JP2014203609A

JP2014203609A - 冷却装置

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Publication number: JP2014203609A
Application number: JP2013077514A
Authority: JP
Inventors: 荘田　隆博; Takahiro Shoda; 隆博荘田
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2013-04-03
Filing date: 2013-04-03
Publication date: 2014-10-27
Anticipated expiration: 2033-04-03
Also published as: JP6145294B2

Abstract

【課題】バッテリユニットに設けられた複数のバッテリを均等に冷却する冷却装置を提供すること。【解決手段】冷却装置１Ａが、バッテリユニットＢＵの一方側に設けられるとともに送風方向が一方側から他方側に向かう第一方向、又は、他方側から一方側に向かう第二方向に切り替え可能な冷却ファン２Ａと、一方側及び他方側に設けられた温度センサを有しており、一方側のバッテリの温度が高い場合には第一方向に送風し、他方側のバッテリの温度が高い場合には第二方向に送風することで、一方側に設けられたバッテリＢと他方側に設けられたバッテリＢとの温度差を小さくして均等に冷却することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、バッテリユニットを冷却する冷却装置に関する。

従来、バッテリユニットを送風によって冷却する冷却装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された冷却装置では、複数のバッテリを備えたバッテリユニットの温度が基準値以上となった場合にバッテリユニットを冷却することで、バッテリが劣化してしまうことを防いでいる。

特開２００４−１５８３９３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の冷却装置では、送風された空気は各バッテリによって暖められ、上流側と下流側とで温度差が生じてしまうため、上流側に配置されたバッテリと下流側に配置されたバッテリとで劣化の進行が異なり、劣化が進行した側のバッテリに依存してバッテリユニット全体の充放電能力が決定されてしまうことから、バッテリユニットの充放電の効率が低下してしまうという不都合があった。

本発明の目的は、バッテリユニットに設けられた複数のバッテリを均等に冷却する冷却装置を提供することにある。

本発明の冷却装置は、複数のバッテリを有するバッテリユニットを冷却する冷却装置であって、送風することで前記バッテリユニットを冷却する送風手段と、前記バッテリユニットの少なくとも一方側と他方側とにおいて前記バッテリの温度を測定する温度測定手段と、前記バッテリの温度が予め定められた基準温度よりも高くなった場合に前記送風手段に送風させる制御手段と、を有して構成され、前記送風手段は、前記一方側から前記他方側に向かう第一方向と、前記他方側から前記一方側に向かう第二方向と、に送風可能に構成され、前記制御手段は、前記温度測定手段の測定値に基づいて、前記送風手段が前記第一方向と前記第二方向とのうち一方又は両方に送風するように制御することを特徴とする。

以上のような本発明によれば、送風手段がバッテリユニットとの一方側から他方側に向かう第一方向と、他方側から一方側に向かう第二方向と、に送風可能に設けられていることで、温度測定手段によって測定されたバッテリの温度のうち他方側よりも一方側の方が高い場合には第一方向に送風し、一方側よりも他方側の方が高い場合には第二方向に送風するように送風手段を制御してバッテリユニット全体を均等に冷却することができる。なお、送風手段は、第一方向と第二方向とのいずれかに送風方向を切り替え可能に構成されていてもよいし、第一方向と第二方向とに同時に送風可能に構成されていてもよい。

この際、本発明の冷却装置では、前記送風手段は、回転することで送風する冷却ファンであって、回転方向を切り替えることで前記第一方向から前記第二方向、又は、前記第二方向から前記第一方向に送風方向を切り替え可能に構成されていることが好ましい。このような構成によれば、冷却ファンが回転方向の切り替えによって送風方向を第一方向又は第二方向に切り替え可能に構成されていることで、部品点数の増加を抑えつつ送風方向の切り替えを行うことができる。さらに、一方向に回転するように設けられた冷却ファンであっても、例えば、冷却ファンを作動させる電源の極性を反転させることで、容易に逆方向にも回転させることができる。従って、一方向にのみ回転する冷却ファンによってバッテリユニットを冷却する既存の冷却装置であっても、部品点数の増加を抑えるとともに構成の複雑化を防ぎつつ、送風方向を切り替えてバッテリユニットを均等に冷却することができる。

また、本発明の冷却装置では、前記送風手段は、前記第一方向に送風する第一送風手段と、前記第二方向に送風する第二送風手段と、を有して構成されていることが好ましい。このような構成によれば、送風手段が第一送風手段と第二送風手段とを有していることで、送風手段は第一方向と第二方向とに同時に送風することができ、バッテリユニットを冷却するために必要な時間を短縮し、バッテリの劣化をさらに抑えることができる。また、各送風手段がバッテリを冷却するために必要な風量が小さくなり、各送風手段を小型化することができる。

以上のような本発明の冷却装置によれば、送風手段が第一方向と第二方向とに送風可能に設けられていることで、バッテリユニットに設けられた複数のバッテリを均等に冷却することができる。

本発明の第１実施形態に係る冷却装置を備えた車両を示す構成図である。前記冷却装置の概略を示す構成図である。前記冷却装置が冷却を行う際の処理手順を示すフローチャートである。本発明の第２実施形態に係る冷却装置の概略を示す構成図である。前記冷却装置が冷却を行う際の処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、第２実施形態においては、第１実施形態で説明する構成部材と同じ構成部材及び同様な機能を有する構成部材には、第１実施形態と同じ符号を付すとともに説明を省略し、第１実施形態と同様の手順で行われる処理についても説明を省略する。

〔第１実施形態〕
本実施形態の冷却装置１Ａは、図１に示すように、バッテリユニットＢＵと、バッテリユニットＢＵの電力を直流から交流に変換するインバータＩと、インバータＩによって交流に変換された電力によって駆動されて走行に用いられるモータＭと、図示しないＥＣＵと、を備えた電気自動車である車両Ｃに設けられる。また、冷却装置１Ａは、図２に示すように、複数のバッテリＢを備えたバッテリユニットＢＵを冷却するものであって、回転することで送風する冷却ファン２Ａと、温度測定手段としての温度センサ３と、を有して構成され、ＥＣＵが制御手段として機能する。本実施形態においては、図２に示すように、左右方向をＸ方向、上下方向をＹ方向とするとともに、バッテリユニットＢＵの左側を一方側とし、右側を他方側とし、一方側から他方側に向かう方向を第一方向とし、他方側から一方側に向かう方向を第二方向とする。また、バッテリＢは、Ｘ方向に直列に接続されており、第一方向及び第二方向は、直列に接続されたバッテリＢの配列方向に沿って設定されている。

冷却ファン２Ａは、直流電源によって作動してＸ方向を回転軸として回転するものであって、バッテリユニットＢＵの一方側に配されている。また、冷却ファン２Ａは、回転方向を変更することで、送風方向が第一方向又は第二方向に切り替え可能に設けられている。なお、冷却ファン２Ａの回転方向の切り替えは、例えば、直流電源の極性の反転によって行われ、第一方向に送風する場合と第二方向に送風する場合とで略同一の風量となるように回転数が設定されるものとする。

温度センサ３は、図２のＹ方向略中央において、一方側のバッテリＢの温度である第一温度Ｔ₁を測定する第一センサ３１と、他方側のバッテリＢの温度である第二温度Ｔ₂を測定する第二センサ３２と、を有して構成されている。温度センサ３は測定した温度Ｔ₁、Ｔ₂を信号としてＥＣＵに送信する。

ＥＣＵは、例えば、図示しないジャンクションボックスに設けられたものであって、温度センサ３からの信号を受信し、第一温度Ｔ₁又は第二温度Ｔ₂が予め定められた基準温度Ｔ_Sよりも高くなった場合に冷却ファン２Ａを作動させるとともに、第一温度Ｔ₁と第二温度Ｔ₂とのうち高い方を優先的に下げるように冷却ファン２Ａの送風方向を切り替える。ここで基準温度Ｔ_Sは、バッテリＢの劣化が起こりにくい適宜な温度が設定されればよい。

次に、冷却装置１ＡがバッテリＢを冷却する冷却処理について図３に基づいて説明する。車両のスイッチがオンとなるとＥＣＵが冷却処理を開始する。まず、ＥＣＵは、冷却ファン２Ａを停止させ（ステップＳ０）、第一温度Ｔ₁又は第二温度Ｔ₂が基準温度Ｔ_Sよりも高いか判定する（ステップＳ１）。第一温度Ｔ₁と第二温度Ｔ₂とのうち少なくとも一方が基準温度Ｔ_Sよりも高い場合（ステップＳ１でＹ）、ＥＣＵは、第一温度Ｔ₁が第二温度Ｔ₂よりも高いか判定する（ステップＳ２）。第一温度Ｔ₁が第二温度Ｔ₂よりも高い場合（ステップＳ２でＹ）、ＥＣＵは冷却ファン２Ａを第一方向に送風させ（ステップＳ３）、再びステップＳ１に戻り、一方、第一温度Ｔ₁が第二温度Ｔ₂以下の場合（ステップＳ２でＮ）、ＥＣＵは冷却ファン２Ａを第二方向に送風させ（ステップＳ４）、再びステップＳ１に戻る。第一温度Ｔ₁及び第二温度Ｔ₂が基準温度Ｔ_S以下の場合（ステップＳ１でＮ）、再びステップＳ０に戻る。車両のスイッチがオンとなっている間、冷却処理は繰り返し行われる。

このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。即ち、冷却ファン２ＡがバッテリユニットＢを冷却することで、バッテリＢの劣化を防ぐことができる。さらに、ＥＣＵが冷却ファン２Ａの送風方向を切り替えることで、バッテリの第一温度Ｔ₁と第二温度Ｔ₂との差を小さくすることができ、一方側と他方側とでバッテリの劣化の進行に差が出ることを防ぐことができる。

さらに、冷却ファン２Ａが回転によって送風するものであることで、容易に回転方向を変更し、送風方向を切り替えることができる。さらに、一方向に回転するように設けられた冷却ファンを備えた既存の冷却装置であっても、配線及び制御を変更することで容易に本実施形態の冷却装置１Ａと略同様の機能を持たせることができ、部品点数の増加を抑えるとともに構成の複雑化を防ぎつつ、前述のような効果を奏することができる。

また、冷却ファン２Ａが、直列に接続されたバッテリＢの配列方向に沿った第一方向又は第二方向に送風することで、並列に接続されたバッテリＢ同士の温度差を小さくして劣化の進行の差を小さくすることができ、並列に接続されたバッテリＢ同士の間で電圧に差が生じて循環電流が発生することを防ぐことができる。

〔第２実施形態〕
図４において、本実施形態の冷却装置１Ｂは、バッテリユニットＢＵを一方側と他方側から挟むように設けられた二台の冷却ファン２Ｂを有して構成されている。

冷却ファン２Ｂは、Ｘ方向を回転軸として回転して送風する者であって、バッテリユニットＢＵの一方側に配された第一ファン２１と、他方側に配された第二ファン２２と、を有して構成されている。第一ファン２１は第一方向に送風するように設けられ、第二ファン２２は第二方向に送風するように設けられている。

ＥＣＵは、バッテリの第一温度Ｔ₁及び第二温度Ｔ₂を基準温度Ｔ_S以下とするとともに、第一温度Ｔ₁と第二温度Ｔ₂との温度差を所定値（本実施形態においては１Ｋ）以下とするように第一ファン２１と第二ファン２２とを独立に制御する。所定値は適宜な値が設定されればよい。

次に、冷却装置１ＢがバッテリＢを冷却する冷却処理について図５に基づいて説明する。車両のスイッチがオンとなるとＥＣＵが冷却処理を開始する。第一ファン２１の制御において、ＥＣＵは、まず、第一ファン２１を停止させ（ステップＳ５）、第一温度Ｔ₁が基準温度Ｔ_Sよりも高いか判定する（ステップＳ６）。第一温度Ｔ₁が基準温度Ｔ_Sよりも高い場合（ステップＳ６でＹ）、ＥＣＵは第一ファン２１を作動させる（ステップＳ７）。次に、ＥＣＵは、第一温度Ｔ₁が第二温度Ｔ₂よりも１Ｋ以上低くなるか、又は、第一温度Ｔ₁が基準温度Ｔ_S以下となるまで繰り返し判定を行う（ステップＳ８）。第一温度Ｔ₁が第二温度Ｔ₂よりも１Ｋ以上低くなるか、又は、第一温度Ｔ₁が基準温度Ｔ_S以下となった場合（ステップＳ８でＹ）、再びステップＳ５に戻る。また、ステップＳ６において第一温度Ｔ₁が基準温度Ｔ_S以下となった場合（ステップＳ６でＮ）も再びステップＳ５に戻る。

一方、第二ファン２２の制御において、ＥＣＵは、まず、第二ファン２２を停止させ（ステップＳ９）、第二温度Ｔ₂が基準温度Ｔ_Sよりも高いか判定する（ステップＳ１０）。第二温度Ｔ₂が基準温度Ｔ_Sよりも高い場合（ステップＳ１０でＹ）、ＥＣＵは第二ファン２２を作動させる（ステップＳ１１）。次に、ＥＣＵは、第二温度Ｔ₂が第一温度Ｔ₁よりも１Ｋ以上低くなるか、又は、第二温度Ｔ₂が基準温度Ｔ_S以下となるまで繰り返し判定を行う（ステップＳ１２）。第二温度Ｔ₂が第一温度Ｔ₁よりも１Ｋ以上低くなるか、又は、第二温度Ｔ₂が基準温度Ｔ_S以下となった場合（ステップＳ１２でＹ）、再びステップＳ９に戻る。また、ステップＳ１０において第二温度Ｔ₂が基準温度Ｔ_S以下となった場合（ステップＳ１０でＮ）も再びステップＳ９に戻る。車両のスイッチがオンとなっている間、冷却処理は繰り返し行われる。

このような本実施形態によれば、前記第１実施形態と略同様の効果を奏することができるとともに、冷却ファン２Ｂが第一ファン２１と第二ファン２２とを有することで、第一方向と第二方向とに同時に送風することができ、バッテリユニットＢＵを冷却するために要する時間を短縮し、バッテリＢの劣化をより確実に防ぐことができる。また、第一ファン２１と第二ファン２２とは、それぞれバッテリユニットＢＵのＸ方向略中央部まで送風すればよく、冷却ファン２Ｂを小型化することができるとともに、効率よく送風することができる。

また、前記第１実施形態のように冷却ファンの回転方向を変更することで送風方向を切り替える構成では、回転方向の切り替え時に風量が小さくなってしまうのに対し、本実施形態においては第一ファン２１と第二ファン２２とのうち一方が停止しても他方が作動して送風し続けることができ、送風方向を切り替える際にバッテリの温度が上昇してしまうことを防ぐことができる。

なお、本発明は、前記第１実施形態又は第２実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。例えば、前記第１実施形態では、冷却ファン２ＡはバッテリユニットＢＵの一方側に設けられるものとしたが、バッテリユニットが分割して設けられ、冷却ファンがバッテリユニットに挟まれるように設けられていてもよい。

また、前記第１実施形態及び第２実施形態では、冷却ファン２Ａ、２Ｂが一つ又は二つ設けられる構成としたが、冷却ファンは三つ以上設けられていてもよく、例えば、バッテリユニットの一方側及び他方側に設けられるとともに、前述のようにバッテリユニットに挟まれるように設けられていてもよい。冷却ファンの数を増やすことでバッテリユニットを冷却するために必要な時間をさらに短縮することができ、一方で、冷却ファンの数を減らすことで構成を簡単化することができる。

また、前記第２実施形態では、第一ファン２１は第一方向に送風し、第二ファン２２は第二方向に送風するものとしたが、第一ファン及び第二ファンの送風方向がそれぞれ第一方向又は第二方向に切り替え可能に設けられていてもよい。このような構成によれば、一方側と他方側とのうちの温度が高い方から低い方へと送風するように第一ファン及び第二ファンの送風方向とを切り替えることで、第一温度Ｔ₁と第二温度Ｔ₂との差を短時間で小さくすることができる。

また、前記第１実施形態及び第２実施形態では、温度センサ３は一方側と他方側との二箇所に設けられるものとしたが、一方側と他方側とにおけるバッテリＢの温度及び温度差が測定できる構成であればよく、温度センサが三箇所以上に設けられていてもよいし、温度センサと熱電対とを組み合わせてバッテリＢの温度及び温度差を測定する構成であってもよい。

また、前記第１実施形態及び第２実施形態では、第一方向及び第二方向は直列に接続されたバッテリの配列方向に沿うものとしたが、第一方向及び第二方向はバッテリＢが並列に接続された方向に沿っていてもよいし、バッテリの種類や形状に合わせた適宜な方向に沿って設定されていればよい。

その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部、もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

１Ａ冷却装置
１Ｂ冷却装置
２Ａ冷却ファン（送風手段）
２Ｂ冷却ファン（送風手段）
２１第一ファン（第一送風手段）
２２第二ファン（第二送風手段）
３温度センサ（温度測定手段）

Claims

複数のバッテリを有するバッテリユニットを冷却する冷却装置であって、
送風することで前記バッテリユニットを冷却する送風手段と、
前記バッテリユニットの少なくとも一方側と他方側とにおいて前記バッテリの温度を測定する温度測定手段と、
前記バッテリの温度が予め定められた基準温度よりも高くなった場合に前記送風手段に送風させる制御手段と、を有して構成され、
前記送風手段は、前記一方側から前記他方側に向かう第一方向と、前記他方側から前記一方側に向かう第二方向と、に送風可能に構成され、
前記制御手段は、前記温度測定手段の測定値に基づいて、前記送風手段が前記第一方向と前記第二方向とのうち一方又は両方に送風するように制御することを特徴とする冷却装置。
前記送風手段は、回転することで送風する冷却ファンであって、回転方向を切り替えることで前記第一方向から前記第二方向、又は、前記第二方向から前記第一方向に送風方向を切り替え可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
前記送風手段は、前記第一方向に送風する第一送風手段と、前記第二方向に送風する第二送風手段と、を有して構成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。