JP2013175390A - Battery pack, secondary battery device, and electric vehicle - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery pack which inhibits the deterioration of a battery, a secondary battery device, and an electric vehicle.SOLUTION: A battery pack comprises: a first case housing multiple battery modules; a second case housing the first case; a heat insulation material and a movable heat insulation material that are disposed between the first case and the second case; first to third openings that penetrate through the first case, the second case, and the heat insulation material; a movable heat insulation material insertion/removal device inserting the movable heat insulation material into an area between the first case and the second case and housing the movable heat insulation material therein; a cooling/heating device cooling or heating air taken from the second opening and discharging the air; a fan taking in the air discharged from the cooling/heating device or air in a mounting device and sending the air into the first case from the first opening; and a switching unit switching the connection of the fan between the connection with the cooling/heating device and the connection with the mounting device.

Description

本発明の実施形態は、バッテリパック、二次電池装置および電動車両に関する。   Embodiments described herein relate generally to a battery pack, a secondary battery device, and an electric vehicle.

電気自動車等の電動車両やその他電子機器のバッテリとして例えばリチウムイオン二次電池等が普及している。リチウムイオン二次電池等の二次電池は、劣化に伴い使用可能な容量が変化する。二次電池の劣化を抑制するためには、バッテリの温度を適切な温度範囲に保つことがよいことが分かっている。そのため、電動車両や電子機器に搭載されるバッテリについても、温度を一定範囲に保つように管理して、バッテリの長寿命化を実現するとともに信頼性を担保することが望まれている。   For example, lithium ion secondary batteries are widely used as batteries for electric vehicles such as electric vehicles and other electronic devices. A secondary battery such as a lithium ion secondary battery has a usable capacity that changes with deterioration. In order to suppress the deterioration of the secondary battery, it has been found that the temperature of the battery should be kept in an appropriate temperature range. Therefore, it is desired to manage the battery mounted on the electric vehicle or the electronic device so as to keep the temperature within a certain range so as to extend the life of the battery and ensure the reliability.

特開2004−327223号公報JP 2004-327223 A 特開2011−219042号公報JP 2011-219042 A

本発明の実施形態は上記事情を鑑みて成されたものであって、バッテリの劣化を抑制するバッテリパック、二次電池装置および電動車両を提供することを目的とする。   Embodiments of the present invention have been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a battery pack, a secondary battery device, and an electric vehicle that suppress battery deterioration.

実施形態によるバッテリパックは、複数の二次電池セルを含むバッテリモジュールと、複数の前記バッテリモジュールを収容した第1ケースと、前記第1ケースを収容した第2ケースと、前記第1ケースと前記第2ケースとの間に配置された断熱材と、前記第1ケースと前記第2ケースとの間に挿入可能な可動断熱材と、前記第1ケース、前記第2ケース、および前記断熱材を貫通する第1開口、第2開口、および、第3開口と、前記可動断熱材を収納するとともに、前記第1ケースと前記第2ケースとの間に挿入する可動断熱材挿脱器と、前記第2開口から取入れた空気を冷却又は加温して排出する冷却/加温装置と、前記冷却/加温装置から排出された空気、又は、搭載機器内の空気を取入れて前記第1開口から前記第1ケース内へ送り込むファンと、前記冷却/加温装置と、搭載機器内とのいずれか一方と前記ファンとの間の経路を開くように切替える切替えフラップと、前記第1開口、前記第2開口、および、前記第3開口のそれぞれを開閉可能なドアと、備える。   The battery pack according to the embodiment includes a battery module including a plurality of secondary battery cells, a first case that accommodates the plurality of battery modules, a second case that accommodates the first case, the first case, and the A heat insulating material disposed between the second case, a movable heat insulating material insertable between the first case and the second case, the first case, the second case, and the heat insulating material; The first opening, the second opening, and the third opening that pass through, the movable heat insulating material is housed, and the movable heat insulating material insertion / removal device that is inserted between the first case and the second case, A cooling / warming device that cools or heats the air taken in from the second opening and discharges it, and air that is discharged from the cooling / warming device or air in the mounted device is taken in from the first opening. Into the first case A switching flap that switches so as to open a path between any one of the fan, the cooling / warming device, and the mounted device, and the fan, the first opening, the second opening, and the A door capable of opening and closing each of the third openings;

図1は、一実施形態の電動車両の構成例を概略的に示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a configuration example of an electric vehicle according to an embodiment. 図2は、バッテリパックBTの一構成例を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a configuration example of the battery pack BT. 図3は、バッテリ制御ユニットがバッテリパックの温度管理を行う際に用いる温度しきい値の一例を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining an example of a temperature threshold value used when the battery control unit performs temperature management of the battery pack. 図4は、バッテリ制御ユニットがバッテリパックの温度管理を行う動作の一例を示す状態遷移図である。FIG. 4 is a state transition diagram illustrating an example of an operation in which the battery control unit performs temperature management of the battery pack. 図5は、バッテリパックの温度、車外温度、および車室内温度に応じたバッテリ制御ユニットの温度制御の一例を説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of temperature control of the battery control unit in accordance with the temperature of the battery pack, the temperature outside the vehicle, and the temperature inside the vehicle interior. 図6は、バッテリ制御ユニットの温度管理状態毎の、バッテリパックへの制御信号の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a control signal to the battery pack for each temperature management state of the battery control unit. 図7は、冷却も加温も行わないときのバッテリパックの一例である。FIG. 7 is an example of a battery pack when neither cooling nor heating is performed. 図8は、走行風又は車外空気により冷却するときのバッテリパックの一例である。FIG. 8 is an example of a battery pack when cooling with running wind or outside air. 図9は、車室内空気により冷却又は加温するときのバッテリパックの一例である。FIG. 9 is an example of a battery pack when it is cooled or heated by vehicle interior air. 図10は、走行風又は車外空気により冷却するとともに、車室内空気により冷却するときのバッテリパックの一例である。FIG. 10 shows an example of a battery pack that is cooled by running air or outside air and cooled by air in the passenger compartment. 図11は、冷却/加温装置を用いて冷却又は加温するときのバッテリパックの一例である。FIG. 11 is an example of a battery pack when cooling or warming using a cooling / warming device. 図12は、冷却/加温装置を用いて冷却するとともに、走行風又は車外空気により冷却するときのバッテリパックの一例である。FIG. 12 shows an example of a battery pack that is cooled by using a cooling / warming device and cooled by traveling wind or outside air.

以下、実施形態の二次電池装置および電動車両について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, a secondary battery device and an electric vehicle according to an embodiment will be described with reference to the drawings.

図1は、一実施形態の電動車両の構成例を概略的に示すブロック図である。
本実施形態の電動車両は、駆動輪WLと、減速機RGと、モータMと、インバータINVと、モータ制御ユニット60と、アクセルペダルAPと、アクセルペダルセンサ22と、車速センサ24と、シフトレバーSLと、シフトセンサ26と、起動スイッチSWと、起動スイッチセンサ28と、ブレーキペダルBPと、ブレーキペダルセンサ52と、ブレーキ制御ユニット50と、ブレーキアクチュエータ54と、充電用コネクタCNTと、充電制御ユニット30と、車外温度センサ42と、車室内温度センサ44と、二次電池装置と、車両制御ユニット20と、を備えている。二次電池装置は、バッテリパックBTと、バッテリ制御ユニット10と、を備えている。
FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a configuration example of an electric vehicle according to an embodiment.
The electric vehicle of this embodiment includes a drive wheel WL, a reduction gear RG, a motor M, an inverter INV, a motor control unit 60, an accelerator pedal AP, an accelerator pedal sensor 22, a vehicle speed sensor 24, and a shift lever. SL, shift sensor 26, start switch SW, start switch sensor 28, brake pedal BP, brake pedal sensor 52, brake control unit 50, brake actuator 54, charging connector CNT, and charging control unit 30, a vehicle outside temperature sensor 42, a vehicle interior temperature sensor 44, a secondary battery device, and a vehicle control unit 20. The secondary battery device includes a battery pack BT and a battery control unit 10.

アクセルペダルセンサ22は、ユーザが操作するアクセルペダルAPの踏み込み量を検出して、検出したアクセルペダル踏み込み量を車両制御ユニット20へ出力する。   The accelerator pedal sensor 22 detects the amount of depression of the accelerator pedal AP operated by the user, and outputs the detected amount of depression of the accelerator pedal to the vehicle control unit 20.

車速センサ24は、電動車両の速度を検出して、車両制御ユニット20へ出力する。   The vehicle speed sensor 24 detects the speed of the electric vehicle and outputs it to the vehicle control unit 20.

シフトセンサ26は、ユーザが操作するシフトレバーSLの位置(D:ドライブ、R:リバース、P:パーキング等)を検出し、検出したシフト位置を車両制御ユニット20へ出力する。   The shift sensor 26 detects the position (D: drive, R: reverse, P: parking, etc.) of the shift lever SL operated by the user, and outputs the detected shift position to the vehicle control unit 20.

起動スイッチセンサ28は、ユーザによって起動スイッチSWが操作されると、制御に必要となる信号である起動通知を生成する。起動スイッチセンサ28は、起動通知を車両制御ユニットへ送信する。   When the activation switch SW is operated by the user, the activation switch sensor 28 generates an activation notification that is a signal necessary for control. The start switch sensor 28 transmits a start notification to the vehicle control unit.

充電用コネクタCNTは、電動車両のバッテリパックBTを充電(急速充電又は普通充電)する際に外部の充電器(急速充電器又は普通充電器)と電気的に接続する。なお、バッテリパックBTの充電は、有線による充電でもよく、無線による充電であってもよい。   The charging connector CNT is electrically connected to an external charger (rapid charger or normal charger) when charging (rapid charging or normal charging) of the battery pack BT of the electric vehicle. The battery pack BT may be charged by wire or wirelessly.

充電制御ユニット30は、バッテリ制御ユニット10からの充電率と車両制御ユニット20からの設定値とにもとづいて、バッテリパックBTの充電率が設定値以下になるように充電の制御を行う。具体的には、バッテリパックBTの充電率が設定値に達したら充電を停止する。   The charging control unit 30 controls charging based on the charging rate from the battery control unit 10 and the set value from the vehicle control unit 20 so that the charging rate of the battery pack BT is equal to or less than the set value. Specifically, the charging is stopped when the charging rate of the battery pack BT reaches a set value.

モータ制御ユニット60は、車両制御ユニット20からトルク指令を受信し、モータMがトルク指令の値を実現するようにモータ制御信号を生成し、インバータINVの動作を制御する。   The motor control unit 60 receives the torque command from the vehicle control unit 20, generates a motor control signal so that the motor M realizes the value of the torque command, and controls the operation of the inverter INV.

インバータINVは、モータ制御ユニット60からのモータ制御信号に従って、バッテリパックBTの直流電力を交流電力に変換してモータMへ出力する。   The inverter INV converts the DC power of the battery pack BT into AC power according to the motor control signal from the motor control unit 60 and outputs the AC power to the motor M.

モータMは、インバータINVから供給された交流電力により回転する。モータMは回転動力を車軸に伝達して力行運転を行う。また、モータMは車軸の駆動力を電力に逆変換して回生運転を行う。   The motor M is rotated by AC power supplied from the inverter INV. The motor M performs a power running operation by transmitting rotational power to the axle. The motor M performs regenerative operation by converting the driving force of the axles back to electric power.

減速機RGは、モータMで発生した駆動力を車軸へ伝達するとともに、車軸からの駆動力をモータMへ伝達する。   Reducer RG transmits the driving force generated by motor M to the axle and transmits the driving force from the axle to motor M.

ブレーキペダルセンサ52は、ユーザが操作するブレーキペダルBPの踏み込み量を検出する。ブレーキペダルセンサ52は、検出したブレーキペダル踏み込み量をブレーキ制御ユニット50へ出力する。   The brake pedal sensor 52 detects the amount of depression of the brake pedal BP operated by the user. The brake pedal sensor 52 outputs the detected brake pedal depression amount to the brake control unit 50.

ブレーキ制御ユニット50は、ブレーキペダルの踏み込み量に応じて、ブレーキアクチュエータ54に対してブレーキ制御信号を出力する。   The brake control unit 50 outputs a brake control signal to the brake actuator 54 in accordance with the depression amount of the brake pedal.

ブレーキアクチュエータ54は、ブレーキ制御信号に従って、ブレーキ機構55を制御するための油圧を発生する。   The brake actuator 54 generates hydraulic pressure for controlling the brake mechanism 55 according to the brake control signal.

ブレーキ機構55は、各車輪WL、WLに対応して設けられたディスクロータを、ブレーキアクチュエータ54からの油圧によって操作されるブレーキパッドによって押さえつけることにより制動を行う。   The brake mechanism 55 performs braking by pressing a disk rotor provided corresponding to each wheel WL, WL with a brake pad operated by hydraulic pressure from the brake actuator 54.

バッテリパックBTは、インバータINVへ直流電力を出力するとともに、充電制御ユニット30から供給される直流電力により充電される。バッテリパックBTの構成は図2を用いて後に説明する。   The battery pack BT outputs DC power to the inverter INV and is charged with DC power supplied from the charge control unit 30. The configuration of the battery pack BT will be described later with reference to FIG.

車外温度センサ42は、バッテリパックBTの走行風・車外空気による冷却対象面の車外側の温度を測定し、制御に必要となる信号である車外温度を生成する。なお、車外温度センサ42は、バッテリパックBTの走行風・車外空気による冷却対象面の車外側に備えることが好適であるが、車外の温度を測定でき、走行風・車外空気による冷却について判断できる箇所であれば別の場所に備えてもよい。   The vehicle outside temperature sensor 42 measures the temperature outside the vehicle on the surface to be cooled by the traveling wind and the vehicle outside air of the battery pack BT, and generates a vehicle outside temperature that is a signal necessary for control. The vehicle outside temperature sensor 42 is preferably provided outside the vehicle on the cooling target surface of the battery pack BT by the traveling wind / air outside the vehicle. However, the temperature outside the vehicle can be measured, and the cooling by the traveling wind / air outside the vehicle can be determined. If it is a place, you may prepare for another place.

車室内温度センサ44は、バッテリパックBTの車室内空気による冷却/加温のための車室内側の温度を測定し、制御に必要となる信号である車室内温度を生成する。なお、車室内温度センサ44は、バッテリパックBTの車室内空気取入れ口に備えることが好適であるが、車室内空気の温度を測定でき、車室内空気による冷却/加温について判断できる箇所であれば別の場所に備えてもよい。   The vehicle interior temperature sensor 44 measures the temperature on the vehicle interior side for cooling / heating by the air in the vehicle interior of the battery pack BT, and generates a vehicle interior temperature that is a signal necessary for control. The vehicle interior temperature sensor 44 is preferably provided at the vehicle interior air intake of the battery pack BT, but may be a location where the temperature of the vehicle interior air can be measured and cooling / heating by the vehicle interior air can be determined. You may prepare for another place.

バッテリ制御ユニット10は、バッテリパックBTからのバッテリ温度と、車外温度センサ42からの車外温度と、車室内温度センサ44からの車室内温度と、を用いてバッテリ温度をバッテリ温度管理範囲内とするために、バッテリパックBT内の各装置に対する制御信号(冷却/加温制御信号、ファン制御信号、可動断熱材挿脱器制御信号、空気切替えフラップ制御信号、および、ドア制御信号)を生成する。   The battery control unit 10 sets the battery temperature within the battery temperature management range using the battery temperature from the battery pack BT, the vehicle exterior temperature from the vehicle exterior temperature sensor 42, and the vehicle interior temperature from the vehicle interior temperature sensor 44. For this purpose, control signals (cooling / heating control signal, fan control signal, movable insulating material insertion / removal device control signal, air switching flap control signal, and door control signal) for each device in the battery pack BT are generated.

バッテリ制御ユニット10は、バッテリパックBTからのバッテリ温度と、車外温度センサ42からの車外温度と、車室内温度センサ44からの車室内温度と、バッテリ温度管理範囲にもとづいて、走行風・車外空気によるバッテリパックBTの冷却、車室内空気によるバッテリパックBTの冷却又は加温、冷却/加温装置によるバッテリパックBTの冷却又は加温、を組み合わせてバッテリパックBTへの制御信号を生成する。   Based on the battery temperature from the battery pack BT, the vehicle exterior temperature from the vehicle exterior temperature sensor 42, the vehicle interior temperature from the vehicle interior temperature sensor 44, and the battery temperature management range, the battery control unit 10 The control signal to the battery pack BT is generated by combining the cooling of the battery pack BT by the cooling, the cooling or heating of the battery pack BT by the cabin air, and the cooling or heating of the battery pack BT by the cooling / heating device.

バッテリ制御ユニット10は、バッテリパックBTの温度制御のために、バッテリ温度管理範囲内に複数の温度しきい値を設定している。バッテリパックBTの温度を下げる方向、すなわち冷却側では3つの温度しきい値P1、P2、P3を設定し、バッテリパックBTの温度を上げる方向、すなわち加温側では2つの温度しきい値M1、M2を設定している。   The battery control unit 10 sets a plurality of temperature thresholds within the battery temperature management range for temperature control of the battery pack BT. The direction in which the temperature of the battery pack BT is lowered, that is, on the cooling side, three temperature threshold values P1, P2, and P3 are set, and the direction in which the temperature of the battery pack BT is raised, that is, the temperature side, two temperature threshold values M1, M2 is set.

車両制御ユニット20は、ユーザのアクセルペダル操作量、車速、シフト位置から駆動トルクマップを用いて必要となる駆動トルクを算出し、トルク指令をモータ制御ユニット60に与えるとともに、バッテリ制御ユニット10、充電制御ユニット30、および、ブレーキ制御ユニット50を協調制御する。   The vehicle control unit 20 calculates a required driving torque from the user's accelerator pedal operation amount, vehicle speed, and shift position using a driving torque map, and gives a torque command to the motor control unit 60. The control unit 30 and the brake control unit 50 are cooperatively controlled.

図2は、バッテリパックBTに搭載されたバッテリモジュールの一構成例を説明するための図である。   FIG. 2 is a diagram for explaining a configuration example of the battery module mounted on the battery pack BT.

バッテリパックBTは、複数のバッテリモジュールMDLと、内側ケース11と、外側ケース12と、断熱材13と、冷却/加温装置14と、空気切替えフラップ(切替器)FLPと、ファン15と、可動断熱材16と、可動断熱材挿脱器17と、ダクトD1〜D3と、を備えている。   The battery pack BT includes a plurality of battery modules MDL, an inner case 11, an outer case 12, a heat insulating material 13, a cooling / heating device 14, an air switching flap (switch) FLP, a fan 15, and a movable battery pack BT. The heat insulating material 16, the movable heat insulating material insertion / removal device 17, and the ducts D1-D3 are provided.

バッテリモジュールMDLは、複数の二次電池セル(図示せず)を含む。複数の二次電池セルは例えばリチウムイオン電池である。複数のバッテリモジュールMDLは並列又は直列に接続されている。   Battery module MDL includes a plurality of secondary battery cells (not shown). The plurality of secondary battery cells are, for example, lithium ion batteries. The plurality of battery modules MDL are connected in parallel or in series.

内側ケース11は、複数のバッテリモジュールMDLを収容している。内側ケース(第1ケース)11は、底面と、底面と対向する上面と、底面と上面との間に延びる側面と、側面に設けられた第1開口11A、第2開口11B、および第3開口11Cと、第1ドアA1と、第2ドアB1と、第3ドアC1とを有している。   The inner case 11 houses a plurality of battery modules MDL. The inner case (first case) 11 includes a bottom surface, a top surface facing the bottom surface, a side surface extending between the bottom surface and the top surface, a first opening 11A, a second opening 11B, and a third opening provided on the side surface. 11C, 1st door A1, 2nd door B1, and 3rd door C1.

第1開口11Aは、側面の上面側に設けられている。第2開口11Bおよび第3開口11Cは、側面の底面側に設けられている。   11 A of 1st openings are provided in the upper surface side of the side surface. The second opening 11B and the third opening 11C are provided on the bottom side of the side surface.

第1ドアA1は、内側ケース11の内側に取り付けられ、上下方向にスライドして第1開口11Aと内側ケース11内部との間を開閉する。第2ドアB1は、内側ケースの11の内側に取り付けられ、上下方向にスライドして第2開口11Bと内側ケース11の内部との間を開閉する。第3ドアC1は、内側ケース11の内側に取り付けられ、上下方向にスライドして第3開口11Cと内側ケース11内部との間を開閉する。   The first door A1 is attached to the inner side of the inner case 11 and slides up and down to open and close between the first opening 11A and the inner case 11 interior. The second door B <b> 1 is attached to the inner side of the inner case 11 and slides in the vertical direction to open and close between the second opening 11 </ b> B and the inner case 11. The third door C1 is attached to the inner side of the inner case 11 and slides in the vertical direction to open and close between the third opening 11C and the inside of the inner case 11.

断熱材13は内側ケース11と外側ケース12との間において、第1開口11A、第2開口11B、および第3開口11Cを除く内側ケース11の側面および上面と対向して配置されている。   The heat insulating material 13 is disposed between the inner case 11 and the outer case 12 so as to face the side surface and the upper surface of the inner case 11 excluding the first opening 11A, the second opening 11B, and the third opening 11C.

可動断熱材16は、後述する可動断熱材挿脱器17により、内側ケース11の冷却対象面と対向するように内側ケース11と外側ケース12との間に挿入されるとともに、可動断熱材挿脱器17内に収納可能である。本実施形態では、内側ケース11の冷却対象面は底面である。   The movable heat insulating material 16 is inserted between the inner case 11 and the outer case 12 by a movable heat insulating material inserting / removing device 17 described later so as to face the surface to be cooled of the inner case 11, and the movable heat insulating material insertion / removal is performed. It can be stored in the container 17. In the present embodiment, the cooling target surface of the inner case 11 is the bottom surface.

断熱材13および可動断熱材16は、例えば、繊維系断熱材、発砲系断熱材に加え、断熱性能に優れた真空断熱材を用いることができる。   As the heat insulating material 13 and the movable heat insulating material 16, for example, a vacuum heat insulating material excellent in heat insulating performance can be used in addition to the fiber heat insulating material and the foaming heat insulating material.

なお、図2に示すバッテリパックBTは、バッテリパックBTの底面を走行風又は車外空気による冷却対象面としているが、バッテリパックBTの形状、電動車両におけるバッテリパックBTの配置、車両空力設計、車両冷却設計等に応じて、適した冷却対象面とすることが好適である。同様に、図2に示すバッテリパックBTでは、冷却対象面を底面のみとしているが、冷却対象面は複数であっても構わない。   The battery pack BT shown in FIG. 2 has the bottom surface of the battery pack BT as a surface to be cooled by running wind or outside air, but the shape of the battery pack BT, the arrangement of the battery pack BT in the electric vehicle, the vehicle aerodynamic design, the vehicle In accordance with the cooling design or the like, it is preferable to set a suitable cooling target surface. Similarly, in the battery pack BT shown in FIG. 2, the cooling target surface is only the bottom surface, but there may be a plurality of cooling target surfaces.

外側ケース12は、底面と、上面と、側面とを有し、内側ケース11、断熱材13、および、可動断熱材16を収容している。外側ケース12の底面は図示しない一部が車両床面上に配置されて車両床面に支持されているとともに、車両床面に設けられた開口によりバッテリモジュールMDLと対向する領域が外部環境に露出している。外側ケース12の側面には、内側ケース11の第1開口11A、第2開口11B、および、第3開口11Cと連続する第4開口12A、第5開口12B、および、第6開口12Cとを有している。また、外側ケース12は、第4ドアA2と、第5ドアB2と、第6ドアC2とを有している。第4ドアA2は、外側ケース12の外側に取り付けられ、上下方向にスライドして第4開口12Aと外部環境との間を開閉する。第5ドアB2は、外側ケースの12の外側に取り付けられ、上下方向にスライドして第5開口12Bと外部環境との間を開閉する。第6ドアC2は、外側ケース12の外側に取り付けられ、上下方向にスライドして第6開口12Cと車外排出ダクトD3との間を開閉する。   The outer case 12 has a bottom surface, an upper surface, and side surfaces, and houses the inner case 11, the heat insulating material 13, and the movable heat insulating material 16. A part (not shown) of the bottom surface of the outer case 12 is disposed on the vehicle floor surface and supported by the vehicle floor surface, and an area facing the battery module MDL is exposed to the external environment through an opening provided on the vehicle floor surface. doing. The side surface of the outer case 12 has a first opening 11A, a second opening 11B, and a fourth opening 12A, a fifth opening 12B, and a sixth opening 12C that are continuous with the third opening 11C. doing. The outer case 12 has a fourth door A2, a fifth door B2, and a sixth door C2. The fourth door A2 is attached to the outside of the outer case 12, and slides up and down to open and close between the fourth opening 12A and the external environment. The fifth door B2 is attached to the outside of the outer case 12 and slides up and down to open and close between the fifth opening 12B and the external environment. The sixth door C2 is attached to the outside of the outer case 12, and slides up and down to open and close between the sixth opening 12C and the vehicle outside discharge duct D3.

第1開口11Aおよび第4開口12Aは開口Aを構成し、第2開口11Bおよび第5開口12Bは開口Bを構成し、第3開口11Cおよび第6開口12Cは開口Cを構成する。開口A、開口Bおよび開口Cは、第1ケース11、第2ケース12および断熱材13を貫通している。   The first opening 11A and the fourth opening 12A constitute an opening A, the second opening 11B and the fifth opening 12B constitute an opening B, and the third opening 11C and the sixth opening 12C constitute an opening C. The opening A, the opening B, and the opening C penetrate the first case 11, the second case 12, and the heat insulating material 13.

冷却/加温装置14は、バッテリ制御ユニット10からの冷却/加温制御信号により、内側ケース11内の空気を開口Bから取入れて、冷却および加温して排出する。冷却/加温装置14は、開口Bと接続した空気取り入れ部14INと、冷却/加温装置ダクトD2と接続した空気排出部14OUTとを有している。冷却/加温装置14は、内側ケース11内の空気を取り入れて冷却/加温ダクトへ冷却した空気又は加温した空気を排出する。   The cooling / warming device 14 takes in the air in the inner case 11 from the opening B by the cooling / warming control signal from the battery control unit 10, cools and warms it, and discharges it. The cooling / warming device 14 includes an air intake portion 14IN connected to the opening B and an air discharge portion 14OUT connected to the cooling / warming device duct D2. The cooling / heating device 14 takes in the air in the inner case 11 and discharges the cooled air or the heated air to the cooling / heating duct.

車室内ダクトD1は、車室内とファン15との間に設けられた風導管である。車室内ダクトD1は、車室内空気取入れ口D10と、車室内空気取入れ口を開閉する第7ドアD11と、を有している。車室内空気取入れ口D10は車両の室内空間と接続している。第7ドアD11は車室内空気取入れ口D10の縁を支点として回転し、車室内ダクトD1と車室内の空間との間を開閉する。   The vehicle interior duct D1 is a wind conduit provided between the vehicle interior and the fan 15. The vehicle interior duct D1 has a vehicle interior air intake D10 and a seventh door D11 that opens and closes the vehicle interior air intake. The vehicle interior air intake D10 is connected to the vehicle interior space. The seventh door D11 rotates with the edge of the vehicle interior air intake D10 as a fulcrum, and opens and closes between the vehicle interior duct D1 and the vehicle interior space.

冷却/加温装置ダクトD2は、冷却/加温装置14の空気排出部14OUTとファン15との間に設けられた風導管である。ダクトD1とダクトD2とは、ファン15の手前で連結している。   The cooling / warming device duct D <b> 2 is a wind conduit provided between the air discharge unit 14 </ b> OUT of the cooling / warming device 14 and the fan 15. The duct D1 and the duct D2 are connected in front of the fan 15.

空気切替えフラップFLPは、ダクトD1とダクトD2とが連結した部分に設けられ、ダクトD1とダクトD2とのいずれか一方とファン15の空気とり入れ側との経路を開く。従って、冷却/加温装置14と、車室内(搭載機器内)とのいずれか一方から排出された空気がファン15の空気とり入れ側へ導かれる。   The air switching flap FLP is provided in a portion where the duct D1 and the duct D2 are connected, and opens a path between one of the duct D1 and the duct D2 and the air intake side of the fan 15. Therefore, the air discharged from either the cooling / warming device 14 or the passenger compartment (inside the mounted device) is guided to the air intake side of the fan 15.

ファン15はバッテリ制御ユニット10からのファン制御信号により動作し、冷却/加温装置14から排出された空気、又は、車室内(搭載機器内)の空気を取入れて、開口Aから内側ケース内へ送り込む。   The fan 15 operates in accordance with a fan control signal from the battery control unit 10 and takes in air discharged from the cooling / heating device 14 or air in the vehicle interior (inside the mounted device) and enters the inner case from the opening A. Send it in.

車外排出ダクトD3は、車外と内側ケース11内との間に設けられた風導管である。車外排出ダクトD3は、車外空気排出口D30と車外空気排出口D30を開閉する第8ドアD31と、を有している。車外空気排出口D30は外部環境と接続している。第8ドアD31は車外空気排出口D30の縁を支点として回転し、車外排出ダクトD3と外部環境との間を開閉する。   The vehicle outside discharge duct D3 is a wind conduit provided between the outside of the vehicle and the inside of the inner case 11. The vehicle outside discharge duct D3 has a vehicle outside air discharge port D30 and an eighth door D31 that opens and closes the vehicle outside air discharge port D30. The vehicle outside air discharge port D30 is connected to the external environment. The eighth door D31 rotates with the edge of the outside air discharge port D30 as a fulcrum, and opens and closes between the outside discharge duct D3 and the external environment.

可動断熱材挿脱器17は、バッテリ制御ユニット10からの可動断熱材挿脱器制御信号により、可動断熱材16を内側ケース11と外側ケース12との間に挿入するとともに収納する。可動断熱材16は、例えば円筒状に巻取られて可動断熱材挿脱器17内に収容されてもよく、蛇腹状に折り畳まれて可動断熱材挿脱器17内に収容されてもよい。可動断熱材16が外側ケース12の底面と内側ケース11の底面との間に挿入されると、内側ケース11は可動断熱材16および断熱材13により外部環境から断熱される。可動断熱材16が巻き取られると、外側ケース12および内側ケース11の底面は断熱されること無く外部環境に曝されて、走行風又は車外空気により冷却することが可能となる。   The movable heat insulating material insertion / removal unit 17 inserts and stores the movable heat insulating material 16 between the inner case 11 and the outer case 12 in accordance with a movable heat insulating material insertion / removal device control signal from the battery control unit 10. The movable heat insulating material 16 may be wound, for example, in a cylindrical shape and accommodated in the movable heat insulating material insertion / removal device 17 or may be folded in a bellows shape and accommodated in the movable heat insulation material insertion / removal device 17. When the movable heat insulating material 16 is inserted between the bottom surface of the outer case 12 and the bottom surface of the inner case 11, the inner case 11 is insulated from the external environment by the movable heat insulating material 16 and the heat insulating material 13. When the movable heat insulating material 16 is wound up, the bottom surfaces of the outer case 12 and the inner case 11 are exposed to the external environment without being insulated, and can be cooled by running wind or outside air.

図3は、バッテリ制御ユニット10がバッテリパックBTの温度管理を行う際に用いる温度しきい値の一例を説明するための図である。   FIG. 3 is a diagram for explaining an example of a temperature threshold value used when the battery control unit 10 performs temperature management of the battery pack BT.

本実施形態では、バッテリ使用温度の上限値と下限値との間に、バッテリ温度管理範囲を設け、バッテリ温度管理範囲の中心値と上限値との間に3つの温度しきい値P1、P2、P3(中心値<P1<P2<P3<上限値)を設け、バッテリ温度管理範囲の中心値と下限値との間に温度しきい値M1、M2(下限値<M2<M1<中心値)を設けて、バッテリパックBTの温度を管理している。   In the present embodiment, a battery temperature management range is provided between the upper limit value and the lower limit value of the battery operating temperature, and three temperature threshold values P1, P2 are provided between the center value and the upper limit value of the battery temperature management range. P3 (center value <P1 <P2 <P3 <upper limit value) is provided, and temperature threshold values M1 and M2 (lower limit value <M2 <M1 <center value) are set between the center value and the lower limit value of the battery temperature management range. It is provided to manage the temperature of the battery pack BT.

これら温度しきい値の決め方の一例としては下記のように決めることができる。
温度ステップP=(温度管理範囲上限値−温度管理範囲中心値)÷4
温度しきい値P1=温度管理範囲中心値+温度ステップP
温度しきい値P2=温度管理範囲中心値+温度ステップP×2
温度しきい値P3=温度管理範囲中心値+温度ステップP×3
温度ステップM=(温度管理範囲中心値−温度管理範囲下限値)÷4
温度しきい値M1=温度管理範囲中心値−温度ステップM
温度しきい値M2=温度管理範囲中心値−温度ステップM×2
ただし、上記温度しきい値の決め方は一例であり、冷却/加温装置14による冷却/加温能力、車室内空気による冷却/加温能力、走行風・車外空気による冷却能力に応じて決めることが好適である。更に、冷却又は加温の待ち時間(レイテンシ)も考慮して設定することも好適である。また、バッテリ温度管理範囲、各温度しきい値を書き換え可能なメモリに入れておくことで、電気自動車メーカが車両製造時・販売時に設定する以外に車両点検時等に書き換えが可能となり、電池の劣化状況に応じて変更することも好適である。
An example of how to determine these temperature threshold values can be determined as follows.
Temperature step P = (temperature control range upper limit value−temperature control range center value) ÷ 4
Temperature threshold P1 = temperature control range center value + temperature step P
Temperature threshold P2 = temperature control range center value + temperature step P × 2
Temperature threshold value P3 = temperature control range center value + temperature step P × 3
Temperature step M = (Temperature management range center value−Temperature management range lower limit) ÷ 4
Temperature threshold M1 = temperature control range center value−temperature step M
Temperature threshold M2 = temperature control range center value−temperature step M × 2
However, the method for determining the temperature threshold value is an example, and it is determined according to the cooling / heating capability by the cooling / heating device 14, the cooling / heating capability by the air in the passenger compartment, and the cooling capability by the traveling wind / air outside the vehicle. Is preferred. Furthermore, it is also preferable to set in consideration of the cooling or heating waiting time (latency). In addition, by storing the battery temperature management range and each temperature threshold value in a rewritable memory, it can be rewritten at the time of vehicle inspection, etc. in addition to being set at the time of vehicle manufacture / sales by the electric vehicle manufacturer. It is also preferable to change according to the deterioration state.

バッテリ制御ユニット10は、バッテリパックBTの温度が温度しきい値M1より大きく、温度しきい値P1未満である場合には、バッテリパックBTの冷却および加温を行わない。   Battery control unit 10 does not cool or heat battery pack BT when the temperature of battery pack BT is greater than temperature threshold value M1 and less than temperature threshold value P1.

バッテリ制御ユニット10は、バッテリパックBTの温度が温度しきい値P1以上となると、バッテリパックBTの外部の温度に応じて走行風および車外空気による冷却を行う。バッテリパックBTの温度が温度しきい値P2以上となると、バッテリ制御ユニット10は、バッテリパックBTの外部の温度に応じて走行風および車外空気による冷却を行うとともに車室内温度に応じてさらに車室内空気による冷却を行う。バッテリパックBTの温度が温度しきい値P3以上となると、バッテリ制御ユニット10は、バッテリパックBTの外部の温度に応じて走行風および車外空気による冷却を行うとともに、冷却/加温装置14によりバッテリパックBTの冷却を行う。   When the temperature of the battery pack BT becomes equal to or higher than the temperature threshold value P1, the battery control unit 10 performs cooling with traveling wind and outside air according to the temperature outside the battery pack BT. When the temperature of the battery pack BT becomes equal to or higher than the temperature threshold value P2, the battery control unit 10 performs cooling by running wind and outside air according to the temperature outside the battery pack BT, and further according to the vehicle interior temperature. Cool with air. When the temperature of the battery pack BT becomes equal to or higher than the temperature threshold value P3, the battery control unit 10 performs cooling with the traveling wind and the outside air according to the temperature outside the battery pack BT, and the cooling / heating device 14 The pack BT is cooled.

バッテリ制御ユニット10は、バッテリパックBTの温度が温度しきい値M1以下となると、車室内温度に応じて車室内空気によるバッテリパックBTの加温を行う。バッテリ制御ユニット10は、バッテリパックBTの温度が温度しきい値M2以下となると、冷却/加温装置14によりバッテリパックBTの加温を行う。   When the temperature of the battery pack BT becomes equal to or lower than the temperature threshold value M1, the battery control unit 10 warms the battery pack BT with vehicle interior air according to the vehicle interior temperature. When the temperature of the battery pack BT becomes equal to or lower than the temperature threshold value M2, the battery control unit 10 warms the battery pack BT with the cooling / warming device 14.

図4は、バッテリ制御ユニット10がバッテリパックBTの温度管理を行う動作の一例を示す状態遷移図である。本実施形態では、バッテリ温度管理範囲、バッテリ温度、車室内温度、車外温度から、走行風・車外空気によるバッテリパックBTの冷却、車室内空気によるバッテリパックBTの冷却又は加温、および、冷却/加温装置14によるバッテリパックBTの冷却又は加温、の3つの処理を組み合わせてバッテリパックBTの温度をバッテリ温度管理範囲内に維持している。   FIG. 4 is a state transition diagram illustrating an example of an operation in which the battery control unit 10 performs temperature management of the battery pack BT. In the present embodiment, from the battery temperature management range, the battery temperature, the vehicle interior temperature, and the vehicle exterior temperature, the cooling of the battery pack BT by the traveling wind and the vehicle exterior air, the cooling or heating of the battery pack BT by the vehicle interior air, and cooling / The temperature of the battery pack BT is maintained within the battery temperature management range by combining the three processes of cooling or heating the battery pack BT by the heating device 14.

図5は、バッテリパックBTの温度、車外温度、および車室内温度に応じたバッテリ制御ユニット10の温度制御の一例を説明する図である。   FIG. 5 is a diagram for explaining an example of temperature control of the battery control unit 10 according to the temperature of the battery pack BT, the temperature outside the vehicle, and the temperature inside the vehicle interior.

バッテリパックBTの温度が温度しきい値P1未満であって、かつ、温度しきい値M1よりも大きいときには、バッテリ制御ユニット10は、冷却制御も加温制御も行わない。(ステート1)
バッテリパックBTの温度が温度しきい値P1以上となると、バッテリパックBTの温度制御はステート1からステート2となる。バッテリ制御ユニット10はバッテリパックBTの温度と車外温度とを比較する。バッテリ制御ユニット10は、バッテリパックBTの温度が車外温度よりも高い場合(ステート2−1)、走行風および車外空気によりバッテリパックBTを冷却し、バッテリパックBTの温度が車外温度以下である場合(ステート2−2)、走行風および車外空気によるバッテリパックBTの冷却を行わない。
When the temperature of the battery pack BT is lower than the temperature threshold value P1 and higher than the temperature threshold value M1, the battery control unit 10 performs neither cooling control nor heating control. (State 1)
When the temperature of the battery pack BT becomes equal to or higher than the temperature threshold value P1, the temperature control of the battery pack BT is changed from the state 1 to the state 2. The battery control unit 10 compares the temperature of the battery pack BT with the temperature outside the vehicle. When the temperature of the battery pack BT is higher than the outside temperature of the vehicle (state 2-1), the battery control unit 10 cools the battery pack BT with the traveling wind and the outside air, and the temperature of the battery pack BT is equal to or lower than the outside temperature. (State 2-2), the battery pack BT is not cooled by running wind and outside air.

ここで、車両が駐車時には、走行風が無いために車外空気のみの冷却となる。車外空気による冷却のみでは走行風による冷却に比べると冷却能力は低くなるが、バッテリパックBTの温度上昇は、充電時のような駐車時の場合であっても発生するために、冷却対象面を車外空気により冷却することで冷却能力の向上と冷却で使用する電力の削減が可能である。   Here, when the vehicle is parked, there is no traveling wind, so only the outside air is cooled. Although cooling capacity is lower than cooling by running wind only by cooling with outside air, the temperature rise of the battery pack BT occurs even in parking such as during charging. Cooling with air outside the vehicle can improve the cooling capacity and reduce the power used for cooling.

バッテリパックBTの温度が温度しきい値P2以上となると、バッテリパックBTの温度制御はステート2からステート3となる。バッテリ制御ユニット10は、バッテリパックBTの温度と車外温度とを比較するとともに、バッテリパックBTの温度と車室内温度とを比較する。バッテリ制御ユニット10は、バッテリパックBTの温度が車外温度よりも高い場合(ステート3−1)、走行風および車外空気によりバッテリパックBTを冷却し、バッテリパックBTの温度が車外温度以下である場合(ステート3−2)、走行風および車外空気によるバッテリパックBTの冷却を行わない。また、バッテリ制御ユニット10は、バッテリパックBTの温度が車室内温度よりも高い場合(ステート3−3)、車室内空気によりバッテリパックBTを冷却し、バッテリパックBTの温度が車室内温度以下である場合(ステート3−4)、車室内空気によるバッテリパックBTの冷却を行わない。   When the temperature of the battery pack BT becomes equal to or higher than the temperature threshold P2, the temperature control of the battery pack BT is changed from the state 2 to the state 3. The battery control unit 10 compares the temperature of the battery pack BT with the temperature outside the vehicle, and compares the temperature of the battery pack BT with the temperature inside the vehicle interior. When the temperature of the battery pack BT is higher than the temperature outside the vehicle (state 3-1), the battery control unit 10 cools the battery pack BT with traveling wind and outside air, and the temperature of the battery pack BT is equal to or lower than the temperature outside the vehicle. (State 3-2) The battery pack BT is not cooled by the traveling wind and the outside air. Further, when the temperature of the battery pack BT is higher than the vehicle interior temperature (state 3-3), the battery control unit 10 cools the battery pack BT with the vehicle interior air, and the temperature of the battery pack BT is equal to or lower than the vehicle interior temperature. In some cases (state 3-4), the battery pack BT is not cooled by the cabin air.

バッテリパックBTの温度が温度しきい値P3以上となると、バッテリパックBTの温度制御はステート3からステート4となる。バッテリ制御ユニット10は、バッテリパックBTの温度と車外温度とを比較する。バッテリ制御ユニット10は、バッテリパックBTの温度が車外温度よりも高い場合(ステート4−1)、走行風および車外空気によりバッテリパックBTを冷却し、バッテリパックBTの温度が車外温度以下である場合(ステート4−2)、走行風おより車外空気によるバッテリパックBTの冷却を行わない。さらに、バッテリ制御ユニット10は、冷却/加温装置14を制御して、バッテリパックBTの冷却を行う。(ステート4)
バッテリパックBTの温度が温度しきい値M1以下となると、バッテリパックBTの温度制御はステート1からステート5となる。バッテリ制御ユニット10は、バッテリパックBTの温度と車室内温度とを比較する。バッテリ制御ユニット10は、バッテリパックBTの温度が車室内温度よりも低い場合(ステート5−1)、車室内空気によりバッテリパックBTを加温し、バッテリパックBTの温度が車室内温度以上である場合(ステート5−2)、車室内空気によるバッテリパックBTの加温を行わない。(ステート5)
バッテリパックBTの温度が温度しきい値M2以下となると、バッテリパックBTの温度制御はステート5からステート6となる。バッテリ制御ユニット10は、冷却/加温装置14を制御して、バッテリパックBTの加温を行う(ステート6)。
When the temperature of the battery pack BT becomes equal to or higher than the temperature threshold P3, the temperature control of the battery pack BT is changed from the state 3 to the state 4. The battery control unit 10 compares the temperature of the battery pack BT with the outside temperature. When the temperature of the battery pack BT is higher than the temperature outside the vehicle (state 4-1), the battery control unit 10 cools the battery pack BT with traveling wind and outside air, and the temperature of the battery pack BT is equal to or lower than the temperature outside the vehicle. (State 4-2), the battery pack BT is not cooled by the driving wind and the outside air. Further, the battery control unit 10 controls the cooling / warming device 14 to cool the battery pack BT. (State 4)
When the temperature of the battery pack BT becomes equal to or lower than the temperature threshold value M1, the temperature control of the battery pack BT is changed from the state 1 to the state 5. The battery control unit 10 compares the temperature of the battery pack BT with the passenger compartment temperature. When the temperature of the battery pack BT is lower than the vehicle interior temperature (state 5-1), the battery control unit 10 heats the battery pack BT with vehicle interior air, and the temperature of the battery pack BT is equal to or higher than the vehicle interior temperature. In the case (state 5-2), the battery pack BT is not heated by the vehicle interior air. (State 5)
When the temperature of the battery pack BT becomes equal to or lower than the temperature threshold M2, the temperature control of the battery pack BT is changed from the state 5 to the state 6. The battery control unit 10 controls the cooling / warming device 14 to heat the battery pack BT (state 6).

図6は、バッテリ制御ユニット10の温度管理状態毎の、バッテリパックBTへの制御信号の一例を示す図である。   FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a control signal to the battery pack BT for each temperature management state of the battery control unit 10.

図7は、バッテリパックBTの冷却も加温も行わないときのバッテリパックBTである。ステート1、ステート2−2、ステート3−2かつステート3−4、およびステート5−2では、バッテリ制御ユニット10はバッテリパックBTの冷却も加温も行わない。このとき、バッテリ制御ユニット10は、冷却/加温制御信号をオフとして冷却/加温装置14を停止するとともに、切替えフラップ制御信号を車室内側と車室内とファン15との間の経路を開く。また、バッテリ制御ユニット10は、ファン制御信号をオフとしてファン15を停止する。また、バッテリ制御ユニット10は、可動断熱材挿脱器制御信号を挿入として可動断熱材挿脱器17から可動断熱材16を内側ケース11と外側ケース12との間に挿入する。また、バッテリ制御ユニット10は、ドアA1、A2、B1、B2、C1、C2、D11、D31を閉じて、内側ケース11および外側ケース12内の空間と外部の空間と間の空気の経路を全て閉じる。   FIG. 7 shows the battery pack BT when the battery pack BT is neither cooled nor heated. In state 1, state 2-2, state 3-2 and state 3-4, and state 5-2, the battery control unit 10 does not cool or heat the battery pack BT. At this time, the battery control unit 10 turns off the cooling / warming control signal to stop the cooling / warming device 14 and opens a path between the vehicle interior side, the vehicle interior, and the fan 15 for the switching flap control signal. . Further, the battery control unit 10 turns off the fan control signal and stops the fan 15. Moreover, the battery control unit 10 inserts the movable heat insulating material 16 from the movable heat insulating material insertion / removal device 17 between the inner case 11 and the outer case 12 by inserting the movable heat insulating material insertion / removal device control signal. Further, the battery control unit 10 closes the doors A1, A2, B1, B2, C1, C2, D11, and D31, and all air paths between the space in the inner case 11 and the outer case 12 and the outer space are provided. close up.

図8は、バッテリパックBTを走行風又は車外空気により冷却するときのバッテリパックBTである。ステート2−1、および、ステート3−1かつステート3−4では、バッテリ制御ユニット10は走行風又は車外空気によりバッテリパックBTを冷却する。このとき、バッテリ制御ユニット10は、冷却/加温制御信号をオフとして冷却/加温装置14を停止するとともに、切替えフラップ制御信号を車室内側とし車室内とファン15との間の経路を開く。また、バッテリ制御ユニット10は、ファン制御信号をオフとしてファン15を停止する。また、バッテリ制御ユニット10は、可動断熱材挿脱器制御信号を巻取りとして可動断熱材挿脱器17で可動断熱材16を巻き取る。可動断熱材16が巻き取られると、外側ケース12および内側ケース11の底面は断熱されること無く外部環境に曝されて、走行風又は車外空気により冷却される。また、バッテリ制御ユニット10は、ドアA1、A2、B1、B2、C1、C2、D11、D31を閉じて、内側ケース11および外側ケース12内の空間と外部の空間と間の空気の経路を全て閉じる。   FIG. 8 shows the battery pack BT when the battery pack BT is cooled by running wind or outside air. In the state 2-1, the state 3-1, and the state 3-4, the battery control unit 10 cools the battery pack BT by the traveling wind or the outside air. At this time, the battery control unit 10 stops the cooling / heating device 14 by turning off the cooling / heating control signal, and opens the path between the vehicle interior and the fan 15 with the switching flap control signal as the vehicle interior side. . Further, the battery control unit 10 turns off the fan control signal and stops the fan 15. Further, the battery control unit 10 winds up the movable heat insulating material 16 by the movable heat insulating material inserting / removing device 17 by taking up the movable heat insulating material inserting / removing device control signal. When the movable heat insulating material 16 is wound up, the bottom surfaces of the outer case 12 and the inner case 11 are exposed to the external environment without being insulated, and cooled by running wind or outside air. Further, the battery control unit 10 closes the doors A1, A2, B1, B2, C1, C2, D11, and D31, and all air paths between the space in the inner case 11 and the outer case 12 and the outer space are provided. close up.

図9は、バッテリパックBTを車室内空気により冷却又は加温するときのバッテリパックBTである。ステート3−2かつステート3−3、および、ステート5−1では、バッテリ制御ユニット10は車室内空気によりバッテリパックBTを冷却又は加温する。このときバッテリ制御ユニット10は、冷却/加温制御信号をオフとして冷却/加温装置14を停止するとともに、切替えフラップ制御信号を車室内側とし車室内とファン15との間の経路を開く。また、バッテリ制御ユニット10は、ファン制御信号をオンとしてファン15を稼動する。また、バッテリ制御ユニット10は、可動断熱材挿脱器制御信号を挿入として、可動断熱材挿脱器17で可動断熱材16を内側ケース11と外側ケース12との間に挿入する。また、バッテリ制御ユニット10は、ドアA1、A2、C1、C2、D11、D31を開き、ドアB1、B2を閉じる。この状態では、車室内空気はファン15により内側ケース11内に取入れられて、内側ケース11内のバッテリモジュールMDLを冷却又は加温した後、車外排出ダクトD3の車外空気排出口D30から排出される。   FIG. 9 shows the battery pack BT when the battery pack BT is cooled or heated by the air in the passenger compartment. In the state 3-2, the state 3-3, and the state 5-1, the battery control unit 10 cools or warms the battery pack BT with vehicle interior air. At this time, the battery control unit 10 turns off the cooling / heating control signal and stops the cooling / heating device 14, and opens the path between the vehicle interior and the fan 15 with the switching flap control signal as the vehicle interior side. The battery control unit 10 operates the fan 15 with the fan control signal turned on. Further, the battery control unit 10 inserts the movable heat insulating material insertion / removal device 17 between the inner case 11 and the outer case 12 by inserting the movable heat insulating material insertion / removal device control signal. The battery control unit 10 opens the doors A1, A2, C1, C2, D11, and D31, and closes the doors B1 and B2. In this state, the vehicle interior air is taken into the inner case 11 by the fan 15, and after cooling or heating the battery module MDL in the inner case 11, it is discharged from the vehicle outside air discharge port D30 of the vehicle outside discharge duct D3. .

図10は、バッテリパックBTを走行風又は車外空気により冷却するとともに、車室内空気により冷却するときのバッテリパックBTである。ステート3−1かつステート3−3では、バッテリ制御ユニット10は走行風又は車外空気、および、車室内空気によりバッテリパックBTを冷却する。このときバッテリ制御ユニット10は、冷却/加温制御信をオフとして冷却/加温装置14を停止するとともに、切替えフラップ制御信号を車室内側とし車室内とファン15との間の経路を開く。また、バッテリ制御ユニット10は、ファン制御信号をオンとしてファン15を稼動する。また、バッテリ制御ユニット10は、可動断熱材挿脱器制御信号を巻取りとして、可動断熱材挿脱器17で可動断熱材16を巻き取る。可動断熱材16が巻き取られると、外側ケース12および内側ケース11の底面は断熱されること無く外部環境に曝されて、走行風又は車外空気により冷却される。また、バッテリ制御ユニット10は、ドアA1、A2、C1、C2、D11、D31を開き、ドアB1、B2を閉じる。この状態では、車室内空気はファン15により内側ケース11内に取入れられて、内側ケース11内のバッテリモジュールMDLを冷却した後、車外排出ダクトD3の車外空気排出口D30から排出される。   FIG. 10 shows the battery pack BT when the battery pack BT is cooled by the traveling wind or the outside air and also cooled by the vehicle interior air. In the state 3-1 and the state 3-3, the battery control unit 10 cools the battery pack BT with the traveling wind or the outside air and the vehicle interior air. At this time, the battery control unit 10 turns off the cooling / warming control signal and stops the cooling / warming device 14, and opens the path between the vehicle interior and the fan 15 with the switching flap control signal as the vehicle interior side. The battery control unit 10 operates the fan 15 with the fan control signal turned on. Further, the battery control unit 10 winds up the movable heat insulating material 16 by the movable heat insulating material inserting / removing device 17 by taking up the movable heat insulating material inserting / removing device control signal. When the movable heat insulating material 16 is wound up, the bottom surfaces of the outer case 12 and the inner case 11 are exposed to the external environment without being insulated, and cooled by running wind or outside air. The battery control unit 10 opens the doors A1, A2, C1, C2, D11, and D31, and closes the doors B1 and B2. In this state, the vehicle interior air is taken into the inner case 11 by the fan 15, cools the battery module MDL in the inner case 11, and then is discharged from the vehicle outside air discharge port D 30 of the vehicle outside discharge duct D 3.

図11は、バッテリパックBTを冷却/加温装置14を用いて冷却又は加温するときのバッテリパックBTである。ステート4−2およびステート6では、バッテリ制御ユニット10は、冷却/加温装置14を用いてバッテリパックBTを冷却又は加温する。このときバッテリ制御ユニット10は、冷却/加温制御信号をオンとして冷却/加温装置14を稼動するとともに、切替えフラップ制御信号を冷却/加温装置側とし冷却/加温装置14とファン15との間の経路を開く。また、バッテリ制御ユニット10は、ファン制御信号をオンとしてファン15を稼動する。また、バッテリ制御ユニット10は、可動断熱材挿脱器制御信号を挿入として、可動断熱材挿脱器17で可動断熱材16を内側ケース11と外側ケース12との間に挿入する。また、バッテリ制御ユニット10は、ドアA1、A2、B1、B2を開き、ドアC1、C2、D11、D31を閉じる。この状態では、内側ケース11内に取入れられた空気は、ファン15により内側ケース11内、冷却/加温装置14、および冷却/加温装置ダクトD2を循環する。内側ケース11内のバッテリモジュールMDLは、冷却/加温装置14により冷却又は加温された空気により冷却又は加温される。   FIG. 11 shows the battery pack BT when the battery pack BT is cooled or warmed using the cooling / warming device 14. In state 4-2 and state 6, the battery control unit 10 cools or heats the battery pack BT using the cooling / warming device 14. At this time, the battery control unit 10 turns on the cooling / warming control signal to operate the cooling / warming device 14, and sets the switching flap control signal to the cooling / warming device side, the cooling / warming device 14, the fan 15, Open a route between. The battery control unit 10 operates the fan 15 with the fan control signal turned on. Further, the battery control unit 10 inserts the movable heat insulating material insertion / removal device 17 between the inner case 11 and the outer case 12 by inserting the movable heat insulating material insertion / removal device control signal. Further, the battery control unit 10 opens the doors A1, A2, B1, and B2, and closes the doors C1, C2, D11, and D31. In this state, the air taken into the inner case 11 circulates in the inner case 11, the cooling / heating device 14, and the cooling / heating device duct D <b> 2 by the fan 15. The battery module MDL in the inner case 11 is cooled or heated by the air cooled or heated by the cooling / heating device 14.

図12は、バッテリパックBTを冷却/加温装置14を用いて冷却するとともに、走行風又は車外空気により冷却するときのバッテリパックBTである。ステート4−1では、バッテリ制御ユニット10は、冷却/加温装置14を用いてバッテリパックBTを冷却するとともに、走行風又は車外空気によりバッテリパックBTを冷却する。このときバッテリ制御ユニット10は、冷却/加温制御信号をオンとして冷却/加温装置14を稼動するとともに、切替えフラップ制御信号を冷却/加温装置側とし冷却/加温装置14とファン15との間の経路を開く。また、バッテリ制御ユニット10は、ファン制御信号をオンとしてファン15を稼働する。また、バッテリ制御ユニット10は、可動断熱材挿脱器制御信号を巻取りとして、可動断熱材挿脱器17で可動断熱材16を巻き取る。また、バッテリ制御ユニット10は、ドアA1、A2、B1、B2を開き、ドアC1、C2、D11、D31を閉じる。この状態では、ファン15により内側ケース11内に取入れられた空気は、内側ケース11内、冷却/加温装置14、および冷却/加温装置ダクトD2を循環して、バッテリモジュールMDLを冷却する。また、外側ケース12および内側ケース11の底面は断熱されること無く外部環境に曝されて、走行風又は車外空気により冷却される。   FIG. 12 shows the battery pack BT when the battery pack BT is cooled using the cooling / warming device 14 and is cooled by running wind or outside air. In state 4-1, the battery control unit 10 cools the battery pack BT using the cooling / warming device 14, and cools the battery pack BT with traveling wind or outside air. At this time, the battery control unit 10 turns on the cooling / warming control signal to operate the cooling / warming device 14, and sets the switching flap control signal to the cooling / warming device side, the cooling / warming device 14, the fan 15, Open a route between. Further, the battery control unit 10 operates the fan 15 by turning on the fan control signal. Further, the battery control unit 10 winds up the movable heat insulating material 16 by the movable heat insulating material inserting / removing device 17 by taking up the movable heat insulating material inserting / removing device control signal. Further, the battery control unit 10 opens the doors A1, A2, B1, and B2, and closes the doors C1, C2, D11, and D31. In this state, the air taken into the inner case 11 by the fan 15 circulates in the inner case 11, the cooling / heating device 14, and the cooling / heating device duct D2, thereby cooling the battery module MDL. Further, the bottom surfaces of the outer case 12 and the inner case 11 are exposed to the external environment without being insulated, and are cooled by traveling wind or outside air.

上記のように、本実施形態のバッテリパックBTおよび電動車両によれば、バッテリ温度を下げる方向と上げる方向との両方の制御を行い、1つの機構で効率良くバッテリパックの温度管理を実現することができる。   As described above, according to the battery pack BT and the electric vehicle of the present embodiment, both the direction in which the battery temperature is lowered and the direction in which the battery temperature is raised are controlled, and the temperature management of the battery pack is efficiently realized with one mechanism. Can do.

また、バッテリパックBTを冷却するときには、バッテリパックBTの全面を断熱可能であるとともに、走行風又は車外空気による冷却が可能であることにより、車室内空気を使用することによる熱損失による車室内空調で使用する電力の低減と、冷却/加温装置14の使用能力削減で使用する電力の低減を可能とする。   Further, when the battery pack BT is cooled, the entire surface of the battery pack BT can be thermally insulated, and can be cooled by running wind or outside air. It is possible to reduce the power used in the above, and to reduce the power used by reducing the use capacity of the cooling / warming device 14.

また、バッテリパックBTを加温するときには、バッテリパックBTの全面を断熱可能であることより、車室内空気を使用することによる熱損失による車室内空調で使用する電力の低減と、冷却/加温装置14の使用能力削減で使用する電力の低減を可能とする。   Further, when the battery pack BT is heated, since the entire surface of the battery pack BT can be insulated, the electric power used in the vehicle interior air conditioning due to the heat loss due to the use of the vehicle interior air is reduced, and the cooling / heating is performed. It is possible to reduce the power used by reducing the use capacity of the device 14.

また、バッテリパックBTの冷却および加温の両方の場合に、バッテリパックBTの全面を断熱できるため、必要となる冷却/加温能力が少なくてよいために、冷却/加温装置14の大きさも小さくできる。   In addition, since the entire surface of the battery pack BT can be insulated in both cases of cooling and heating of the battery pack BT, the required cooling / heating capacity may be reduced. Can be small.

この結果、本実施形態によれば、冷却および加温に必要な電力と装置重量の削減が可能であり、バッテリパックBTの重量削減による電費向上・航続距離向上・加速性能向上等の電動車両性能の向上と、冷却/加温装置14の体積削減、バッテリパックBTの体積削減による車両レイアウト性、居住性、および、生産性の向上が可能となる。   As a result, according to the present embodiment, it is possible to reduce the power and device weight necessary for cooling and heating, and the electric vehicle performance such as the improvement of power consumption, the cruising distance, and the acceleration performance due to the weight reduction of the battery pack BT. It is possible to improve the vehicle layout, comfort, and productivity by reducing the volume of the cooling / warming device 14 and the volume of the battery pack BT.

本実施形態によれば、バッテリの劣化を抑制するバッテリパック、二次電池装置、および電動車両を提供することができる。   According to the present embodiment, it is possible to provide a battery pack, a secondary battery device, and an electric vehicle that suppress battery deterioration.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

なお、バッテリパックBTの構成部品の配置についても図2に示す場合に限定されるものではなく、バッテリパックBTの形状、電動車両におけるバッテリパックBTの配置、車室内の温度分布、車両空力設計、車両冷却設計等により、適した配置場所とすることが好適である。   The arrangement of the components of the battery pack BT is not limited to the case shown in FIG. 2, but the shape of the battery pack BT, the arrangement of the battery pack BT in the electric vehicle, the temperature distribution in the vehicle interior, the vehicle aerodynamic design, A suitable arrangement location is suitable depending on the vehicle cooling design or the like.

また、バッテリパックBTは冷却対象面を外部に曝して冷却可能に構成されればよく、可動断熱材16を可動断熱材挿脱器17に収納する構成に限定されない。例えば、冷却対象面と断熱材との間の空間を外部と接続可能に構成して、走行風又は車外空気により冷却対象面を冷却してもよい。   The battery pack BT only needs to be configured to be cooled by exposing the surface to be cooled to the outside, and is not limited to the configuration in which the movable heat insulating material 16 is accommodated in the movable heat insulating material insertion / removal unit 17. For example, the space between the surface to be cooled and the heat insulating material may be configured to be connectable to the outside, and the surface to be cooled may be cooled by running wind or outside air.

また、上記実施形態では、二次電池装置を電動車両に搭載した場合について説明したが、二次電池装置の搭載機器は電動車両に限定されるものではない。電動車両以外の電子機器に搭載された場合であっても、上記実施形態と同様に搭載機器外の空気による冷却、搭載機器内の空気による冷却又は加温、および、冷却/加温装置による冷却又は加温を組み合わせてバッテリパックを冷却又は加温することにより、同様の効果を得ることができる。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where a secondary battery apparatus was mounted in an electric vehicle, the mounting apparatus of a secondary battery apparatus is not limited to an electric vehicle. Even when mounted on an electronic device other than an electric vehicle, the cooling by the air outside the mounting device, the cooling or heating by the air inside the mounting device, and the cooling by the cooling / heating device, as in the above embodiment. Or the same effect can be acquired by combining a heating and cooling or heating a battery pack.

BT…バッテリパック、WL…駆動輪、RG…減速機、M…モータ、INV…インバータ、MDL…バッテリモジュール、FLP…切替えフラップ(切換器)、A1、A2、B1、B2、C1、C2、D11、D21、D31…ドア、D1…車室内ダクト、D2…冷却/加温装置ダクト、D3…車外排出ダクト、A…開口(第1開口)、B…開口(第2開口)、C…開口(第3開口)、P1〜P3、M1、M2…温度しきい値、10…バッテリ制御ユニット、11…内側ケース(第1ケース)、12…外側ケース(第2ケース)、13…断熱材、14…冷却/加温装置、15…ファン、16…可動断熱材、17…可動断熱材挿脱器、20…車両制御ユニット、42…車外温度センサ、44…車室内温度センサ、60…モータ制御ユニット。   BT ... Battery pack, WL ... Drive wheel, RG ... Speed reducer, M ... Motor, INV ... Inverter, MDL ... Battery module, FLP ... Switching flap (switch), A1, A2, B1, B2, C1, C2, D11 D21, D31 ... door, D1 ... vehicle interior duct, D2 ... cooling / warming device duct, D3 ... vehicle exterior discharge duct, A ... opening (first opening), B ... opening (second opening), C ... opening ( 3rd opening), P1-P3, M1, M2 ... temperature threshold, 10 ... battery control unit, 11 ... inner case (first case), 12 ... outer case (second case), 13 ... heat insulating material, 14 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Cooling / warming device, 15 ... Fan, 16 ... Movable heat insulating material, 17 ... Movable heat insulating material insertion / removal device, 20 ... Vehicle control unit, 42 ... Outside temperature sensor, 44 ... Vehicle interior temperature sensor, 60 ... Motor control unit .

Claims (6)

複数の二次電池セルを含むバッテリモジュールと、
複数の前記バッテリモジュールを収容した第1ケースと、
前記第1ケースを収容した第2ケースと、
前記第1ケースと前記第2ケースとの間に配置された断熱材と、
前記第1ケースと前記第2ケースとの間に挿入可能な可動断熱材と、
前記第1ケース、前記第2ケース、および前記断熱材を貫通する第1開口、第2開口、および、第3開口と、
前記可動断熱材を収納するとともに、前記第1ケースと前記第2ケースとの間に挿入する可動断熱材挿脱器と、
前記第2開口から取入れた空気を冷却又は加温して排出する冷却/加温装置と、
前記冷却/加温装置から排出された空気、又は、搭載機器内の空気を取入れて前記第1開口から前記第1ケース内へ送り込むファンと、
前記冷却/加温装置と、搭載機器内とのいずれか一方と前記ファンとの間の経路を開くように切替える切替器と、
前記第1開口、前記第2開口、および、前記第3開口のそれぞれを開閉可能なドアと、
を備えることを特徴とするバッテリパック。
A battery module including a plurality of secondary battery cells;
A first case containing a plurality of the battery modules;
A second case containing the first case;
A heat insulating material disposed between the first case and the second case;
A movable heat insulating material insertable between the first case and the second case;
A first opening, a second opening, and a third opening penetrating the first case, the second case, and the heat insulating material;
A movable heat insulating material insertion / removal device that houses the movable heat insulating material and is inserted between the first case and the second case,
A cooling / warming device that cools or warms and discharges air taken in through the second opening;
A fan that takes in air discharged from the cooling / warming device or air in a mounted device and feeds it into the first case from the first opening;
A switch for switching to open a path between the cooling / warming device and any one of the on-board equipment and the fan;
A door capable of opening and closing each of the first opening, the second opening, and the third opening;
A battery pack comprising:
前記断熱材は、繊維系断熱材、発砲系断熱材、および、真空断熱材のいずれかであることを特徴とする請求項1記載のバッテリパック。   The battery pack according to claim 1, wherein the heat insulating material is one of a fiber heat insulating material, a foam heat insulating material, and a vacuum heat insulating material. 請求項1又は請求項2記載のバッテリパックと、
前記バッテリパックの温度管理範囲、前記バッテリパックの温度、前記バッテリパックを搭載した搭載機器内温度、および、搭載機器外温度に基づいて、前記可動断熱材挿脱器、前記ファン、前記冷却/加温装置、および、前記切替器を制御して、搭載機器外空気による冷却、搭載機器内空気による冷却又は加温、および、冷却/加温装置による冷却又は加温を組み合わせて前記バッテリパックの温度を管理するバッテリ制御ユニットと、を備えることを特徴とする二次電池装置。
The battery pack according to claim 1 or 2,
Based on the temperature management range of the battery pack, the temperature of the battery pack, the temperature inside the mounted device on which the battery pack is mounted, and the temperature outside the mounted device, the movable heat insulating material insertion / removal device, the fan, the cooling / heating device The temperature of the battery pack is controlled by controlling the temperature device and the switching device to combine cooling by air outside the mounted device, cooling or heating by the air inside the mounted device, and cooling or heating by the cooling / heating device. A battery control unit for managing the secondary battery device.
前記バッテリ制御ユニットは、前記バッテリパックの温度が第1温度しきい値以上であるとき、搭載機器外温度に応じて前記可動断熱材挿脱器へ前記可動断熱材を収納し、前記バッテリパックの温度が前記第1温度しきい値よりも高い第2温度しきい値以上であるとき、さらに、搭載機器内温度に応じて前記切替器により前記搭載機器内と前記ファンとの間の経路を開いて前記ファンを稼動し、前記バッテリパックの温度が前記第2温度しきい値よりも高い第3温度しきい値以上であるとき、前記切替器により前記冷却/加温装置と前記ファンとの間の経路を開いて前記冷却/加温装置と前記ファンとを稼動することを特徴とする請求項3記載の二次電池装置。   When the temperature of the battery pack is equal to or higher than a first temperature threshold, the battery control unit stores the movable heat insulating material in the movable heat insulating material insertion / removal device according to the temperature outside the mounted device, When the temperature is equal to or higher than a second temperature threshold value that is higher than the first temperature threshold value, a path between the mounted device and the fan is opened by the switch according to the temperature in the mounted device. The fan is operated, and when the temperature of the battery pack is equal to or higher than a third temperature threshold value higher than the second temperature threshold value, the switch is used to switch between the cooling / warming device and the fan. 4. The secondary battery device according to claim 3, wherein the cooling / heating device and the fan are operated by opening a path. 前記バッテリ制御ユニットは、前記バッテリパックの温度が第4温度しきい値以下であるとき、搭載機器内温度に応じて前記切替器により前記搭載機器内と前記ファンとの間の経路を開いて前記ファンを稼動し、前記バッテリパックの温度が前記第5温度しきい値以下であるとき、前記切替器により前記冷却/加温装置と前記ファンとの間の経路を開いて前記冷却/加温装置と前記ファンとを稼動することを特徴とする請求項3又は請求項4記載の二次電池装置。   When the temperature of the battery pack is equal to or lower than a fourth temperature threshold, the battery control unit opens the path between the mounted device and the fan by the switch according to the mounted device temperature. When the fan is operated and the temperature of the battery pack is equal to or lower than the fifth temperature threshold value, the switching unit opens a path between the cooling / warming device and the fan, and the cooling / warming device. The secondary battery device according to claim 3 or 4, wherein the fan and the fan are operated. 請求項3乃至請求項5のいずれか1項記載の二次電池装置と、
前記バッテリパックが搭載された搭載機器内の温度を検出する第1温度センサと、
前記バッテリパックが搭載された搭載機器外の温度を検出する第2温度センサと、
前記二次電池装置から出力された直流電力を変換するインバータと、
前記インバータから出力された電力により駆動されるモータと、
前記モータが回転する動力が伝達される車輪と、
前記モータのトルク要求を生成する車両制御ユニットと、を備えたことを特徴とする電動車両。
A secondary battery device according to any one of claims 3 to 5,
A first temperature sensor for detecting a temperature in a mounted device on which the battery pack is mounted;
A second temperature sensor for detecting a temperature outside the mounted device on which the battery pack is mounted;
An inverter that converts DC power output from the secondary battery device;
A motor driven by the electric power output from the inverter;
A wheel to which power for rotating the motor is transmitted;
An electric vehicle comprising: a vehicle control unit that generates a torque request for the motor.
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