JP2015049999A - 冷却装置及び電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電池を冷却する冷却能力の低下をより簡単に検出することのできる冷却装置及びその冷却装置を備える電源装置を提供する。【解決手段】冷却装置は、駆動用電力により駆動され過電流保護機能を有する電動ファン１５と、電動ファン１５へ回転速度指令値Ｒｃを与える制御装置２０と、電動ファン１５により流通される気体の流路とを備え、流路を流れる気体に電池を冷却させる。冷却装置は、電動ファン１５の実際の回転速度を計測して制御装置２０へ出力する回転速度センサ２６を備え、制御装置２０は、流路の圧力損失が基準値を超えたとき電動ファン１５の過電流保護機能が作動する保護回転速度を、駆動用電力の電圧値に応じて記憶する記憶部を備え、保護回転速度よりも高い回転速度指令値Ｒｃを電動ファン１５に与えたときに回転速度センサ２６から出力される回転速度と保護回転速度との差に基づいて流路の圧力損失が基準値よりも大きいか否かを判断する。【選択図】図１

Description

本発明は、電池を冷却する冷却装置、及び、その冷却装置を備える電源装置に関する。

従来から、電気自動車やハイブリッド自動車等の車載用電源としては、エネルギー密度の高さからニッケル水素蓄電池やリチウムイオン蓄電池が用いられている。これらの蓄電池は通常、複数の単電池を一体とする電池モジュールを複数組み合わせて構成されている。

ところで、単電池は充放電などに伴う温度上昇によりその性能が低下するため、複数の単電池を収容している電池モジュールとしても、各単電池の温度上昇に起因してその性能が低下する。そこで、空冷等による冷却によって単電池の温度上昇を抑制することで電池モジュールひいては電源装置としての性能の維持が図られるようにしている。つまり電源装置としては、各電池モジュールに対する冷却能力を適切に維持する必要がある。そこで例えば、特許文献１には、冷却用に供給されている空気量の異常を検知する冷却装置を備える電源装置の一例が記載されている。

特許文献１に記載の冷却装置は、車室内と電池ケース内とを連通する吸気ダクトと、吸気ダクトを介して電池ケース内に空気を供給するファンユニットと、制御装置とを備えている。ファンユニットは、ファンとこのファンを定電圧方式で駆動するモータとを備えている。制御装置は、電流値検出部と判定部とを備えている。そして、電流値検出部は、モータに供給される電流の電流値を検出し、検出した電流値を判定部に出力する。また、判定部は、検出された電流値と予め設定された基準電流値とを比較し、検出された電流値が基準電流値を下回った場合、電池ケースに供給される空気の風量に異常がある（吸気ダクトの圧力損失が大きい）と判定する。

特開２００６−２１０１９０号公報

特許文献１に記載の冷却装置は、空気の風量に異常があることが判定されることで、冷却能力の低下が検出されるようになる。ところで、ファンユニットなどのモータは通常、羽根への空気抵抗などにより負荷が絶え間なく変動しても回転速度を維持するように制御されるため、供給される電流の値は比較的大きく変動するようになる。そのため、こうしたモータに供給される電流の値を基準電流値と比較するような場合、測定される電流値を比較に適するように処理する必要があるなど、冷却能力の低下を検出するうえでの処理上の煩雑が避けられない。

本発明は、このような実情に鑑みなされたものであってその目的は、電池を冷却する冷却能力の低下をより簡単に検出することのできる冷却装置及びその冷却装置を備える電源装置を提供することにある。

上記課題を解決する冷却装置は、駆動用電力により駆動され過電流保護機能を有する電動ファンと、前記電動ファンへ回転速度指令値を与える制御装置と、前記電動ファンにより流通される気体が流れる流路とを備え、前記流路を流れる気体により電池を冷却させる冷却装置であって、前記電動ファンの実際の回転速度を計測して前記制御装置へ出力する回転速度センサを備え、前記制御装置は、前記流路の圧力損失が基準値を超えたとき前記電動ファンの過電流保護機能が作動する回転速度である保護回転速度を、前記駆動用電力の電圧値に応じて記憶する記憶部を備え、前記制御装置が前記保護回転速度よりも高い回転速度指令値を前記電動ファンに与えたとき、前記回転速度センサから出力される回転速度と前記保護回転速度との差に基づいて前記流路の圧力損失が基準値よりも大きいか否かを判断することを要旨とする。

上記課題を解決する電源装置は、電池と該電池を冷却する冷却装置とを備える電源装置であって、前記冷却装置として上記記載の冷却装置を備えることを要旨とする。
このような構成によれば、流路の圧力損失が大きいか否かが、回転速度指令値と電動ファンの回転速度を計測する回転速度センサからの回転速度との差に基づいて判断できるようになる。一般に電動ファンは、流路の圧力損失が大きくなると、送風量が減少するため仕事量が減って消費電力、すなわち電流が減る。つまり、流路の圧力損失が大きいとき、電動ファンは少ない電力で回転することができるため、過電流保護機能を有する電動ファンでは過電流保護機能が作動することとなる回転速度が高い値にシフトすることとなる。流路の圧力損失は、吸気フィルタが目詰まりなどしていると大きくなる傾向にあることから、その大きさが基準値より大きいことに基づいて冷却性能が低下していることを検出することが簡単にできる。

また、回転速度指令値や、回転速度センサの計測する回転速度は、電流値などに比べて比較的安定した値となるため、例えば、回転速度指令値と回転速度センサの計測する回転速度との比較演算も簡単になる。

好ましい構成として、前記駆動用電力は定電圧である。
このような構成によれば、駆動用電力の電圧値は一定であることから保護回転速度が一定となる。つまり、計測する回転速度と保護回転速度との比較が容易になる。

好ましい構成として、前記制御装置は、前記回転速度センサから出力される回転速度と前記保護回転速度との差が判定用閾値よりも大きいことに基づいて前記流路の圧力損失が基準値よりも大きいと判断する。

このような構成によれば、流路の圧力損失が基準値よりも大きいとの判断が、判定用閾値と、保護回転速度と回転速度センサから出力される回転速度との差との比較によってより簡単に判断できるようになる。また、逆に、流路の圧力損失が基準値よりも大きくないことの判断も、同様に簡単に判断できるようになる。

この冷却装置及びその冷却装置を備える電源装置によれば、電池を冷却する冷却能力の低下をより簡単に検出することができるようになる。

電源装置の一実施形態について、その概略構造を模式的に示す模式図。 同電源装置の電動ファンにおける回転速度指令値と電流値との関係を示すグラフ。 同電源装置の電動ファンにおける回転速度指令値と計測される回転速度との関係を示すグラフ。 同電源装置において冷却性能の低下を判断するための処理の流れを示すフローチャート。

冷却装置を備える電源装置の一実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態の電源装置は、電気自動車もしくはハイブリッド自動車の動力源もしくは補助動力源となる電動モータに電力を供給する電源装置として用いられる。電源装置は、金属材料などにより形成された収容ケース１０を備えている。収容ケース１０は、その内部に、電力を充放電する電池スタックを構成する複数の電池モジュール１１と、複数の電池モジュール１１を空冷するための冷却装置を構成する電動ファン１５と、電動ファン１５による冷却能力を制御する冷却装置を構成する電子制御装置（ＥＣＵ）２０とを備えている。

複数の電池モジュール１１はそれぞれ、１又は複数のニッケル水素蓄電池の単電池より構成されている。複数の電池モジュール１１は、当該モジュールの長手方向表面を相対向させて隣接するような配列で収容ケース１０内に配置される。隣接する電池モジュール１１は、それらの長手方向表面の間に所定の間隔を有し、それら電池モジュール１１の相対向する各長手方向表面により区画された通風用通路１２を備えている。通風用通路１２は、電池モジュール１１を冷却する冷却用の気体（空気）の通路として用いられる。つまり各電池モジュール１１はそれらの熱を、対応する通風用通路１２を構成する各長手方向表面からその通風用通路１２に流される冷却用の気体に放熱することができる。

収容ケース１０は、複数の電池モジュール１１をその配列方向に沿う方向に挟むように、冷却用の気体が流される供給通路１３と排出通路１４とを備えている。供給通路１３と排出通路１４とはそれぞれ、各電池モジュール１１の長手方向表面に直交する方向に延設されており、それらの間に複数の電池モジュール１１を挟んでいる。つまり、供給通路１３と排出通路１４とは、各通風用通路１２を介して連通されている。逆に言えば、各通風用通路１２は、一方の端部が供給通路１３に連通され、他方の端部が排出通路１４されている。

供給通路１３は、冷却用の気体を各電池モジュール１１に供給させる通路である。供給通路１３は、その基端に電動ファン１５が連結されている。供給通路１３は、電動ファン１５から供給される供給気体Ｇ２を各電池モジュール１１に沿って流通させるとともに、各通風用通路１２へ供給気体Ｇ２の一部からなる気体Ｇ３をそれぞれ供給させる。

排出通路１４は、通風用通路１２から排出された冷却用の気体を集めて収容ケース１０の外に排出させる通路である。排出通路１４は、各通風用通路１２を通過した気体Ｇ３を合流させて排気Ｇ４とし、その排気Ｇ４を収容ケース１０の外に排出させる。

電動ファン１５は、例えば遠心送風機であって、収容ケース１０の外部から吸入した外気（吸気Ｇ１）を利用して複数の電池モジュール１１を冷却させる装置である。電動ファン１５は、羽根の回転によって気体を供給する羽根部２３と、羽根部２３の羽根を回転駆動するモータ２２と、モータ２２の回転速度を制御するモータ駆動部２１と、モータ２２の回転速度を検出する回転速度センサ２６とを備えている。

羽根部２３は、気体を吸入する吸入部２４と、気体を排出、つまり気体を供給通路１３に供給する供給部２５とを備えている。羽根部２３は、吸入部２４が導入通路１６に接続され、供給部２５が供給通路１３に接続されている。羽根部２３は、羽根が回転されることによって吸入部２４から外気を吸気Ｇ１として吸入し、供給部２５から気体を供給気体Ｇ２として供給する。

導入通路１６は、電動ファン１５の吸入部２４を外気に連通させる通路であり、吸入部２４に接続された基端とは反対側の先端が収容ケース１０の外部に開放されている。導入通路１６は、その通路の途中に吸気フィルタ１７を備えている。

吸気フィルタ１７は、いわゆるエアフィルタであり、外気（吸気Ｇ１）とともに吸入されるごみや砂などを外気から分離し、保持する。吸気フィルタ１７は、樹脂や金属、繊維、紙などから、網状やスポンジ状、不織布状に形成されている。吸気フィルタ１７は、分離したごみや砂などを保持するため、そこに保持しているごみなどの量が増加すると導入通路１６を通過する外気（吸気Ｇ１）の妨げとなり圧力損失を増大させる。

ところで、本実施形態では、気体の流路は、吸気フィルタ１７を備える導入通路１６と、導入通路１６に連通される羽根部２３と、羽根部に２３に連通される供給通路１３と、供給通路１３に各通風用通路１２を介して連通される排出通路１４とを含み構成されている。この気体の流路は、空気を流通させるときの抵抗となる圧力損失を有しており、圧力損失が小さければ気体が流通しやすく、逆に、圧力損失が大きければ気体が流通しづらいものとなる。この気体の流路は、通常、圧力損失の値として基準値（許容できる圧力損失の上限値）を有しており、この基準値以下に維持されることが好ましいものの、流路に詰まりが生じることなどで圧力損失の値が基準値よりも大きくなることもある。気体の流路の圧力損失が基準値より大きくなると、気体が流通しづらくなるため電動ファン１５より供給される気体の量が減少することになる。

また、電動ファン１５は、ＥＣＵ２０に信号伝達可能に接続されている。電動ファン１５は、ＥＣＵ２０からの回転速度指令値Ｒｃが入力されるとともに、計測された回転速度である計測回転速度ＲａをＥＣＵ２０へ出力する。電動ファン１５は、ＥＣＵ２０から入力した回転速度指令値Ｒｃをモータ駆動部２１に入力させるとともに、回転速度センサ２６にて計測した計測回転速度ＲａをＥＣＵ２０へ出力させる。すなわち、ＥＣＵ２０は、回転速度指令値Ｒｃにより指示される回転速度に基づいて電動ファン１５の冷却能力を調整する。

モータ駆動部２１は、ＥＣＵ２０から回転速度指令値Ｒｃを入力するとともに、モータ２２に定電圧の駆動用電力を供給する。モータ駆動部２１は、モータ２２への駆動用電力供給部と、演算部や記憶部などを備える小型コンピュータとを含み構成されている。モータ駆動部２１は、定電圧の駆動用電力を供給するため、回転速度指令値Ｒｃに対応する回転速度でモータ２２を回転させるために必要となる電流Ｉｍを算出し、モータ２２へ供給することができる。また、モータ駆動部２１は、モータ２２へ供給する電流Ｉｍの最大値を電流制限値ＩＬに制限する過電流保護機能を提供する。モータ駆動部２１は、電流Ｉｍを算出するプログラムや過電流保護機能に必要な電流制限値ＩＬなどのパラメータを記憶部に記憶しているとともに、これらプログラムやパラメータを演算部により演算処理する。つまり、モータ駆動部２１は、回転速度指令値Ｒｃが入力されると、その入力された回転速度指令値Ｒｃに対応する回転速度でモータ２２を回転させる電流Ｉｍをモータ２２に供給することでモータ回転速度を制御する。また、モータ駆動部２１は、モータ２２へ供給する電流Ｉｍが電流制限値ＩＬを超えないように制限する。

モータ２２は、モータ駆動部２１から供給される電流Ｉｍに基づいて回転駆動する。モータ２２は、直流モータでも、交流モータでも、ステッピングモータなどでもよい。
回転速度センサ２６は、モータ２２の回転速度を計測する。回転速度センサ２６は、例えば、ロータリーエンコーダやレゾルバなどである。なお、回転速度センサ２６は、モータ２２の回転速度を得ることができる公知の方法であれば、いずれの方法によって回転速度を計測してもよい。

ところで、電動ファン１５が気体の流路に供給させる風量は、気体の流路の圧力損失が基準値に維持されていれば、回転速度指令値Ｒｃに対応して定まる。一方、気体の流路の圧力損失が基準値よりも大きくなると、電動ファン１５が気体の流路に供給する風量が減少する。つまり、電動ファン１５の冷却能力が低下することとなる。しかしながら、風量の減少は、羽根部２３の羽根の仕事量の減少を通じてモータ２２の負荷を減少させることからモータ駆動部２１からモータ２２に供給される電流Ｉｍの量は減少するようになる。

ＥＣＵ２０は、演算部や記憶部などを備える小型コンピュータを含み構成されている。ＥＣＵ２０は、記憶部から読み出したプログラムやパラメータ、及び外部入力された各種情報を演算部で演算処理することで所定の処理結果を得る。ＥＣＵ２０は、電池モジュール１１から検出される温度に基づいて、電動ファン１５による冷却能力を調整する。ＥＣＵ２０は、パラメータの一つとして、気体の流路の圧力損失が基準値を超えたとき電動ファン１５が過電流保護機能を作動させることとなる電動ファン１５の回転速度を保護回転速度ＲＬとして記憶部に保持している。また、ＥＣＵ２０は、パラメータの一つとして、保護回転速度ＲＬと見なすことのできる範囲を判定用閾値として記憶部に保持している。

また、例えば、ＥＣＵ２０は、電池スタックの蓄電量（ＳＯＣ）を監視し、その蓄電量が所定の範囲に維持されるように電池スタックの充放電を制御してもよい。さらに、例えば、ＥＣＵ２０は、各電池モジュール１１に設置された温度センサ（図示略）から検出される温度に基づいて、電池スタックとしての電力の充放電を制御して、電池スタックの温度を使用に適した温度に維持させてもよい。

本実施形態では、ＥＣＵ２０は、電動ファン１５に指令すべき回転速度指令値Ｒｃを電池モジュール１１の温度に応じて算出することができる。例えば、ＥＣＵ２０は、電池モジュール１１の温度に応じた回転速度指令値Ｒｃを、テーブルやマップ、演算式、比較式などに基づいて算出する。そして、ＥＣＵ２０は、算出した回転速度指令値Ｒｃを電動ファン１５へ出力することを通じて電動ファン１５の冷却能力を調整する。つまり、回転速度指令値Ｒｃを通じての気体の流路へ供給される風量の調節により、電池モジュール１１の温度を使用に適した温度に維持させるようにしている。

続いて、気体の流路の圧力損失と、ＥＣＵ２０からの回転速度指令値Ｒｃと、モータ２２の電流Ｉｍとの関係について図２を参照して説明する。
図２では、グラフ３０に気体の流路の圧力損失が基準値であるときの回転速度指令値Ｒｃに対する電流Ｉｍが示され、グラフ３１に気体の流路の圧力損失が基準値よりも大きいときの回転速度指令値Ｒｃに対する電流Ｉｍが示されている。気体の流路の圧力損失が基準値であるとき電流制限機能が作動する回転速度（保護回転速度ＲＬ）である回転速度ＳＬ以下においては、電動ファン１５は、回転速度指令値Ｒｃが上昇することに伴って回転速度が上昇されるためモータ駆動部２１から出力される電流Ｉｍも増加する。しかしながら、グラフ３０に示す気体の流路の圧力損失が基準値であるときの回転速度指令値Ｒｃに対する電流増加率に比べて、グラフ３１に示す気体の流路の圧力損失が基準値より大きいときの回転速度指令値Ｒｃに対する電流増加率の方が低い。このため、気体の流路の圧力損失が基準値より大きいとき、回転速度指令値Ｒｃが回転速度ＳＬになっても電流Ｉｍが電流制限値ＩＬに到達しないため、電動ファン１５の回転速度は回転速度指令値Ｒｃの上昇に応じてさらに上昇することができる。つまり計測回転速度Ｒａも上昇することとなる。一方、気体の流路の圧力損失が基準値であるとき、電流制限値ＩＬに到達した後は電流制限機能が作動することで電流Ｉｍが持続されるため、モータ２２の計測回転速度Ｒａも回転速度ＳＬ、つまり保護回転速度ＲＬに維持されることとなり、たとえ回転速度指令値Ｒｃが上昇しても計測回転速度Ｒａは上昇しない状態となる。

そこで、回転速度指令値Ｒｃと計測回転速度Ｒａとの関係について説明する。
図３では、グラフ４０に電流制限機能が作動したときの回転速度指令値Ｒｃと計測回転速度Ｒａとの関係を示し、グラフ４１に電流制限機能が未作動のときの回転速度指令値Ｒｃと計測回転速度Ｒａとの関係を示している。つまり、電動ファン１５は、気体の流路の圧力損失が基準値のとき、及び基準値より大きいときも、回転速度指令値Ｒｃが測定される回転速度と同じ値となる保護回転速度ＲＬ以下の範囲では、回転速度指令値Ｒｃの上昇に応じてモータ２２の回転速度を増加させるため計測回転速度Ｒａが増加する。しかしながら、気体の流路の圧力損失が基準値のとき、計測回転速度Ｒａが保護回転速度ＲＬになった時点で電流Ｉｍが電流制限値ＩＬに到達するため電流Ｉｍの増加が制限され、グラフ４０に示すように、回転速度指令値Ｒｃが回転速度ＳＬ以上に上昇しても計測回転速度Ｒａは保護回転速度ＲＬに維持される。一方、グラフ４１に示すように、気体の流路の圧力損失が基準値よりも大きいとき、計測回転速度Ｒａが保護回転速度ＲＬになった時点でも電流Ｉｍは電流制限値ＩＬに未達であるため電流Ｉｍの増加は制限されず、その後、回転速度指令値Ｒｃが回転速度ＳＬ以上に上昇することに対応して計測回転速度Ｒａも保護回転速度ＲＬ以上に上昇する。

図２及び図３をまとめて参照して詳述する。
気体の流路の圧力損失が基準値である場合、モータ駆動部２１が出力する電流Ｉｍは、回転速度指令値Ｒｃが上昇することに伴って増加し、モータ２２の計測回転速度Ｒａも上昇する。そして、電流Ｉｍが電流制限値ＩＬに到達した後、回転速度指令値Ｒｃが上昇しても電流Ｉｍは電流制限値ＩＬに維持されるためモータ２２の計測回転速度Ｒａは上昇しない。このときのモータ２２の計測回転速度Ｒａは回転速度ＳＬに維持される。このように、モータ駆動部２１が供給する電流Ｉｍは、回転速度指令値Ｒｃが回転速度ＳＬ以下であれば回転速度指令値Ｒｃの増減に応じて増減するものの、回転速度ＳＬを越える範囲であれば回転速度指令値Ｒｃの変化にかかわらず電流制限値ＩＬに維持される。つまり計測回転速度Ｒａが一定になる。

一方、気体の流路の圧力損失が基準値よりも大きい場合、モータ駆動部２１が出力する電流Ｉｍは、回転速度指令値Ｒｃが上昇することに伴って増加し、モータ２２の計測回転速度Ｒａも上昇する。また、モータ２２の負荷は気体の流路の圧力損失が基準値のときよりも低いため電流Ｉｍも少ない。つまり、回転速度指令値Ｒｃとして回転速度ＳＬが入力されたとしてもモータ２２に供給される電流Ｉｍは電流制限値ＩＬに未到達である。そのため、モータ駆動部２１が供給する電流Ｉｍは、回転速度指令値Ｒｃの範囲が回転速度ＳＬを越える範囲であっても増加することから、計測回転速度Ｒａも回転速度ＳＬと同じ値である保護回転速度ＲＬを越えて上昇する。

このようなことから、ＥＣＵ２０は、電動ファン１５に保護回転速度ＲＬと同じ値である回転速度ＳＬよりも高い回転速度指令値Ｒｃを与えたとき、計測回転速度Ｒａが保護回転速度ＲＬに維持されていることに基づいて気体の流路の圧力損失が基準値であると判断できる。一方、ＥＣＵ２０は、電動ファン１５に保護回転速度ＲＬと同じ値である回転速度ＳＬよりも高い回転速度指令値Ｒｃを与えたとき、計測回転速度Ｒａが保護回転速度ＲＬを超えていることに基づいて気体の流路の圧力損失が基準値よりも大きいものと判断できる。

次に、電源装置において冷却能力の低下を検出する処理（動作）について説明する。
冷却能力の低下を検出する処理は、必要に応じて行うことができる。例えば、電源装置が起動されたときや、終了するときや、回転速度指令値Ｒｃを回転速度ＳＬよりも高い回転速度とするときや、電池の温度が高いときや、定期的などのタイミングで実行することができる。上記タイミングのうち、電源装置が起動されたときとしては、ＥＣＵ２０の起動時が挙げられ、トラブルの発生などを予防することができるようになる。また、ＥＣＵ２０の起動時に電動ファン１５が高い回転速度で回転することで、流路、例えば電池周辺に滞留している空気が攪拌されるようになる。また、上記タイミングのうち、電源装置が終了するときとしては、ＥＣＵ２０の終了時が挙げられ、メンテナンスなどの対応が容易になる。また、ＥＣＵ２０の終了時に電動ファン１５が高い回転速度で回転することで、終了時における電池の冷却を促進することができる。さらに、上記タイミングのうち、回転速度指令値Ｒｃを回転速度ＳＬよりも高い回転速度とするときであれば、電源装置の冷却能力の低下を電池使用時において容易に行うことができる。

図４に示すように、冷却能力の低下を検出するための処理が開始されると、ＥＣＵ２０は、保護回転速度ＲＬを読み出す（ステップＳ１０）。またＥＣＵ２０は、電動ファン１５に出力している回転速度指令値Ｒｃを回転速度ＳＬより高い回転速度、例えば、回転速度ＳＬより１０％以上高め、例えば２０〜３０％高めの値Ｓｔ（図３参照）に設定して出力する（ステップＳ１１）。また、ＥＣＵ２０は、この冷却能力の低下を検出するための処理を実行する回数を累積する変数ｎを「０」に初期化する（ステップＳ１２）。

それからＥＣＵ２０は、電動ファン１５により計測された計測回転速度Ｒａを検出（ステップＳ１３）するとともに、変数ｎに１を加算する（ステップＳ１４）。そしてＥＣＵ２０は、検出した計測回転速度Ｒａと保護回転速度ＲＬとの差ΔＲ（図３参照）に基づいて、計測回転速度Ｒａが保護回転速度ＲＬよりも高いか否かを判断する（ステップＳ１５）。例えば、ＥＣＵ２０は、計測回転速度Ｒａと保護回転速度ＲＬとの差ΔＲが、判定用閾値より大きいか否かを判断する。判定用閾値は、保護回転速度ＲＬに含まれると判断してもよい回転速度の範囲、つまり誤差範囲を定めたものである。つまり、計測回転速度Ｒａと保護回転速度ＲＬとの差ΔＲが判定用閾値以下であれば、計測回転速度Ｒａは保護回転速度ＲＬよりも高くないと判断される一方、計測回転速度Ｒａと保護回転速度ＲＬとの差ΔＲが判定用閾値より大きければ、計測回転速度Ｒａは保護回転速度ＲＬよりも高いと判断される。

計測回転速度Ｒａが保護回転速度ＲＬよりも高いと判断された場合、つまり計測回転速度Ｒａと保護回転速度ＲＬとの差ΔＲが判定用閾値より大きいと判断された場合（ステップＳ１５でＹＥＳ）、ＥＣＵ２０は、冷却能力が低下していることを示す信号を出力する（ステップＳ１６）。こうして出力される信号は例えば、ユーザインターフェイスを通じてユーザに通知されたり、他のＥＣＵに利用されたりする。そして、回転速度指令値Ｒｃが適正な値に戻されるとともに、冷却能力の低下を検出するための処理が終了される。

一方、計測回転速度Ｒａが保護回転速度ＲＬよりも高くないと判断された場合（ステップＳ１５でＮＯ）、ＥＣＵ２０はさらに、変数ｎの値が処理終了値ｘ以上であるか否かを判断する（ステップＳ１７）。変数ｎの値が処理終了値ｘ以上ではないと判断された場合（ステップＳ１７でＮＯ）、ＥＣＵ２０は処理をステップＳ１３に戻して、計測回転速度Ｒａと保護回転速度ＲＬとの比較を繰り返す。なお、比較の繰り返しは、所定間隔を空けて実行されるようになっている。他方、変数ｎの値が処理終了値ｘ以上であると判断された場合（ステップＳ１７でＹＥＳ）、ＥＣＵ２０は冷却能力が正常であることを通知する（ステップＳ１８）。例えば、ＥＣＵ２０は、冷却能力が正常であることを示す信号を出力してもよい。そして、回転速度指令値Ｒｃが適正な値に戻されるとともに、冷却能力の低下を検出するための処理も終了される。つまりこのとき、ＥＣＵ２０は、冷却能力が低下していないこと、つまり正常であると判断する。

本実施形態の作用として、この電源装置によれば、ＥＣＵ２０は、出力した回転速度指令値Ｒｃが保護回転速度ＲＬと同じ回転速度ＳＬ以上の場合に、回転速度センサ２６から入力した計測回転速度Ｒａと保護回転速度ＲＬとの差ΔＲに基づいて、電動ファン１５による電池を冷却する冷却能力の低下をより簡単に検出することができるようになる。

以上説明したように、本実施形態の冷却装置及び電源装置によれば、以下に列記するような効果が得られるようになる。
（１）流路の圧力損失が大きいか否かが、回転速度指令値Ｒｃと電動ファン１５の回転速度を計測する回転速度センサ２６からの計測回転速度Ｒａとの差に基づいて判断できるようになる。一般に電動ファン１５は、流路の圧力損失が大きくなると、送風量が減少するため仕事量が減って消費電力、すなわち電流Ｉｍが減る。つまり、流路の圧力損失が大きいとき、電動ファン１５は少ない電力で回転することができるため、過電流保護機能を有する電動ファン１５で過電流保護機能が作動することとなる回転速度が高い値にシフトすることとなる。流路の圧力損失は、吸気フィルタ１７が目詰まりなどしていると大きくなる傾向にあることから、その大きさが基準値より大きいことに基づいて冷却性能が低下していることを検出することが簡単にできる。

また、回転速度指令値Ｒｃや、回転速度センサ２６の計測する回転速度は、電流Ｉｍなどに比べて比較的安定した値となるから、例えば、回転速度指令値Ｒｃと計測回転速度Ｒａとの比較演算も簡単になる。

（２）流路の圧力損失が基準値よりも大きいとの判断が、判定用閾値と、保護回転速度ＲＬと回転速度センサ２６から出力される計測回転速度Ｒａとの差との比較によってより簡単に判断できる。また、逆に、流路の圧力損失が基準値よりも大きくないことの判断も、同様に簡単に判断できるようになる。

（３）ＥＣＵ２０の起動時に冷却能力の低下を判断することでトラブルの発生などを予防することができるようになる。また、流路、例えば電池周辺に滞留している空気が攪拌されるようになる。

（４）流路の圧力損失が基準値よりも大きいか否かが、電池使用時において回転速度指令値Ｒｃを保護回転速度ＲＬと同じ回転速度ＳＬよりも高くするときにも判断されることで、こうした判断を電池使用時においても容易に行うことができる。

（５）ＥＣＵ２０の終了時に冷却能力の低下が判断することでメンテナンスなどの対応が容易になる。また、終了時における電池の冷却を促進することができる。
（その他の実施形態）
なお上記実施形態は、以下の態様で実施することもできる。

・上記実施形態では、電動ファン１５を供給通路１３の入口側に設けている場合について例示したが、これに限らず、電動ファンの位置は特に限定されず、電動ファンを排出通路の出口側に設けてもよい。また、フィルタについてもその配置位置は特に限定されないし、フィルタが設けられなくてもよい。フィルタを設けない場合であれ、通路に異物が入り込むことなどによる通路の圧力損失の増大が考えられるため、このようときに圧力損失の増大を好適に検知することができる。このようなことにより、冷却装置の設計自由度の向上が図られるようになる。

・上記実施形態では、モータ駆動部２１からの定電圧の駆動用電力により電動ファン１５を駆動する場合について例示したが、これに限らず、電圧が変動する駆動用電力により電動ファンを駆動してもよい。その場合、電圧値に応じた「電流値」「回転速度」の関係を予め算出し、ＥＣＵ等の記憶部に保存しておき、冷却能力の低下を検出する処理を実施するとき、駆動用電力のそのときの電圧値に応じて「保護回転速度」を求めて圧力損失を検出するようにすればよい。これにより、冷却装置の設計自由度の向上が図られるようになる。

・上記実施形態では、電動ファン１５は遠心送風機である場合について例示したが、これに限らず、必要な風量が供給できるのであれば、軸流送風機など、遠心送風機以外の送風機でもよい。これにより、冷却装置の設計自由度の向上が図られるようになる。

・上記実施形態では、モータ駆動部２１には演算部と電流Ｉｍを供給する部分とが設けられている場合について例示したが、これに限らず、電動ファンを回転速度指令値に基づいて回動させられるのであれば、モータ駆動部はどのように構成されていてもよい。これにより、冷却装置の設計自由度の向上が図られるようになる。

・上記実施形態では、ＥＣＵ２０とモータ駆動部２１とが別々に設けられている場合について例示した。しかしこれに限らず、冷却能力の低下を検出することができるのであれば、ＥＣＵとモータ駆動部とは一体であってもよい。または、ＥＣＵの機能の一部がモータ駆動部にあってもよいし、モータ駆動部の機能の一部がＥＣＵにあってもよい。これにより、冷却装置の設計自由度の向上が図られるようになる。

・上記実施形態では、回転速度センサ２６から出力される計測回転速度Ｒａと保護回転速度ＲＬとの差ΔＲを判定用閾値と比較することにより気体の流路の圧力損失が基準値よりも大きいか否かを判断する場合について例示した。しかしこれに限らず、計測回転速度と保護回転速度との差を利用しての判断であればよい。これにより、冷却装置の設計自由度の向上が図られるようになる。

・上記実施形態では、計測回転速度Ｒａと保護回転速度ＲＬとの比較を所定回数（具体的には変数ｎの値が処理終了値ｘ以上であると判断されるまで）実施する場合について例示したが、これに限らず、計測回転速度と保護回転速度との比較を、所定の期間行うようにしてもよい。これにより、冷却装置の設計自由度の向上が図られるようになる。

・上記実施形態では、収容ケース１０には、９個の電池モジュール１１が配置されている場合について例示したが、これに限らず、適切な電池容量を確保することができるのであれば、収容ケースに配置される電池モジュールの数は、８個以下や、１０個以上など、９個以外の個数でもよい。これにより、冷却装置の構成の自由度の向上が図られるようになる。

・上記実施形態では、電池モジュール１１はニッケル水素蓄電池により構成される場合について例示したが、電池モジュールは、ニッケルカドミウム電池や、リチウムイオン電池等の二次電池（蓄電池）であってもよいし、一次電池であってもよい。これにより、冷却装置の適用可能性の向上が図られるようになる。

・上記実施形態では、冷却用の気体が空気である場合について例示したが、これに限らず、冷却用の気体は、電池モジュールを冷却することのできる気体であれば、空気以外の気体であってもよい。これにより、電池パックの適用範囲の拡大が図れるようになる。

・上記実施形態では、冷却装置を備える電源装置が自動車に用いられる場合について例示した。しかしこれに限らず、電池パックは、電源として必要とされるのであれば、自動車以外の移動体や、固定設置される電源として用いられてもよい。また、モータ以外の電源として用いてもよい。これにより、電池装置及び冷却装置の適用範囲の拡大が図られるようになる。

１０…収容ケース、１１…電池モジュール、１２…通風用通路、１３…供給通路、１４…排出通路、１５…電動ファン、１６…導入通路、１７…吸気フィルタ、２０…電子制御装置（ＥＣＵ）、２１…モータ駆動部、２２…モータ、２３…羽根部、２４…吸入部、２５…供給部、２６…回転速度センサ、３０，３１，４０，４１…グラフ、ΔＲ…差、Ｇ１…吸気、Ｇ２…供給気体、Ｇ３…気体、Ｇ４…排気、ＩＬ…電流制限値、Ｉｍ…電流、Ｒａ…計測回転速度、Ｒｃ…回転速度指令値、ＲＬ…保護回転速度、ＳＬ…回転速度。

Claims (4)

1. 駆動用電力により駆動され過電流保護機能を有する電動ファンと、前記電動ファンへ回転速度指令値を与える制御装置と、前記電動ファンにより流通される気体が流れる流路とを備え、前記流路を流れる気体により電池を冷却させる冷却装置であって、
   前記電動ファンの実際の回転速度を計測して前記制御装置へ出力する回転速度センサを備え、
   前記制御装置は、前記流路の圧力損失が基準値を超えたとき前記電動ファンの過電流保護機能が作動する回転速度である保護回転速度を、前記駆動用電力の電圧値に応じて記憶する記憶部を備え、前記制御装置が前記保護回転速度よりも高い回転速度指令値を前記電動ファンに与えたとき、前記回転速度センサから出力される回転速度と前記保護回転速度との差に基づいて前記流路の圧力損失が基準値よりも大きいか否かを判断する
   ことを特徴とする冷却装置。
2. 前記駆動用電力は定電圧である
   請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記制御装置は、前記回転速度センサから出力される回転速度と前記保護回転速度との差が判定用閾値よりも大きいことに基づいて前記流路の圧力損失が基準値よりも大きいと判断する
   請求項１又は２に記載の冷却装置。
4. 電池と該電池を冷却する冷却装置とを備える電源装置であって、
   前記冷却装置として請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷却装置を備える
   ことを特徴とする電源装置。

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