(以下、フロントユニットと略す。)210、並びに圧縮機231及び凝縮器232等の室外ユニット230等からなるものである。
【0023】
なお、圧縮機231は電磁クラッチ231aを介して走行用の内燃機関(エンジン)220から動力を得て冷媒を吸入圧縮するもので、凝縮器232は圧縮機231から吐出した冷媒と室外空気とを熱交換して冷媒を冷却凝縮させる放熱器である。
【0024】
また、フロントユニット210において、室内に吹き出す空気の通路を形成する空調ケーシング211内には、室内に吹き出す空気を送風する送風機212、減圧器213により減圧された冷媒と室内に吹き出す空気とを熱交換させて冷媒を蒸発させることにより室内に吹き出す空気を冷却する蒸発器214、エンジンの廃熱であるエンジン冷却水を熱源として蒸発器214を通過した空気を加熱する第1ヒータ215、及び電気ヒータや燃焼式ヒータ等のエンジン廃熱以外を熱源とする第2ヒータ216等が収納されている。
【0025】
因みに、本実施形態では、室内に吹き出す空気の温度は、蒸発器214を通過した空気を第1ヒータ215及び第2ヒータ216のうち少なくとも一方のヒータにて再加熱することにより調節される。
【0026】
なお、減圧器213は、蒸発器214の冷媒出口側における冷媒過熱度が所定値となるように弁開度が制御される温度式膨張弁であり、バルブ215aは第1ヒータ215に循環させるエンジン冷却水量を調節することにより第1ヒータ215の加熱能力を制御する流量制御弁であり、エンジン220が停止する等してエンジン220の廃熱量が不足した場合に第2ヒータ216を稼動させて加熱能力不足を補完する。
【0027】
ところで、空調ケーシング211の空気流れ最上流側には、車室外空気を空調ケーシング211内に導入して車室内に吹き出す外気導入モードと、車室内空気を空調ケーシング211内に導入して車室内に吹き出す内気循環モードとを切換選択する内外気切替ユニット217が設けられている。
【0028】
一方、空調ケーシング211の空気流れ最下流側には、室内に吹き出す空気の方向を切り替える吹出モード切替ユニット218が設けられている。なお、吹出モードとしては、室内上方側に向けて空気を吹き出すフェイスモード、室内下方側に向けて空気を吹き出すフットモード、室内上方側及び下方側に向けて空気を吹き出すバイレベルモード、及び車両窓ガラスに向けて空気を吹き出すデフロスタモード等がある。
【0029】
また、空調装置用電子制御装置(以下、A/C用ECUと表記する。)219には、蒸発器214を通過した直後の空気温度を検出するエバ後センサ219a、室内空気温度を検出する内気センサ219b、室外空気温度を検出する外気センサ219c、車室内に注がれる日射量を検出する日射センサ219d、及びエンジン冷却水の温度を検出する水温センサ219e等の空調制御用パラメータセンサの検出信号、並びに乗員が設定入力した希望室内温度等が入力されている。
【0030】
そして、A/C用ECU219は、これらの信号及び予め記憶されたプログラムに従って圧縮機231の稼働率、つまり電磁クラッチ231aのON−OFF、バルブ215a、第2ヒータ216、送風機212、内外気切替ユニット217及び吹出モード切替ユニット218等を自動制御する。
【0031】
また、本実施形態に係るバッテリ冷却装置100は、図1に示すように、車両後方側である後部座席近傍のトランクルーム側に搭載されて走行用電動モータに電力を供給するバッテリ110を冷却するものである。
【0032】
なお、バッテリ110は充放電可能な二次電池であり、エンジン220により駆動される発電機により発電された電力を蓄えて走行用電動モータに電力を供給する。
【0033】
そして、バッテリ冷却装置100は、バッテリ110を収納するとともにバッテリ110に供給される空気の通路を構成するバッテリケーシング120、バッテリケーシング120の空気流れ上流側と室内後方側上部に位置するリアパッケージトレイにて開口する空気取込口131とを室内空気をバッテリ110、すなわちバッテリケーシング120に導くダクト部130、バッテリケーシング120内に導入された空気をバッテリ110に吹き付ける送風機140、バッテリ110の温度を検出する電池温度センサ151、及び送風機140を制御する電子制御電子制御装置(以下、電池ECUと表記する。)150等から構成されている。
【0034】
なお、電池温度センサ151の検出温度(以下、電池温度Tbと表記する。)は電池ECU150に入力されており、電池ECU150は、電池温度Tbに基づいてA/C用ECU219と連携して電池温度Tbが所定温度(例えば、40℃)以下となるようにする。
【0035】
また、バッテリケーシング120の空気流れ下流側は、車室内及び車室外の両者に連通しており、本実施形態では、バッテリ110の冷却を終えた空気を車室内側に排出する場合と車室外側に排出する場合とを積極的に切り替える排気切替手段を有していない。
【0036】
次に、バッテリ冷却装置100の制御を図3に示すフローチャートに基づいて述べる。
【0037】
車両の始動スイッチが投入されると同時に電池温度Tbの監視が始まり、電池温度Tbが所定温度(例えば、50℃)未満のときには、図4に示すマップに示すように、電池温度レベルが上昇するほど送風量が増大するように、バッテリ冷却装置100の送風機140を制御する(S1、S2)。
【0038】
因みに、電池温度レベル1とは電池温度Tbが低い状態を意味し、電池温度レベルが大きくなるほど、電池温度Tb2が高いことを意味している。
【0039】
なお、電池温度Tbが所定温度未満、つまり電池温度レベルが4以下のときにおいては、空調装置200は、バッテリ冷却装置100の運転状態に影響を受けることなく、独立して空調制御を行っている。
【0040】
また、電池温度Tbが所定温度以上のときには、電池温度Tbが過度に上昇してバッテリ110から水素が漏れ出るおそれが高いため、空調装置200を外気導入モードとして運転させる旨の要求を電池ECU150からA/C用ECU219に対して発すると同時に、以下の4つの行為、つまり▲1▼空調装置の強制稼動、▲2▼吹出モード変更、▲3▼送風量アップ、▲4▼送風空気温度低下を、▲1▼→▲2▼→▲3▼→▲4▼の順で実行する(S1、S3)。
【0041】
▲1▼空調装置の強制稼動
電磁クラッチ231aを繋いで圧縮機231、つまり蒸気圧縮式冷凍機を稼動させて蒸発器214にて冷凍能力を発生させた状態で空調装置200の送風機212を稼動させる。なお、エンジン221が停止しているときには、エンジン231を始動させて圧縮機231を始動さる。
【0042】
因みに、既に蒸気圧縮式冷凍機が稼動している場合には、吹出モード変更を実施する。
【0043】
▲2▼吹出モード変更
空調装置の強制稼動を所定時間継続しても電池温度Tbが電池温度Tbが所定温度未満まで低下しない場合には、空調装置200から室内に吹き出される空気の吹出方向を、空気取込口131側に向ける。
【0044】
ここで、「室内に吹き出される空気の吹出方向を、空気取込口131側に向ける」とは、例えば、現在の吹きモードがフットモードである場合には、室内上方側に位置する空気取込口131に空調装置20から吹き出された空気が到達するように、室内に上方側に向けて空気が吹き出すモードであるフェイスモード、バイレベルモード及びデフロスタモードのうちいずれかを行うことを意味する。
【0045】
なお、既に室内に吹き出される空気の吹出方向が空気取込口131側に向いている場合には、送風量アップを行う。
【0046】
▲3▼送風量アップ
吹出モード変更を所定時間継続しても電池温度Tbが電池温度Tbが所定温度未満まで低下しない場合には、電池温度Tbが所定温度未満のときに比べて、空調装置200から室内に吹き出される風量を増大させる。
【0047】
なお、空調装置200から吹き出す風量が既に最大となっているときには、送風空気温度低下を行う。
【0048】
▲4▼送風空気温度低下
電池温度Tbが所定温度未満のときに比べて、空調装置200から室内に吹き出される空気の温度を低下させる。
【0049】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【0050】
本実施形態では、電池温度Tbが所定温度以上となったときには、空調装置200を外気導入モードとした状態で、少なくとも空調装置200から室内に吹き出される空気の吹出方向を、空気取込口131側に向けるので、空調装置200から吹き出す空気を確実にバッテリ冷却装置100に導入させることができ得る。
【0051】
したがって、バッテリ110を確実に冷却することができるので、バッテリ110の寿命が低下することを未然に防止できるとともに、十分な冷却能力を確保するために、バッテリ110への送風量を増大させる必要性が低下して、送風騒音の増大や送風機140の寿命低下といった問題を解決することができ得る。
【0052】
ところで、電池温度Tbが過度に高くなると、バッテリ110から走行用電動モータに電力を供給することができなくなり、エンジン231による走行に切り替わるので、電池温度Tbが高い状態が頻発すると、エンジン321による走行頻度が増大して、車両燃費が悪化してしまう。
【0053】
これに対して、本実施形態では、電池温度Tbが過度に上昇してしまうことを防止できるので、エンジン321による走行頻度を減少させることができ、車両燃費を向上させることができる。
【0054】
また、▲1▼空調装置の強制稼動、▲2▼吹出モード変更、▲3▼送風量アップ、▲4▼送風空気温度低下の4つ行為を、▲1▼→▲2▼→▲3▼→▲4▼の順で実行するので、空調感の悪化を最小限に止めながらバッテリ110の冷却を行うことができ得る。
【0055】
また、本実施形態では、電池温度Tbが所定温度以上となったときには、空調装置200を外気導入モードとするので、バッテリ110を冷却した空気の多くは車室外に排出される。したがって、仮にバッテリ110から水素が漏れ出したとしても、その漏れ出した水素を速やかに車室外に排出することができるので、安全性を高めることができる。
【0056】
(第2実施形態)
本実施形態は、電池温度Tbが所定温度以上となったときには、空調装置200を外気導入モードした状態で、▲1▼空調装置の強制稼動、▲2▼吹出モード変更、▲3▼送風量アップ、▲4▼送風空気温度低下の4つ行為を、▲1▼→▲2▼→▲4▼→▲3▼の順で実行することにより、空調感の悪化を最小限に止めながらバッテリ110の冷却を行うものである。
【0057】
(第3実施形態)
本実施形態は、蒸気圧縮式冷凍機の稼動頻度を抑制して蒸気圧縮式冷凍機での動力消費を抑制して車両燃費の向上を図るべく、電池温度Tbが所定温度以上となったときには、空調装置200を外気導入モードした状態で、▲1▼空調装置の強制稼動、▲2▼吹出モード変更、▲3▼送風量アップ、▲4▼送風空気温度低下の4つ行為を、▲3▼→▲4▼→▲2▼→▲1▼の順で実行することにより、空調感の悪化を最小限に止めながらバッテリ110の冷却を行うものである。
【0058】
(第4実施形態)
本実施形態は、電池温度Tbが所定温度以上となったときに行う行為として、上記4つの行為に加えて、▲5▼車速が所定速度(例えば、100km/h)以下のときには、サンルーフ等の天井窓を含めた全ての窓を約全閉とするものである。
【0059】
これにより、空調装置200から室内に吹き出された空気が窓から室外に排出されてしまうことを防止できるので、空調装置200から吹き出す空気を確実にバッテリ冷却装置100に導入させることができ得る。
【0060】
したがって、バッテリ110を確実に冷却することができるので、バッテリ110の寿命が低下することを未然に防止できるとともに、十分な冷却能力を確保するために、バッテリ110への送風量を増大させる必要性が低下して、送風騒音の増大や送風機140の寿命低下といった問題を解決することができ得る。
【0061】
なお、車速が所定速度より高い場合には、走行風圧が高いため、窓を開けても空調装置200から室内に吹き出された空気が窓から室外に排出されてしまう可能性が低いので、窓を開けたままとしてもよい。
【0062】
(その他の実施形態)
上述の実施形態では、空気取込口131が室内上方側に開口していたので、▲2▼吹出モード変更時に室内に上方側に向けて空気が吹き出すモードであるフェイスモード、バイレベルモード及びデフロスタモードのうちいずれかを行ったが、空気取込口131が室内下方側に開口している場合には、▲2▼吹出モード変更時にフットモードやバイレベルモード等に変更する必要がある。
【0063】
また、上述の実施形態では、空調装置200としてフロントエアコンユニットのみが搭載されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、フロントエアコンユニットに加えて、リアエアコンユニットを備えた車両にも適用することができる。なお、この場合には、両エアコンユニットを連動させて送風量及び吹出温度を制御することが必要である。
【0064】
なお、上述の実施形態では、電池ECU150及びA/C用ECU219により特許請求の範囲に記載された「バッテリ冷却促進手段」に相当する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るバッテリ冷却装置及び空調装置の車両への搭載状態を示す模式図である。
【図2】本発明の実施形態に係る空調装置の模式図である。
【図3】本発明の実施形態に係るバッテリ冷却装置の制御を示すフローチャートである。
【図4】電池レベルと送風量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
100…バッテリ冷却装置、110…バッテリ、140…送風機、
200…空調装置。
Claims (7)
- 室内に吹き出す空気を冷却することができ、かつ、その冷却された空気の吹出方向を切り替えることができるとともに、室内から空気を吸引して室内に吹き出す内気循環モードと室外から空気を吸引して室内に吹き出す外気導入モードとを切り替えることができる空調装置を備える車両に適用され、
室内の空気を吸引して車両に搭載されたバッテリ(110)に吹き付けることにより前記バッテリ(110)を冷却するバッテリ冷却装置であって、
前記バッテリ(110)の温度を検出するバッテリ温度検出手段(151)と、
前記バッテリ温度検出手段(151)が検出した温度が所定温度以上となったときに、前記空調装置を外気導入モードとするとともに、前記空調装置から室内に吹き出される空気の吹出方向を、前記バッテリ(110)に吹き付けられる空気を取り込むための取込口(131)側に向けるバッテリ冷却促進手段とを備えることを特徴とするバッテリ冷却装置。 - 室内に吹き出す空気を冷却することができ、かつ、その冷却された空気の吹出方向を切り替えることができる空調装置を備える車両に適用され、
室内の空気を吸引して車両に搭載されたバッテリ(110)に吹き付けることにより前記バッテリ(110)を冷却するバッテリ冷却装置であって、
前記バッテリ(110)の温度を検出するバッテリ温度検出手段(151)と、
前記バッテリ温度検出手段(151)が検出した温度が所定温度以上となったときに、前記空調装置から室内に吹き出される空気の吹出方向を、前記バッテリ(110)に吹き付けられる空気を取り込むための取込口(131)側に向けるバッテリ冷却促進手段とを備えることを特徴とするバッテリ冷却装置。 - 前記バッテリ冷却促進手段は、前記バッテリ温度検出手段(151)が検出した温度が所定温度以上となったときには、前記空調装置を外気導入モードとした状態で、前記空調装置から室内に吹き出される空気の吹出方向を前記取込口(131)側に向けることを特徴とする請求項2に記載のバッテリ冷却装置。
- 前記バッテリ冷却促進手段は、前記バッテリ温度検出手段(151)が検出した温度が所定温度以上となったときであって、車速が所定速度以下のときには、窓を閉めることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載のバッテリ冷却装置。
- 前記バッテリ冷却促進手段は、前記バッテリ温度検出手段(151)が検出した温度が所定温度以上となったときには、前記バッテリ温度検出手段(151)が検出した温度が所定温度未満のときに比べて、前記空調装置から室内に吹き出される風量を増大させることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載のバッテリ冷却装置。
- 前記バッテリ冷却促進手段は、前記バッテリ温度検出手段(151)が検出した温度が所定温度以上となったときには、前記空調装置の冷凍機を稼動させて室内に吹き出す空気を冷却することを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載のバッテリ冷却装置。
- 前記バッテリ冷却促進手段は、前記バッテリ温度検出手段(151)が検出した温度が所定温度以上となったときには、前記バッテリ温度検出手段(151)が検出した温度が所定温度未満のときに比べて、前記空調装置から室内に吹き出させる空気の温度を低下させることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載のバッテリ冷却装置。
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