JP2008086086A - 冷却ファン制御装置、及び冷却ファン制御装置を備える車両 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザがより快適に車両を利用できるようにするための冷却ファン制御装置、及び冷却ファン制御装置を備えた車両を提供する。
【解決手段】ＥＣＵ１４は、温度センサ２０で検出される二次電池１０の温度と、ユーザに操作される強制スイッチ１６からの信号と、に基づいて、二次電池１０を冷却する冷却ファン１２の供給風量を制御する。強制スイッチ１６は、冷却ファン１２の運転モードを通常モードと、通常モードより大きな風量を供給できる強制運転モードと、のいずれか一方に設定するスイッチである。ＥＣＵ１４は、強制スイッチ１６が強制モードに設定されている場合に、冷却ファン１２の運転モードを強制モードに設定して冷却ファン１２の供給風量を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、駆動源として二次電池を搭載する車両における、二次電池を冷却する冷却ファンの制御に関する。

ＨＶ（Hybrid Vehicle）車又はＥＶ（Electric Vehicle）車などの、駆動源として二次電池を搭載する自動車の運転時において、車両に搭載される二次電池は充放電を繰り返して発熱するため、二次電池の温度が上昇する。しかし、通常、二次電池は高温状態で使用すると早く劣化してしまう。よって、二次電池の温度が所定値以上になった場合に二次電池の充放電量を制限する制御が一般に行われる。二次電池の充放電量を制限すると、温度上昇から二次電池を保護することはできるが、二次電池を動力源とする駆動モータの出力が低く抑えられるため、車両の駆動力や燃費の低下を招く。

また、通常、二次電池の温度上昇を抑制するための冷却ファンが車両に搭載される。一般的に、この冷却ファンの風量は、二次電池の温度の上昇に従って増大するように制御される。しかし、冷却ファンの風量を大きくするには冷却ファンの回転数を上げる必要があり、そうすると発生する騒音が大きくなるため、車両のユーザに不快感を与えてしまうことがある。よって、騒音対策の観点から、通常、冷却ファン風量が予め設定された最大値に達すると、二次電池の温度が上昇しても、冷却ファン風量がその最大値を超えないように制御される。このように冷却ファン風量が制限されると、二次電池が十分冷却されずに二次電池の温度が上昇し、それに従って上述のように二次電池の充放電量が制限され、車両の駆動力などの低下を招くことがある。

冷却ファンの風量制御により二次電池の温度を望ましい値に保つことと、車両の騒音対策と、を両立させる技術として、特許文献１には、二次電池の温度レベルと、車速や内燃機関の回転速度などから求められる予測暗騒音レベルと、に基づいて、冷却ファン風量を制御する技術が開示されている。特許文献１に記載の技術では、車両のユーザの体感騒音を抑制するために、例えば、車両の低速走行時など、予測暗騒音レベルが小さい場合は冷却ファンの風量を低く抑え、車両の高速走行時など、予測暗騒音レベルが大きい場合は冷却ファンの風量を大きくする。

また、特許文献２には、自動車の走行モードが、通常走行時よりも駆動モータの出力トルクの大きいスポーツモードに設定されている場合に、通常走行時と比較して冷却ファン風量が増大するように制御する技術が開示されている。

特開２００４−４８９８１号公報 特開２００６−１２１７８６号公報

特許文献１及び２に記載の技術では、冷却ファン風量が増大させられるのは、高速走行中や、自動車の駆動モータの出力トルクが大きい場合である。しかし、低速走行中や、自動車の駆動モータの出力トルクが小さい場合であっても、例えば渋滞した道路を走行する場合など、車両の停止及び発進が繰り返されるときは、二次電池の充放電が頻繁に繰り返され、二次電池の温度は上昇する。よって、低速走行中などにおいても、冷却ファン風量の増大が望ましい場合がある。

また、車両の騒音に対するユーザの不快感は、特に、ユーザが騒音の発生原因を特定できない場合に高まることが多いと考えられる。しかし、特許文献１及び２に記載の技術では、冷却ファン風量の増大によって騒音が生じていることを、車両のユーザが認識することは困難である。

本発明の目的は、ユーザがより快適に車両を利用できるようにするための冷却ファン制御装置、及び冷却ファン制御装置を備えた車両を提供することである。

本発明に係る冷却ファン制御装置は、車両に搭載される二次電池を冷却する冷却ファンの供給風量を、前記二次電池の温度に基づいて制御する冷却ファン制御装置であって、車両のユーザにより操作可能なスイッチであって、前記冷却ファンの運転モードを、通常モードと、少なくとも前記二次電池の温度の所定の範囲において、前記通常モードより大きな風量を供給する強制モードと、のいずれか一方に設定する強制スイッチと、前記強制スイッチが前記強制モードに設定されている場合に、前記冷却ファンの運転モードを前記強制モードに設定して前記冷却ファンの供給風量を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

前記制御手段は、前記二次電池の温度が予め設定された閾値以上であり、かつ、前記強制スイッチが前記強制モードに設定されている場合に、前記冷却ファンの運転モードを前記強制モードに設定して前記冷却ファンの供給風量を制御することが好ましい。

前記閾値は、前記二次電池の温度に基づいて前記二次電池の充電量を制限するか否かを決定する場合に用いられる閾値であることが好ましい。

二次電池と、この二次電池を冷却する冷却ファンと、を搭載する車両に、本発明に係る冷却ファン制御装置と、前記二次電池の温度を表示する温度表示装置と、を備えることができる。

本発明によると、ユーザがより快適に車両を利用できるようにするための冷却ファン制御装置、及び冷却ファン制御装置を備えた車両を提供できる。

以下に、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明の１つの実施形態の冷却ファン制御装置を搭載した車両のシステム構成の一例を示すブロック図である。車両には、二次電池１０、冷却ファン１２、及びＥＣＵ（Electronic Control Unit）１４が搭載される。また、車両には、その車室内に強制スイッチ１６及び温度表示装置１８が設置される。二次電池１０には、温度センサ２０が取り付けられる。ＥＣＵ１４の機能の一部と強制スイッチ１６とが、本発明の１つの実施形態の冷却ファン制御装置として機能する。

二次電池１０は、車両の駆動源となるモータに電力を供給する。二次電池１０は、例えば、固体高分子型燃料電池などの充放電可能な電池である。

冷却ファン１２は、二次電池１０を冷却するファンである。冷却ファン１２の供給風量は、ＥＣＵ１４からの制御信号によって制御される。

ＥＣＵ１４は、車両に搭載され、各センサの情報を基にエンジンなどの動作を制御する制御部である。本実施形態では、ＥＣＵ１４は、温度センサ２０から取得した二次電池１０の温度と、強制スイッチ１６から取得した信号と、を用いて、冷却ファン１２の風量を制御する制御信号を生成して出力する。また、ＥＣＵ１４は、温度センサ２０から取得した二次電池１０の温度を、温度表示装置１８に表示させることができる。

ＥＣＵ１４は、マイクロコンピュータなどを用いて実現できる。ＥＣＵ１４の記憶装置に後述の処理の流れ（図２参照）を記述したプログラム、及び処理に必要な数値などを記憶させておき、ＥＣＵ１４のマイクロプロセッサに、そのプログラムを記憶装置から読み出しさせて実行させることができる。

強制スイッチ１６は、冷却ファン１２の運転モードを通常運転モード又は強制運転モードに設定するスイッチであって、車両のユーザによって操作される。強制スイッチ１６は、例えばステアリングホイールやシフトレバーの近傍など、運転者が操作しやすい位置に設けられる。強制運転モードとは、少なくとも二次電池の温度の所定の範囲において、通常運転モードより大きな風量を冷却ファン１２が供給する運転モードである。通常運転モード及び強制運転モードの詳細については後述する。

温度表示装置１８は、二次電池１０に取り付けられた温度センサ２０が検出した二次電池１０の温度を表示する装置である。温度表示装置１８は、温度センサ２０の検出温度を表す信号をＥＣＵ１４から取得して表示する。温度表示装置１８は、車両のディスプレーモニタ上など、ユーザによって視認可能な位置に設置される。温度表示装置１８は、表示する温度域に応じて異なる色を表示するインジケータランプなどを用いて実現できる。例えば、温度表示装置１８は、温度センサ２０の検出温度が、二次電池１０の充電量制限が行われる温度範囲にある場合は赤色で温度表示し、この温度範囲以外にある場合は青色で温度表示することができる。

図２は、本発明の１つの実施形態においてＥＣＵ１４が行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。まずステップＳ１で、温度センサ２０から取得した二次電池１０の温度が、予め設定された閾値θ_１以上であるかどうかを判定する。ステップＳ１で、二次電池１０の温度が閾値θ_１以上であると判定されると、ステップＳ２に進み、二次電池１０の温度が閾値θ_１未満であると判定されると、再びステップＳ１の判定を繰り返す。

閾値θ_１は、二次電池１０の特性などに応じて設定される。例えば、二次電池１０の温度に基づいて二次電池１０の充電量を制限するか否かを決定する場合に用いられる閾値を、閾値θ_１として設定できる。二次電池１０の温度が閾値θ_１以上である場合は、後述のように、冷却ファン１２が供給風量の大きい強制運転モードで運転されることがあり、この場合、二次電池１０の温度が低下しやすくなる。したがって、二次電池１０の充電量制限が開始される温度を閾値θ_１として設定すると、二次電池１０の温度は充電量制限開始温度よりも低くなることが多く、よって、二次電池１０の充電量制限について、その頻度を低減したり、その期間を短縮したりできる。また、一般的な二次電池において、充電量制限の開始が必要な温度は、放電量制限の開始が必要な温度よりも低い場合が多いので、二次電池１０の充電量制限開始温度を閾値θ_１として設定しておけば、二次電池１０の充電量制限だけでなく放電量制限についても、その頻度の低減及び期間の短縮が可能である。

ステップＳ２で、ＥＣＵ１４は、強制スイッチ１６から信号を取得して、強制スイッチ１６がＯＮであるか否かを判定する。ステップＳ２で、強制スイッチ１６がＯＮであると判定されると、ステップＳ３に進み、強制スイッチ１６がＯＦＦであると判定されると、ステップＳ５に進む。

ステップＳ３では、ＥＣＵ１４は、冷却ファン１２の運転モードを強制運転モードに設定する。冷却ファン１２の運転モードとは、二次電池１０の温度と、供給風量の決定のためにＥＣＵ１４が冷却ファン１２へ送る指令値と、の間の関係を定義したものである。冷却ファン１２の運転モードは、予め設定され、ＥＣＵ１４の記憶装置に記憶される。

図３及び図４に、冷却ファン１２の通常運転モード及び強制運転モードにおける、二次電池１０の温度と、ＥＣＵ１４が冷却ファン１２へ送る指令値と、の関係の例を示す。図３及び図４では、実線が通常運転モードを示し、一点鎖線が強制運転モードを示す。

図３では、電池温度０からＴまでは、通常運転モード及び強制運転モードにおいて、冷却ファン１２への指令値は同じである。電池温度Ｔ以上の範囲において、通常運転モードでは、電池温度が上昇しても、冷却ファン１２への指令値は最大値Ｎ_ｍａｘで一定である。これに対して、強制運転モードでは、電池温度Ｔ以上の範囲において、冷却ファン１２への指令値は、通常運転モードにおける最大値Ｎ_ｍａｘを超えて増大する。

図４は、電池温度の温度範囲のほとんど全領域において、通常運転モードの冷却ファン指令値と比較して強制運転モードの冷却ファン指令値の方が大きい場合の例を示す。図４の例においても、強制運転モードでは、通常運転モードにおける指令値の最大値Ｎ_ｍａｘを超える指令値を冷却ファン１２に送ることができる。

ステップＳ３の処理の後、ＥＣＵ１４は、ステップＳ４で、二次電池１０の温度が閾値θ_２以下であるか否かを判定する。ステップＳ４で、二次電池１０の温度が閾値θ_２以下であると判定されると、ステップＳ５に進み、二次電池１０の温度が閾値θ_２より大きいと判定されると、再びステップＳ４の判定を繰り返す。

ステップＳ４で用いられる閾値θ_２は、ステップＳ１で用いられる閾値θ_１と等しくても良いし、異なっていても良い。例えば、閾値θ_２を閾値θ_１よりも小さく設定すると、冷却ファン１２の強制運転モードによる運転を開始した時と比較して、二次電池１０の温度が一定値以上低下したか否かをステップＳ４で判定することになる。

ステップＳ４の判定処理の代わりに、所定時間が経過したか否かを判定する処理を行っても良い。

ステップＳ５で、ＥＣＵ１４は、強制スイッチ１６に制御信号を送って強制スイッチ１６をＯＦＦにし、冷却ファン１２の運転モードを通常運転モードに設定する。ステップＳ５の処理の後、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ５の処理の代わりに、ユーザの操作によって強制スイッチ１６がＯＦＦにされたことをＥＣＵ１４が検知し、冷却ファン１２の運転モードを通常運転モードに設定する処理を行っても良い。

以上、図１から図４を参照して説明した実施形態によると、冷却ファン１２が強制運転モードで運転されるのは、車両のユーザが強制スイッチ１６を操作してＯＮにした場合である。したがって、冷却ファン１２の強制運転モードでの運転中に、通常時よりも大きな騒音が発生しても、ユーザは、その騒音が冷却ファン１２の風量増大によるものであることを認識できるため、騒音に対するユーザの不快感を軽減できる。

また、以上で説明した実施形態では、ユーザは、温度表示装置１８によって二次電池１０の温度を認識できるので、強制スイッチ１６をＯＮにするか否かの判断を容易に行うことができる。

本発明の１つの実施形態の冷却ファン制御装置を搭載した車両のシステム構成の一例を示すブロック図である。 本発明の１つの実施形態で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。 本発明の１つの実施形態において用いられる、二次電池の温度と冷却ファンへの指令値との間の関係の一例を示す図である。 本発明の１つの実施形態において用いられる、二次電池の温度と冷却ファンへの指令値との間の関係の一例を示す図である。

符号の説明

１０ 二次電池、１２ 冷却ファン、１４ ＥＣＵ、１６ 強制スイッチ、１８ 温度表示装置、２０ 温度センサ。

Claims (4)

1. 車両に搭載される二次電池を冷却する冷却ファンの供給風量を、前記二次電池の温度に基づいて制御する冷却ファン制御装置であって、
   車両のユーザにより操作可能なスイッチであって、前記冷却ファンの運転モードを、通常モードと、少なくとも前記二次電池の温度の所定の範囲において、前記通常モードより大きな風量を供給する強制モードと、のいずれか一方に設定する強制スイッチと、
   前記強制スイッチが前記強制モードに設定されている場合に、前記冷却ファンの運転モードを前記強制モードに設定して前記冷却ファンの供給風量を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする冷却ファン制御装置。
2. 請求項１に記載の冷却ファン制御装置において、
   前記制御手段は、前記二次電池の温度が予め設定された閾値以上であり、かつ、前記強制スイッチが前記強制モードに設定されている場合に、前記冷却ファンの運転モードを前記強制モードに設定して前記冷却ファンの供給風量を制御することを特徴とする冷却ファン制御装置。
3. 請求項２に記載の冷却ファン制御装置において、
   前記閾値は、前記二次電池の温度に基づいて前記二次電池の充電量を制限するか否かを決定する場合に用いられる閾値であることを特徴とする冷却ファン制御装置。
4. 二次電池と、この二次電池を冷却する冷却ファンと、を搭載する車両であって、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の冷却ファン制御装置と、
   前記二次電池の温度を表示する温度表示装置と、
   を備えることを特徴とする車両。

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