JP2019117686A - 車両用温度調整システム - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電池の温度調整に要する電力が増大するのを抑制することができる車両用温度調整システムを提供する。【解決手段】恒温ユニット（車載エアコン）と、鉛蓄電池、ニッケル水素、電池、リチウム電池などのバッテリ装置２と、を含む車両用温度調整システム１であって、恒温ユニット及び恒温ユニットに熱伝導可能に接続された接続部材（リアエアコンダクト）３の少なくともいずれか一方と、バッテリ装置２と、のそれぞれにおいて、これらが対向する領域２ａ、３ａの少なくとも一部に放熱性皮膜５が設けられている。放熱性皮膜５は、ポリアミドイミド、ポリイミド等の放射率が０．６以上、好ましくは０．８以上の材質で形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用温度調整システムに関する。

近年、自動車などの車両にはリチウムイオン電池などの蓄電池がますます多く搭載されるようになってきている。蓄電池は、一般的に高温に弱く、低温では適切に出力できなくなる、という特性がある。しかしながら、車両において、蓄電池を配置可能なスペースの温度は、寒冷地で使用する場合には−１５℃程度まで下がることがあり、炎天下にさらされている場合や周辺に発熱体がある場合には６０℃を超えることがある。このため、車両に搭載される蓄電池は、動作中、適切な温度範囲に維持されるように温度制御される必要がある。特許文献１には、所定の温度範囲に温度調整されるように構成されたバッテリ装置を備えた車両が開示されている。

特開２００９−１２３３７１号公報

上述したように、蓄電池は適切な温度範囲に維持される必要がある。しかしながら、車両に搭載される場合、省エネ性の観点から、蓄電池の温度調整に要する電力が増大するのをできるだけ抑制する必要がある。

本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、蓄電池の温度調整に要する電力が増大するのを抑制することができる車両用温度調整システムを提供することを目的とする。

本発明は、車両用温度調整システムであって、少なくとも車両の動作中に所定の温度範囲に維持されている恒温ユニットと、バッテリ装置と、を含む車両用温度調整システムであって、前記恒温ユニット及び前記恒温ユニットに熱伝導可能に接続された接続部材の少なくともいずれか一方と、前記バッテリ装置と、のそれぞれにおいて、これらが対向する領域の少なくとも一部に放熱性皮膜が設けられているものである。

バッテリ装置における放熱性皮膜が設けられている部分と、恒温ユニットにおける放熱性皮膜が設けられている部分と、は対向している。このため、バッテリ装置における放熱性皮膜が設けられている部分と、恒温ユニットにおける放熱性皮膜が設けられている部分と、は、放射による熱のやり取りによって互いの温度が等しくなろうとする。つまり、バッテリ装置は、恒温ユニットとの放射による熱のやり取りにより温度調整される。恒温ユニットが所望の温度範囲にあるので、バッテリ装置が温度を制御する別途の制御装置を有していなくても、バッテリ装置の温度は所望の温度範囲に調整される。よって、バッテリ装置の温度調整に要する電力が増大するのを抑制することができる。

さらに、前記恒温ユニットの温度を制御するための第１制御装置をさらに有するものである。恒温ユニットは、第１制御装置により温度制御されることにより、少なくとも車両の動作中に、所定の範囲に維持されるように適切に制御される。これにより、バッテリ装置は、少なくとも車両の動作中に所定の温度範囲に維持されるように適切に温度調整される。

さらに、前記恒温ユニットは車載エアコン装置である。車載エアコンは、少なくとも車両の動作中に、所定の範囲に維持されるように適切に制御されている。バッテリ装置は、放熱性皮膜を介して、車載エアコンに熱伝導可能に接続された接続部材であるエアコンダクトと放射による熱のやり取りをすることによって、少なくとも車両の動作中に所定の温度範囲に維持されるように適切に温度調整される。

さらに、前記恒温ユニットは、前記バッテリ装置とは異なる第２バッテリ装置である。第２バッテリ装置は、少なくとも車両の動作中に、所定の範囲に維持されるように適切に制御されている。バッテリ装置は、放熱性皮膜を介して、第２バッテリ装置と放射による熱のやり取りをすることによって、少なくとも車両の動作中に所定の温度範囲に維持されるように適切に温度調整される。

さらに、前記バッテリ装置の温度を制御するための第２制御装置をさらに有するものである。バッテリ装置は、第２制御装置をメインの温度調整機構、放熱性皮膜を介しての恒温ユニットによる温度調整機構を補助の温度調整機構としている。このため、バッテリ装置を第２制御装置のみで温度調整する場合に対し、バッテリ装置の温度調整に要する電力が増大するのを抑制することができる。

さらに、前記バッテリ装置における発熱体と対向する領域の少なくとも一部には、反射率を高くする処理が施されているものである。バッテリ装置における、発熱体と対向する領域の少なくとも一部に、反射率を高くする処理が施されていると、発熱体から放射された熱の大部分は、バッテリ装置に吸収されることなく反射される。これにより、バッテリ装置が、発熱体から熱を受けて温度が上昇するのを抑制することができる。

本発明によれば、バッテリ装置の温度調整に要する電力が増大するのを抑制することができる。

実施の形態１にかかる車両用温度調整システムの概略構成を示す模式図である。 実施の形態２にかかる車両用温度調整システムの概略構成を示す模式図である。 実施の形態３にかかる車両用温度調整システムの概略構成を示す模式図である。 実施の形態４にかかる車両用温度調整システムの概略構成を示す模式図である。 実施の形態５にかかる車両用温度調整システムの概略構成を示す模式図である。 実施の形態６にかかる車両用温度調整システムの概略構成を示す模式図である。 実施の形態７にかかる車両用温度調整システムの概略構成を示す模式図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。なお、図中に示した右手系ｘｙｚ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。車両において、ｘ軸の正側が前側、ｘ軸の負側が後側、ｙ軸の正側が左側、ｙ軸の負側が右側、ｚ軸の正側が上側、ｚ軸の負側が下側である。

[実施の形態１]
まず、図１を参照して実施の形態１にかかる車両用温度調整システムの概略構成について説明する。
図１は、車両用温度調整システム１の概略構成を示す模式図である。図１において、車両用温度調整システム１は、自動車の運転室内における、運転席２１と助手席２２との間にあるコンソールボックス１０の内部に配置されている。図１に示すように、車両用温度調整システム１は、バッテリ装置２と、リアエアコンダクト３と、を備えている。

バッテリ装置２は、車両の各種電装品に電力を供給するためのもので、コンソールボックス１０の内部におけるアンダーボディ１１の上方に配置されている。バッテリ装置２は、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池などの蓄電池である。

リアエアコンダクト３は、恒温ユニット（電子ユニット）としての車載エアコン装置に熱伝導可能に接続された接続部材である。ここで、恒温ユニットとは、少なくとも車両の動作中に所定の範囲に維持されているものであることを意味する。リアエアコンダクト３は、コンソールボックス１０の内部におけるバッテリ装置２の上方に配置されている。車載エアコン装置は制御ＥＣＵによって温度制御されている。このため、車載エアコン装置の動作中、リアエアコンダクト３には車載エアコン装置から吹き出された風が流れる。

外気温が高く運転室内の温度が高くなる場合には、少なくとも運転者が乗車している間、リアエアコンダクト３には、車載エアコン装置から吹き出された２０〜３０℃程度の風が常に流れると想定される。反対に、外気温が低く運転室内の温度が低くなる場合、少なくとも運転者が乗車している間、リアエアコンダクト３には、車載エアコン装置から吹き出された０〜２０℃程度の風が常に流れると想定される。すなわち、リアエアコンダクト３は、車両の動作中に０〜４０℃の温度範囲に維持されていると想定される。

バッテリ装置２における、リアエアコンダクト３と対向する領域２ａの少なくとも一部には放熱性皮膜５が設けられている。また、リアエアコンダクト３における、バッテリ装置２と対向する領域３ａにも放熱性皮膜５が設けられている。ここで、放熱性皮膜５は、放射率が、０．６以上、好ましくは０．８以上の材質で形成されている。放熱性皮膜５は、例えばポリアミドイミド、ポリイミド等で形成されている。なお、ポリアミドイミドの放射率は０．８〜０．９程度である。

放熱性皮膜５は、バッテリ装置２における領域２ａ、および、リアエアコンダクト３における領域３ａに直接貼り付けられていてもよいし、接着剤を介して貼り付けられていてもよい。放熱性皮膜５の厚さは、１０〜１００μｍであることが好ましい。放熱性皮膜５の厚さが１０μｍ未満の場合、充分な放熱性が得られない。一方、放熱性皮膜５の厚さが１００μｍを超えると、放熱性がほとんど向上しなくなり、コストパフォーマンスが低下する。

上述したように、バッテリ装置２における領域２ａに設けられた放熱性皮膜５と、リアエアコンダクト３における領域３ａに設けられた放熱性皮膜５と、は、放射率が比較的高い材質（例えば放射率０．８〜０．９程度）で形成されている。このため、領域２ａと領域３ａとは、放射による熱のやり取りによって互いの温度が等しくなろうとする。つまり、バッテリ装置２における領域２ａは、放射による熱のやり取りにより、０〜４０℃の温度範囲に維持されているリアエアコンダクト３の領域３ａに等しくなるように温度調整される。リアエアコンダクト３の温度が所望の温度範囲にあるので、バッテリ装置２が温度を制御する別途の制御装置を有していなくても、バッテリ装置２の温度は所望の温度範囲に調整される。よって、バッテリ装置２の温度調整に要する電力が増大するのを抑制することができる。

［実施の形態２］
図２は、実施の形態２にかかる車両用温度調整システム１０１の概略構成を示す模式図である。図２に示すように、車両用温度調整システム１０１は、コンソールボックス１０の内部においてＤＤＣ（ＤＣＤＣコンバータ）４を備えていること以外、図１に示す、実施の形態１にかかる車両用温度調整システム１の構成と同じである。ＤＤＣ４は発熱体であるため、コンソールボックス１０の内部におけるアンダーボディ１１の上方に配置されている。

上述した図１に示す構成の場合と同様に、バッテリ装置２における、リアエアコンダクト３と対向する領域２ａの少なくとも一部には放熱性皮膜５が設けられている。また、リアエアコンダクト３における、バッテリ装置２と対向する領域３ａにも放熱性皮膜５が設けられている。これにより、上述した図１に示す構成の場合と同様に、バッテリ装置２の温度は所望の温度範囲に調整され、バッテリ装置２の温度調整に要する電力が増大するのを抑制することができる。さらに、図２に示す構成では、発熱体であるＤＤＣ４をバッテリ装置２から離して配置しているので、ＤＤＣ４の熱がバッテリ装置２に伝わるのを抑制することができる。

［実施の形態３］
図３は、実施の形態３にかかる車両用温度調整システム２０１の概略構成を示す模式図である。図２に示すように、リアエアコンダクト３は、コンソールボックス１０の内部におけるアンダーボディ１１の上方に配置されている。バッテリ装置２は、コンソールボックス１０の内部におけるリアエアコンダクト３の上方に配置されている。

上述した図１に示す構成の場合と同様に、バッテリ装置２における、リアエアコンダクト３と対向する領域２ａの少なくとも一部には放熱性皮膜５が設けられている。また、リアエアコンダクト３における、バッテリ装置２と対向する領域３ａにも放熱性皮膜５が設けられている。これにより、上述した図１に示す構成の場合と同様に、バッテリ装置２の温度は所望の温度範囲に調整され、バッテリ装置２の温度調整に要する電力が増大するのを抑制することができる。さらに、図２に示す構成では、発熱体であるマフラー１２からの熱がアンダーボディ１１を介してバッテリ装置２に伝わるのを抑制することができる。

［実施の形態４］
図４は、実施の形態４にかかる車両用温度調整システム３０１の概略構成を示す模式図である。図１に示す、実施の形態１にかかる車両用温度調整システム１に対して、バッテリ装置の温度を制御するための第２制御装置６をさらに有する。

上述した図１に示す構成の場合と同様に、バッテリ装置２における、リアエアコンダクト３と対向する領域２ａの少なくとも一部には放熱性皮膜５が設けられている。また、リアエアコンダクト３における、バッテリ装置２と対向する領域３ａにも放熱性皮膜５が設けられている。

上述したように、バッテリ装置２は、鉛蓄電、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池などの蓄電池である。このうち、リチウムイオン電池は、鉛蓄電池やニッケル水素電池に対し、自己放電が非常に少ないこと、メモリー効果がほとんどないこと、小型で大容量の電気を蓄えられること、重量が軽いこと、多くのメリットがある。一方、リチウムイオン電池には、鉛蓄電池やニッケル水素電池に対し、容量以上に充電する「過充電」や、容量以上に電気を発する「過放電」のおそれがあるというデメリットがある。しかしながら、リチウムイオン電池は、上記デメリットがあるものの、「重量が軽い」という特性を有しているため車両に搭載する蓄電池として非常に魅力的であり、今後、車両用としての需要が増加すると見込まれる。

リチウムイオン電池は、適切に動作する温度範囲が０〜４０℃と狭く、当該温度範囲を逸脱した場合、上述の過放電や過充電を起こすおそれもある。よって、リチウムイオン電池を車両に搭載する蓄電池として用いる場合、温度管理が非常に重要となる。本実施の形態にかかる車両用温度調整システム３０１は、バッテリ装置２の温度を制御するための第２制御装置６を備えていることに加え、バッテリ装置２が放熱性皮膜５を介してリアエアコンダクト３により温度調整されるように構成されている。つまり、バッテリ装置２を温度調整するための機構に冗長性を持たせている。これにより、バッテリ装置２としてリチウムイオン電池を用いる場合の信頼性を向上させることができる。

また、本実施の形態にかかる車両用温度調整システム３０１は、第２制御装置６をメインの温度調整機構、放熱性皮膜５を介してのリアエアコンダクト３による温度調整機構を補助の温度調整機構としている。このため、バッテリ装置２を第２制御装置６のみで温度調整する場合に対し、バッテリ装置２の温度調整に要する電力が増大するのを抑制することができる。

［実施の形態５］
図５は、実施の形態５にかかる車両用温度調整システム４０１の概略構成を示す模式図である。図５に示すように、バッテリ装置２は、コンソールボックス１０の内部におけるアンダーボディ１１の上方に配置されている。アンダーボディ１１の下方には発熱体としてのマフラー１２が配置されている。バッテリ装置２の中央の上方には、発熱体としてのＤＤＣ４が配置されている。また、バッテリ装置２の上方でＤＤＣ４の両側方には、リアエアコンダクト３がそれぞれ配置されている。

図１に示す実施の形態１の車両用温度調整システム１と同様に、バッテリ装置２における、リアエアコンダクト３と対向する領域２ａの少なくとも一部には放熱性皮膜５が設けられている。また、リアエアコンダクト３における、バッテリ装置２と対向する領域３ａにも放熱性皮膜５が設けられている。

バッテリ装置２における、発熱体としてのＤＤＣ４と対向する領域２ｂの少なくとも一部には、反射率を高くする処理が施されている。また、バッテリ装置２における、発熱体としてのマフラー１２と対向する領域２ｃの少なくとも一部には、反射率を高くする処理が施されている。

ここで、反射率を高くする処理は、例えば鏡面加工である。このように、バッテリ装置２における、発熱体としてのＤＤＣ４と対向する領域２ｂの少なくとも一部に、反射率を高くする処理が施されていると、ＤＤＣ４から放射された熱Ｑ１の大部分は、バッテリ装置２に吸収されることなく領域２ｂで反射される。同様に、バッテリ装置２における、発熱体としてのマフラー１２と対向する領域２ｃの少なくとも一部に、反射率を高くする処理が施されていると、マフラー１２から放射された熱Ｑ２の大部分は、バッテリ装置２に吸収されることなく領域２ｂで反射される。

このように、コンソールボックス１０の内部のスペースの都合上、バッテリ装置２と発熱体とを対向して配置させなければならない場合、バッテリ装置２における、発熱体と対向する領域の少なくとも一部に反射率を高くする処理を施す。これにより、バッテリ装置２が、発熱体から熱を受けて温度が上昇するのを抑制することができる。

［実施の形態６］
図６は、実施の形態６にかかる車両用温度調整システム５０１の概略構成を示す模式図である。図６において、車両用温度調整システム５０１は、自動車における、運転室内の後部席２３とトランクルーム１４との間にある後下方スペース２０の内部に配置されている。図６に示すように、車両用温度調整システム５０１は、バッテリ装置２と、恒温ユニットとしての第２バッテリ装置７と、第１制御装置９と、を備えている。

第２バッテリ装置７は、メインバッテリ（主機バッテリ）であり、後下方スペース２０の内部における、後部席２３とアンダーボディ１１との間に配置されている。第１制御装置９は、第２バッテリ装置７の温度を制御するためのものである。第１制御装置９は、例えば、第２バッテリ装置７が０〜４０℃の温度範囲に維持されるように制御する強制空冷システムである。バッテリ装置２は、サブバッテリであり、後下方スペース２０の内部における、第２バッテリ装置７の後方に配置されている。また、トランクルーム１４の前方および下方の後輪１３付近には自動運転のためのＥＣＵ（電子制御ユニット）８がそれぞれ配置されている。

バッテリ装置２における、第２バッテリ装置７と対向する領域２ｄの少なくとも一部には放熱性皮膜５が設けられている。また、第２バッテリ装置７における、バッテリ装置２と対向する領域７ａにも放熱性皮膜５が設けられている。これにより、バッテリ装置２の温度は、第２バッテリ装置７と放射による熱のやり取りをすることにより所望の温度範囲に調整され、バッテリ装置２の温度調整に要する電力が増大するのを抑制することができる。

なお、実施の形態５と同様に、バッテリ装置２における、発熱体としてのＥＣＵ８と対向する領域２ｅの少なくとも一部に反射率を高くする処理を施してもよい。このようにすると、ＥＣＵ８からの熱が領域２ｅにおいて反射されるので、バッテリ装置２に伝わるのを抑制することができる。

［実施の形態７］
図７は、実施の形態７にかかる車両用温度調整システム６０１の概略構成を示す模式図である。図７において、車両用温度調整システム６０１は、自動車における、トランクルーム１４の後下方スペース２０の内部に配置されている。図７に示すように、車両用温度調整システム６０１は、バッテリ装置２と、恒温ユニットとしてのアンダーボディ１１と、を備えている。

アンダーボディ１１における、トランクルーム１４の後下方スペース２０の下方に位置する部分１１ａは、車両走行中、外気の流れによって空冷され、かつ、マフラー１２などの発熱体から離れているので、車両の動作中、０〜４０℃の温度範囲に維持されている。このため、アンダーボディ１１における、トランクルーム１４の後下方スペース２０の下方に位置する部分１１ａは、温度を調整するための制御装置を何ら有していないが、恒温ユニットといえる。

バッテリ装置２における、アンダーボディ１１の部分１１ａと対向する領域２ｄの少なくとも一部には放熱性皮膜５が設けられている。また、アンダーボディ１１の部分１１ａにおける、バッテリ装置２と対向する領域にも放熱性皮膜５が設けられている。これにより、バッテリ装置２の温度は、アンダーボディ１１の部分１１ａと放射による熱のやり取りをすることにより所望の温度範囲に調整され、バッテリ装置２の温度調整に要する電力が増大するのを抑制することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。上記実施の形態は適宜組み合わせてもよく、各実施の形態における構成を各実施の形態間で適宜交換してもよい。

１、１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１ 車両用温度調整システム
２ バッテリ装置
３ リアエアコンダクト
５ 放熱性皮膜
６ 第２制御装置
７ 第２バッテリ装置
９ 第１制御装置
１０ コンソールボックス
１１ アンダーボディ
１２ マフラー
１４ トランクルーム
２０ 後下方スペース
２１ 運転席
２２ 助手席
２３ 後部席

Claims (6)

1. 少なくとも車両の動作中に所定の温度範囲に維持されている恒温ユニットと、
   バッテリ装置と、を含む車両用温度調整システムであって、
   前記恒温ユニット及び前記恒温ユニットに熱伝導可能に接続された接続部材の少なくともいずれか一方と、前記バッテリ装置と、のそれぞれにおいて、これらが対向する領域の少なくとも一部に放熱性皮膜が設けられている、車両用温度調整システム。
2. 前記恒温ユニットの温度を制御するための第１制御装置をさらに有する、請求項１に記載の車両用温度調整システム。
3. 前記恒温ユニットは車載エアコン装置である、請求項１または２に記載の車両用温度調整システム。
4. 前記恒温ユニットは、前記バッテリ装置とは異なる第２バッテリ装置である、請求項１または２に記載の車両用温度調整システム。
5. 前記バッテリ装置の温度を制御するための第２制御装置をさらに有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の車両用温度調整システム。
6. 前記バッテリ装置における、発熱体と対向する領域の少なくとも一部には、反射率を高くする処理が施されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の車両用温度調整システム。

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