JP2022035202A - 車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】電池パック内の空気の状態を調整する。【解決手段】車両１は、電池モジュール１０が収容された電池パック１２と、空気の湿度を調整して送出する空調装置１４と、空調装置１４の吹出口と電池パック１２の内部とを連通させる連通部２０と、電池パック１２の内部の湿度を検出するパック内湿度検出部６２と、外気の湿度を検出する外気湿度検出部７２と、電池パックの内部の湿度が外気の湿度以下となるように空調装置１４を制御する制御部１６と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、車両に関する。
例えば、特許文献１には、電池モジュールが収容された電池パックを有する車両が開示されている。
特開２０１４－３７９１０号公報
電池パックは、電池モジュールの保護などの目的で密閉されることがある。そうすると、電池パック内の空気と外気との間において、温度、湿度、または、圧力などの空気の状態に差が生じることがある。例えば、電池パック内の空気の湿度と外気の湿度との湿度差によっては、電池パック内に結露が生じることがある。結露が生じると、電池モジュールの絶縁抵抗が低下して回路が短絡されるおそれがある。このように、電池パック内の空気と外気との間における空気の状態の差によっては、結果的に、電池モジュールまたは電池パックの損傷あるいは劣化の促進のおそれがある。
そこで、本発明は、電池パック内の空気の状態を調整することが可能な車両を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の車両は、電池モジュールが収容された電池パックと、空気の湿度を調整して送出する空調装置と、空調装置の吹出口と電池パックの内部とを連通させる連通部と、電池パックの内部の湿度を検出するパック内湿度検出部と、外気の湿度を検出する外気湿度検出部と、電池パックの内部の湿度が外気の湿度以下となるように空調装置を制御する制御部と、を備える。
上記課題を解決するために、本発明の車両は、電池モジュールが収容された電池パックと、空気を送出する空調装置と、空調装置の吹出口と電池パックの内部とを連通させる連通部と、連通部による空気の流通経路に設けられ、連通部を流通する空気の圧力を変更可能な圧力調整部と、電池パックの内部の気圧を検出するパック内気圧検出部と、外気圧を検出する外気圧検出部と、電池パックの内部の気圧と外気圧とが等しくなるように空調装置および圧力調整部を制御する制御部と、を備える。
また、車両は、連通部を通じた空気の流通経路の途中に位置し、連通部よりも空気が流通する断面積が大きい空間が形成された調整室を備えるとしてもよい。
本発明によれば、電池パック内の空気の状態を調整することが可能となる。
図１は、本実施形態に係る車両の構成を示す概略図である。 図２は、制御部の動作の概要を説明するフローチャートである。 図３は、目標パック内湿度導出処理の流れを説明するフローチャートである。 図４は、除湿処理の流れを説明するフローチャートである。 図５は、加圧処理の流れを説明するフローチャートである。 図６は、調整条件導出処理の流れを説明するフローチャートである。 図７は、調整実行処理の流れを説明するフローチャートである。 図８は、減圧処理の流れを説明するフローチャートである。 図９は、プレ除湿処理の流れを説明するフローチャートである。 図１０は、外気低温時処理の流れを説明するフローチャートである。 図１１は、一変形例に係る車両の構成を示す概略図である。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
図１は、本実施形態に係る車両１の構成を示す概略図である。車両１は、例えば、電気自動車またはハイブリッド車などである。車両１は、電池モジュール１０、電池パック１２、空調装置１４、制御部１６、連通部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、圧力調整部２２、調整室２４、第１弁２６、第２弁２８、第３弁３０を含む。以後、連通部２０ａ、２０ｂ、２０ｃを総称して、連通部２０と呼ぶ場合がある。
電池モジュール１０は、例えば、リチウムイオン電池などの二次電池である。電池モジュール１０は、図示を省略するが、インバータなどを通じてモータに電力を供給することができる。また、電池モジュール１０は、モータの回生電力または外部から供給される電力などによって充電が可能となっている。
電池パック１２は、例えば、中空の扁平した箱状に形成される。電池モジュール１０は、電池パック１２内に収容される。電池パック１２内には、電池モジュール１０が収容された状態で空気が流通可能な空間であるパック内空間３２が形成される。パック内空間３２は、電池パック１２の内面と電池モジュール１０との空隙に相当する。
空調装置１４は、空気の湿度および温度を調整して送出する。具体的には、空調装置１４は、湿度調整部４０、温度調整部４２および吹出口４４を含む。
湿度調整部４０は、車内の空気または外気を取得する。湿度調整部４０は、制御部１６による制御の下、取得した空気に対して湿度の調整を行う。温度調整部４２は、制御部１６による制御の下、湿度が調整された後の空気に対して温度の調整を行う。温度調整部４２は、温度が調整された後の空気を、吹出口４４から送出する。これにより、温度および湿度が調整された空気が吹出口４４から送出される。
連通部２０は、管状に形成されている。連通部２０ａの一端は、吹出口４４に接続される。連通部２０ａの他端は、圧力調整部２２の入口に接続される。連通部２０ｂの一端は、圧力調整部２２の出口に接続される。連通部２０ｂの他端は、調整室２４に接続される。連通部２０ｃの一端は、調整室２４に接続される。連通部２０ｃの他端は、電池パック１２の側面に接続される。
つまり、連通部２０は、空調装置１４の吹出口４４と電池パック１２の内部とを、圧力調整部２２および調整室２４を経由して連通させる。これにより、吹出口４４から送出された空気は、連通部２０を流通し、圧力調整部２２および調整室２４を経由して電池パック１２内に送られる。
圧力調整部２２は、連通部２０による空気の流通経路のうち、空調装置１４の吹出口４４と調整室２４との間に設けられる。圧力調整部２２は、例えば、コンプレッサなどである。圧力調整部２２は、連通部２０ａから送入される空気の圧力に対して、連通部２０ｂから送出される空気の圧力を変更可能な構成となっている。
調整室２４は、例えば、中空の箱状に形成される。調整室２４は、連通部２０を通じた空気の流通経路の途中、具体的には、圧力調整部２２と電池パック１２との間に位置する。調整室２４の内部には、連通部２０よりも空気が流通する断面積が大きい空間である調整室内空間５０が形成されている。
調整室２４は、例えば、調整室内空間５０の体積とパック内空間３２の体積とが等しくなるように設けられる。調整室内空間５０の体積は、調整室２４内の空気が収容される空隙の体積を示す。パック内空間３２の体積は、電池パック１２内の空気が収容される空隙の体積を示す。なお、調整室２４は、調整室内空間５０の体積とパック内空間３２の体積とが等しい構成に限らない。調整室内空間５０の体積は、例えば、パック内空間３２の体積の半分であってもよいし、３分の１であってもよい。つまり、調整室２４は、調整室内空間５０の体積とパック内空間３２の体積とが、予め設定された任意の関係となるように設けられてもよい。
第１弁２６は、調整室２４と電池パック１２とを連通させる連通部２０ｃに設けられる。第１弁２６は、連通部２０ｃの流路の開閉を切り替えることができる。第２弁２８は、圧力調整部２２と調整室２４とを連通させる連通部２０ｂに設けられる。第２弁２８は、連通部２０ｂの流路の開閉を切り替えることができる。
電池パック１２には、パック内空間３２と外部空間とを連通させる送出口５２が形成される。送出口５２は、例えば、電池パック１２における連通部２０ｃが接続される側面とは反対側の側面に形成される。なお、電池パック１２と連通部２０ｃとの間、または、電池パック１２と送出口５２との間などには、電池パック１２の気密性を向上させるために、シール部材が設けられてもよい。第３弁３０は、送出口５２に設けられる。第３弁３０は、送出口５２の開閉を切り替えることができる。
第３弁３０が開状態となると、パック内空間３２は、外部空間と繋がる。第１弁２６と第３弁３０との両方が閉状態となると、パック内空間３２は、密閉される。第１弁２６が開状態となると、パック内空間３２は、連通部２０ｃを通じて調整室内空間５０と繋がる。第１弁２６と第２弁２８との両方が閉状態となると、調整室内空間５０は、密閉される。第２弁２８が開状態となると、調整室内空間５０は、連通部２０ｂを通じて圧力調整部２２と繋がる。
電池パック１２内には、パック内温度検出部６０、パック内湿度検出部６２およびパック内気圧検出部６４が設けられる。パック内温度検出部６０は、電池パック１２内の空気の温度を示すパック内温度を検出する。パック内湿度検出部６２は、電池パック１２内の空気の湿度を示すパック内湿度を検出する。パック内気圧検出部６４は、電池パック１２内の空気の圧力を示すパック内気圧を検出する。
車両１には、電池パック１２の外部において、外気温検出部７０、外気湿度検出部７２および外気圧検出部７４が設けられる。外気温検出部７０は、外気温を検出する。外気湿度検出部７２は、外気の湿度を検出する。外気圧検出部７４は、外気圧を検出する。
調整室２４内には、調整室内温度検出部８０、調整室内湿度検出部８２および調整室内圧力検出部８４が設けられる。調整室内温度検出部８０は、調整室２４内の空気の温度を示す調整室内温度を検出する。調整室内湿度検出部８２は、調整室２４内の空気の湿度を示す調整室内湿度を検出する。調整室内圧力検出部８４は、調整室２４内の空気の圧力を示す調整室内気圧を検出する。
空調装置１４の吹出口４４には、送風温度検出部９０および送風湿度検出部９２が設けられる。送風温度検出部９０は、吹出口４４から送出される空気の温度を示す送風温度を検出する。送風湿度検出部９２は、吹出口４４から送出される空気の湿度を示す送風湿度を検出する。なお、パック内湿度、外気の湿度、調整室内湿度および送風湿度は、相対湿度である。
連通管２０ｂにおける圧力調整部２２と第２弁２８との間には、送風圧力検出部９４が設けられる。送風圧力検出部９４は、吹出口４４から送出されて圧力調整部２２を通過した空気の圧力を示す送風圧力を検出する。
制御部１６は、中央処理装置、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路から構成される。制御部１６は、上述した各種の検出部で検出された検出値、すなわち、各部の温度、湿度または圧力などの空気の状態を示すデータを取得する。制御部１５は、これら取得した検出値に基づいて、電池パック１２内の空気の状態の調整を行う。
例えば、パック内湿度が外気の湿度より高い場合、電池パック１２内に結露が生じるおそれがある。結露は、電池モジュール１０における絶縁抵抗の低下の原因となる。絶縁抵抗が低下して回路が短絡されると、電池モジュール１０または電池パック１２は、過熱による損傷あるいは劣化の促進のおそれがある。
そこで、制御部１６は、パック内湿度が外気の湿度以下となるように、空調装置１４、圧力調整部２２、第１弁２６、第２弁２８および第３弁３０を制御する。後に詳述するが、制御部１６は、乾燥した空気を空調装置１４から電池パック１２に送るように各部を制御することで、電池パック１２内を除湿する。
また、例えば、パック内気圧と外気圧との圧力差が大きくなると、電池パック１２のシール部材にかかる応力が大きくなって、シール部材の損傷あるいは劣化の促進のおそれがある。シール部材が損傷あるいは劣化すると、電池パック１２の気密性能が低下するおそれがある。
そこで、制御部１６は、パック内気圧と外気圧とが等しくなるように、空調装置１４、圧力調整部２２、第１弁２６、第２弁２８および第３弁３０を制御する。後に詳述するが、制御部１６は、パック内気圧が外気圧より低ければ、空調装置１４から電池パック１２に空気を送ることで電池パック１２内を加圧させる。また、制御部１６は、パック内気圧が外気圧より高ければ、電池パック１２内の空気を外部に送出することで電池パック１２内を減圧させる。
図２は、制御部１６の動作の概要を説明するフローチャートである。制御部１６は、所定制御周期で訪れるメインの割込みタイミングごとに、図２で示すメインの一連の処理を行う。
まず、制御部１６は、各種の検出部の検出値を取得する（Ｓ１０）。具体的には、制御部１６は、パック内温度、パック内湿度、パック内気圧、外気温、外気の湿度、外気圧、調整室内温度、調整室内湿度、調整室内気圧、送風温度、送風湿度および送風圧力の最新値を取得する。なお、制御部１６は、電池モジュール１０自体の温度を検出する不図示の検出部から電池モジュール１０の温度を取得してもよい。
次に、制御部１６は、パック内湿度の目標値である目標パック内湿度を導出する目標パック内湿度導出処理を行う（Ｓ１１）。目標パック内湿度導出処理については、後に詳述する。目標パック内湿度は、後述するが、少なくとも外気の湿度以下とされ、電池パック１２内の空気の状態を調整する際に利用される。
次に、制御部１６は、パック内湿度が外気の湿度以下であるか否かを判断する（Ｓ１２）。パック内湿度が外気の湿度を超える場合（Ｓ１２におけるＮＯ）、制御部１６は、電池パック１２内を除湿する除湿処理を行う（Ｓ１３）。除湿処理については、後に詳述する。
また、パック内湿度が外気の湿度以下である場合（Ｓ１２におけるＹＥＳ）、制御部１６は、外気圧が、パック内気圧に所定値αを加算した値よりも大きいか否かを判断する（Ｓ１４）。所定値αは、パック内気圧と外気圧とが大凡等しいとみなせる程度の誤差の絶対値を示し、予め設定される。
外気圧が、パック内気圧に所定値αを加算した値よりも大きい場合（Ｓ１４におけるＹＥＳ）、制御部１６は、パック内気圧を増加させる加圧処理を行う（Ｓ１５）。加圧処理については、後に詳述する。
また、外気圧が、パック内気圧に所定値αを加算した値以下の場合（Ｓ１４におけるＮＯ）、制御部１６は、外気圧が、パック内気圧に所定値αを減算した値よりも小さいか否かを判断する（Ｓ１６）。
外気圧が、パック内気圧に所定値αを減算した値よりも小さい場合（Ｓ１６におけるＹＥＳ）、制御部１６は、パック内湿度が、ステップＳ１１で導出された目標パック内湿度以下であるか否かを判断する（Ｓ１７）。
パック内湿度が目標パック内湿度以下である場合（Ｓ１７におけるＹＥＳ）、制御部１６は、パック内気圧を減少させる減圧処理を行う（Ｓ１８）。減圧処理については、後に詳述する。
パック内湿度が目標パック内湿度より高い場合（Ｓ１７におけるＮＯ）、制御部１６は、パック内気圧を減圧する前に予め電池パック１２内を除湿するプレ除湿処理を行う（Ｓ１９）。
ここで、パック内気圧を減圧させると、減圧に伴ってパック内温度が低下し、見かけ上、パック内湿度が上昇することがある。仮に、パック内湿度が目標パック内湿度より高い状態でパック内気圧を減圧させると、減圧後のパック内湿度が外気の湿度より高くなるおそれがある。そこで、制御部１６は、減圧処理を行う前に、パック内湿度が目標パック内湿度以下となるように予めプレ除湿処理を行う。これにより、制御部１６は、プレ除湿処理後の次のメインの割込みタイミングで減圧処理が行われても、電池パック１２内の結露の発生を防止できる。プレ除湿処理については、後に詳述する。
また、外気圧が、パック内気圧に所定値αを減算した値以上の場合（Ｓ１６におけるＮＯ）、制御部１６は、外気温がパック内気温より小さいか否かを判断する（Ｓ２０）。
外気温がパック内気温より小さい場合（Ｓ２０におけるＹＥＳ）、制御部１６は、外気温が相対的に低いときに行う処理である外気低温時処理を行う（Ｓ２１）。
ここで、電池パック１２の内面付近の空気は、電池パック１２を通じて外気と熱交換され易い。例えば、夜間のように外気温がパック内温度よりも低くなると、電池パック１２の内面付近の空気が外気によって冷却され、電池パック１２の内面に結露が生じるおそれがある。そこで、制御部１６は、外気低温時処理を行うことで、パック内湿度を、電池パック１２内の空気が外気によって冷却されたとしても結露が生じない湿度にさせる。これにより、制御部１６は、外気温が低くなっても電池パック１２内の結露を未然に防止できる。外気低温時処理については、後に詳述する。
外気温がパック内気温以上である場合（Ｓ２０におけるＮＯ）、制御部１６は、一連の処理を終了し、次のメインの割込みタイミングとなるまで待機する。この場合、電池パック１２内の空気は、パック内湿度が外気の湿度以下であり、かつ、パック内気圧と外気圧とが大凡等しい状態に維持されている。
図３は、目標パック内湿度導出処理（Ｓ１１）の流れを説明するフローチャートである。目標パック内湿度導出処理において、制御部１６は、電池パック１２内の空気が外気温と同等の温度となっても、電池パック１２内の空気中の水蒸気が結露しないようなパック内湿度を、目標パック内湿度として導出する。
まず、制御部１６は、パック内温度の目標値である目標パック内温度を設定する（Ｓ３０）。例えば、制御部１６は、電池モジュール１０の温度および電池モジュール１０の動作温度範囲に基づいて目標パック内温度を設定する。電池モジュール１０の動作温度範囲は、例えば、２０℃～４０℃などとされるが、具体的な値は電池モジュール１０の種類などによって任意に設定することができる。制御部１６は、電池モジュール１０の現在の温度が動作温度範囲内であれば、電池モジュール１０の現在の温度を目標パック内温度としてもよい。また、制御部１６は、現在の電池モジュール１０の温度が動作温度範囲の上限値を上回る、または、下限値を下回るようであれば、動作温度範囲の中央値などを目標パック内温度としてもよい。なお、目標パック内温度は、例示した方法に限らず、任意の方法によって導出されてもよい。
次に、制御部１６は、電池パック１２内の現在の空気の温度が外気温となったときに結露すると仮定して露点温度を導出する（Ｓ３１）。具体的には、制御部１６は、取得した現在の外気温を露点温度とする。
次に、制御部１６は、露点温度に基づいて、結露の有無の境界となる絶対湿度を示す境界絶対湿度を導出する（Ｓ３２）。なお、ここでの絶対湿度は、重量絶対湿度（ｇ／ｋｇ）を示す。
次に、制御部１６は、ステップＳ３２で導出された境界絶対湿度と、ステップＳ３０で設定された目標パック内温度とに基づいて、結露の有無の境界となる相対湿度を示す境界相対湿度を導出する（Ｓ３３）。つまり、仮に、電池パック１２内の空気の状態が、目標パック内温度であり、かつ、境界相対湿度であるとして、その空気が外気温まで下がると、結露が生じ始めるはずである。そうすると、この境界相対湿度より目標パック内湿度を低く設定すれば、電池パック１２内の空気が外気温まで下がっても結露を防止することができる。
そこで、制御部１６は、ステップＳ３３で導出された境界相対湿度に基づいて、目標パック内湿度を導出する（Ｓ３４）。例えば、制御部１６は、境界相対湿度に所定値を減算して目標パック内湿度を導出する。所定値は、定数であってもよいし、目標パック内温度などに従って変えられる変数であってもよい。
図４は、除湿処理（Ｓ１３）の流れを説明するフローチャートである。除湿処理が行われる前、第１弁２６、第２弁２８および第３弁３０は、すべて閉状態となっている。
制御部１６は、まず、送風温度の目標値である目標送風温度を設定する（Ｓ４０）。例えば、制御部１６は、目標パック内湿度導出処理（Ｓ１１）の導出過程で設定された目標パック内温度を目標送風温度とする。
次に、制御部１６は、送風湿度の目標値である目標送風湿度を設定する（Ｓ４１）。例えば、制御部１６は、目標パック内湿度導出処理（Ｓ１１）で導出された目標パック内湿度を目標送風湿度とする。
次に、制御部１６は、送風圧力の目標値である目標送風圧力を設定する（Ｓ４２）。例えば、制御部１６は、外気圧に所定値を加算して目標送風圧力とする。つまり、目標送風圧力は、外気圧より高い値とされる。
次に、制御部１６は、空調装置１４の吹出口４４からの送風を開始させるとともに、圧力調整部２２に加圧を開始させる（Ｓ４３）。この際、制御部１６は、送風温度が目標送風温度とされるとともに、送風湿度が目標送風湿度とされる空気を空調装置１４に送出させる。また、制御部１６は、送風圧力が目標送風圧力となるように圧力調整部２２を動作させる。
次に、制御部１６は、送風圧力が目標送風圧力以上となったか否かを判断する（Ｓ４４）。送風圧力が目標送風圧力以上となっていない場合（Ｓ４４）、制御部１６は、加圧を開始した時点から所定時間が経過したか否かを判断する（Ｓ４５）。所定時間が経過していない場合（Ｓ４５におけるＮＯ）、制御部１６は、ステップＳ４４の処理に戻る。所定時間が経過した場合（Ｓ４５におけるＹＥＳ）、制御部１６は、タイムアウトとみなしてステップＳ４６の処理に進む。そして、制御部１６は、空調装置１４に送風を終了させるとともに、圧力調整部２２に加圧を終了させ（Ｓ４６）、除湿処理を終了する。
送風圧力が目標送風圧力以上となった場合（Ｓ４４におけるＹＥＳ）、制御部１６は、第１弁２６、第２弁２８および第３弁３０をすべて開状態にさせる（Ｓ４７）。そうすると、圧力調整部２２から送出された空気は、圧力が外気圧より高いため、調整室２４および電池パック１２を通過して外部空間に移動する。この際、調整室内空間５０の空気およびパック内空間３２の空気は、圧縮調整部２２から送出された空気によって置換される。空調装置１４から送られる乾いた空気でパック内空間３２の空気が置換されるため、パック内湿度が目標パック内湿度に近づいていく。
各弁を開状態とさせた後、制御部１６は、パック内温度が目標パック内温度に一致したか否かを判断する（Ｓ４８）。
パック内温度が目標パック内温度に一致していない場合（Ｓ４８におけるＮＯ）、制御部１６は、第１弁２６、第２弁２８および第３弁３０のすべてを開状態とした時点から所定時間が経過したか否かを判断する（Ｓ４９）。所定時間が経過していない場合（Ｓ４９におけるＮＯ）、制御部１６は、ステップＳ４８の処理に戻る。所定時間が経過した場合（Ｓ４９におけるＹＥＳ）、制御部１６は、タイムアウトとみなしてステップＳ５０の処理に進む。そして、制御部１６は、第１弁２６、第２弁２８および第３弁３０のすべてを閉状態とさせる（Ｓ５０）。その後、制御部１６は、空調装置１４に送風を終了させるとともに、圧力調整部２２に加圧を終了させ（Ｓ４６）、除湿処理を終了する。
パック内温度が目標パック内温度に一致した場合（Ｓ４８におけるＹＥＳ）、制御部１６は、パック内湿度が目標パック内湿度に一致したか否かを判断する（Ｓ５１）。
パック内湿度が目標パック内湿度に一致していない場合（Ｓ５１におけるＮＯ）、制御部１６は、第１弁２６、第２弁２８および第３弁３０のすべてを開状態とした時点から所定時間が経過したか否かを判断する（Ｓ５２）。なお、ステップＳ５２の所定時間は、ステップＳ４９の所定時間と同じ時間とされてもよいし、ステップＳ４９の所定時間より長い時間とされてもよい。所定時間が経過していない場合（Ｓ５２におけるＮＯ）、制御部１６は、ステップＳ５１の処理に戻る。所定時間が経過した場合（Ｓ５２におけるＹＥＳ）、制御部１６は、タイムアウトとみなしステップＳ５０の処理に進む。
パック内湿度が目標パック内湿度に一致した場合（Ｓ５１におけるＹＥＳＳ）、制御部１６は、その時点で第１弁２６、第２弁２８および第３弁３０をすべて閉状態とさせる（Ｓ５０）。これにより、パック内湿度が目標パック内湿度に維持される。そして、制御部１６は、空調装置１４に送風を終了させるとともに、圧力調整部２２に加圧を終了させ（Ｓ４６）、除湿処理を終了する。
なお、ステップＳ５２で所定時間が経過して除湿処理が終了された場合、パック内湿度が目標パック内湿度に一致していない可能性がある。しかし、図４のメインの処理を繰り返し実行することで、パック内湿度を目標パック内湿度に次第に近づけることができる。
図５は、加圧処理（Ｓ１５）の流れを説明するフローチャートである。加圧処理の概要を説明すると、制御部１６は、まず、調整室内空間５０とパック内空間３２とが仕切られて繋がっていない状態において、調整室内空間５０の空気の状態を調整させる。その後、制御部１６は、調整室内空間５０とパック内空間３２とを繋げる。そうすると、調整室内空間５０の空気の状態とパック内空間３２の空気の状態とが混合される。そして、制御部１６は、空気が十分に混合された後に、調整室内空間５０とパック内空間３２とを再び仕切る。これにより、パック内空間３２の空気の状態が所望の状態とされる。以下、加圧処理を詳細に説明する。
まず、制御部１６は、調整室内空間５０にかかる調整を実行する前に、調整を実行するために必要な各種の調整条件を導出する調整条件導出処理を行う（Ｓ６０）。調整条件の一例としては、例えば、送風温度、送風湿度または送風圧力の各々の目標値などがある。調整条件導出処理については、後に詳述する。
次に、制御部１６は、導出された調整条件に従った調整を実行する調整実行処理を行う（Ｓ６１）。調整実行処理では、空調装置１４から空気を実際に送出させて、上記の概要の順序で調整を実行する。調整実行処理については、後に詳述する。
図６は、調整条件導出処理（Ｓ６０）の流れを説明するフローチャートである。以後、調整室内空間５０とパック内空間３２とが繋がった形態、換言すると、第１弁２６が開状態であり、かつ、第２弁２８および第３弁３０が閉状態である形態を、開通形態と呼ぶ場合がある。また、開通形態の空気の温度、湿度および圧力を、それぞれ、開通温度、開通湿度および開通気圧と呼ぶ場合がある。
制御部１６は、まず、開通気圧の目標値である目標開通気圧、および、開通温度の目標値である目標開通温度を導出する（Ｓ７０）。
ここで、最終的なパック内気圧は、外気圧に一致させたい。すなわち、パック内気圧の目標値である目標パック内気圧は、外気圧と等しい。また、開通形態からパック内空間３２と調整室内空間５０とを分離した際、分離後のパック内気圧は、分離前の開通気圧から変わらない。そこで、制御部１６は、外気圧を目標開通気圧とする。
また、開通形態からパック内空間３２と調整室内空間５０とを分離した際、分離後のパック内温度は、分離前の開通温度から変わらない。そこで、制御部１６は、先の目標パック内湿度導出処理（Ｓ１１）の導出過程で設定された目標パック内温度を目標開通温度とする。
次に、制御部１６は、調整室内気圧の目標値である目標調整室内気圧、および、調整室内温度の目標値である目標調整室内温度を導出する（Ｓ７１）。
ここで、開通形態の空間の空気の体積Ｖｉは、連通部２０ｃ内の空気の体積を省略すると、以下の式（１）で示すように、パック内空間３２の空気の体積ＶＢと調整室内空間５０の空気の体積ＶＤとを加算した値となる。
Ｖｉ＝ＶＢ＋ＶＤ ・・・（１）
また、目標開通気圧をＰｉ、目標開通温度をＴｉ、目標調整室内気圧をＰＤ２、目標調整室内温度をＴＤ２とする。調整室２４単独から開通形態に切り替わる際、以下の式（２）で示すボイルシャルルの法則が成り立つ。式（２）の左辺は、開通形態での空気の状態を示す。式（２）の右辺は、調整室２４単独での空気の状態を示す。
Ｐｉ×Ｖｉ／Ｔｉ＝ＰＤ２×ＶＤ／ＴＤ２ ・・・（２）
式（２）に式（１）を代入して整理すると、以下の式（３）が導出される。
Ｐｉ／Ｔｉ×（ＶＢ＋ＶＤ）／ＶＤ＝ＰＤ２／ＴＤ２ ・・・（３）
上述のように、外気圧を目標開通気圧Ｐｉとし、目標パック内温度を目標開通温度とするため、式（３）の左辺は定数となる。そうすると、制御部１６は、式（３）の関係を満たすような、目標調整室内気圧ＰＤ２および目標調整室内温度ＴＤ２を導出すればよい。
目標調整室内気圧ＰＤ２は、送風圧力によって調整されるため、圧力調整部２２で出力可能な圧力の範囲に依存する。このため、制御部１６は、圧力調整部２２の圧力範囲内における任意の圧力を目標調整室内気圧ＰＤ２に決定する。例えば、制御部１６は、外気圧が、圧力調整部２２の圧力範囲内に収まっていれば、外気圧を目標調整室内気圧ＰＤ２とする。また、制御部１６は、外気圧が、圧力調整２２の圧力範囲内に収まっていなければ、圧力範囲内における外気圧に最も近い圧力を、目標調整室内気圧ＰＤ２とする。そして、制御部１６は、決定した目標調整室内気圧ＰＤ２と式（３）とに基づいて目標調整室内温度ＴＤ２を決定する。
次に、制御部１６は、送風圧力の目標値である目標送風圧力、および、送風温度の目標値である目標送風温度を導出する（Ｓ７２）。例えば、制御部１６は、目標調整室内気圧ＰＤ２を目標送風圧力とし、目標調整室内温度ＴＤ２を目標送風温度とする。
なお、制御部１６は、目標調整室内温度ＴＤ２と現在の調整室内温度とに基づいて目標送風温度を導出してもよい。例えば、制御部１６は、目標調整室内温度ＴＤ２が現在の調整室内温度より低い場合、目標送風温度を目標調整室内温度ＴＤ２よりも低く設定することで、調整室内温度を早期に目標調整室内温度ＴＤ２に到達させるようにしてもよい。
次に、制御部１６は、開通湿度の目標値である目標開通湿度を導出する（Ｓ７３）。ここで、開通形態からパック内空間３２と調整室内空間５０とを分離した際、分離後のパック内湿度は、分離前の開通湿度から変わらない。そこで、制御部１６は、目標パック内湿度導出処理（Ｓ１１）で導出された目標パック内湿度を目標開通湿度とする。
次に、制御部１６は、調整室内湿度の目標値である目標調整室内湿度を導出する（Ｓ７４）。
ここで、開通形態での空気中の水蒸気量は、パック内空間３２と調整室内空間５０とが分離されていたときのパック内空間３２での空気中の水蒸気量と、調整室内空間５０での空気中の水蒸気量とを合計した合計水蒸気量と等しい。例えば、パック内空間３２の空気の体積と調整室内空間５０の空気の体積とが等しいと仮定する。そうすると、開通形態での目標の絶対湿度ｈｉ、パック内空間３２での現在の絶対湿度ｈＢ、および、調整室内空間５０での目標の絶対湿度ｈＤの間には、以下の式（４）で示す関係式が導出される。なお、式（４）における左辺は、開通形態でのパック内空間３２部分の絶対湿度ｈｉと、開通形態での調整室内空間５０部分の絶対湿度ｈｉを加算したものである。
ｈｉ＋ｈｉ＝ｈＢ＋ｈＤ・・・（４）
そこで、制御部１６は、目標開通湿度および目標開通温度から開通形態での目標の絶対湿度ｈｉを導出する。また、制御部１６は、現在のパック内湿度および現在のパック内温度からパック内空間３２での現在の絶対湿度ｈＢを導出する。そして、制御部１６は、開通形態での目標の絶対湿度ｈｉおよびパック内空間３２での現在の絶対湿度ｈＢを式（４）に適用して、調整室内空間５０での目標の絶対湿度ｈＤを導出する。その後、制御部１６は、調整室内空間５０での目標の絶対湿度ｈＤ、および、目標調整室内温度から、目標調整室内湿度を導出する。
次に、制御部１６は、送風湿度の目標値である目標送風湿度を導出し（Ｓ７５）、調整条件導出処理を終了する。例えば、制御部１６は、目標調整室内湿度を目標送風湿度とする。
なお、制御部１６は、目標調整室内湿度と現在の調整室内湿度とに基づいて目標送風湿度を導出してもよい。例えば、制御部１６は、目標調整室内湿度が現在の調整室内湿度より低い場合、目標送風湿度を目標調整室内湿度よりも低く設定することで、調整室内湿度を早期に目標調整室内湿度に到達させるようにしてもよい。
図７は、調整実行処理（Ｓ６１）の流れを説明するフローチャートである。調整実行処理が行われる前、第１弁２６、第２弁２８および第３弁３０は、すべて閉状態となっている。
まず、制御部１６は、第２弁２８を開状態にさせる（Ｓ８０）。次に、制御部１６は、空調装置１４の吹出口４４からの送風を開始させるとともに、圧力調整部２２に加圧を開始させる（Ｓ８１）。この際、制御部１６は、送風温度が、調整条件導出処理で決定された目標送風温度とされるとともに、送風湿度が、調整条件導出処理で決定された目標送風湿度とされる空気を空調装置１４に送出される。また、制御部１６は、送風圧力が、調整条件導出処理で決定された目標送風圧力となるように圧力調整部２２を動作させる。第２弁２８が開状態であり、第１弁２６が閉状態であるため、調整室２４内の空気の状態は、圧力調整部２２を通過した空気によって調整される。
次に、制御部１６は、調整室２４内の空気の状態の調整が完了したか否かを判断する（Ｓ８２）。例えば、制御部１６は、調整室内温度が目標調整室内温度と一致し、調整室内湿度が目標調整室内湿度と一致し、かつ、調整室内気圧が目標調整室内気圧と一致した場合、調整室２４にかかる調整が完了したと判断する。なお、温度、湿度および気圧のすべてが一致する態様に限らず、少なくとも温度、湿度および気圧のいずれかが一致した場合に、調整室２４にかかる調整が完了したと判断されてもよい。
調整室２４にかかる調整が完了した場合（Ｓ８２におけるＹＥＳ）、制御部１６は、ステップＳ８４の処理に進む。調整室２４にかかる調整が完了していない場合（Ｓ８２におけるＮＯ）、制御部１６は、空調装置１４における送風を開始してから所定時間が経過したか否かを判断する（Ｓ８３）。所定時間が経過していない場合（Ｓ８３におけるＮＯ）、制御部１６は、ステップＳ８２の処理に戻る。所定時間が経過した場合（Ｓ８３におけるＹＥＳ）、制御部１６は、タイムアウトとみなしてステップＳ８４の処理に進む。
ステップＳ８４において、制御部１６は、空調装置１４からの送風を終了させるとともに、圧力調整部２２での加圧を終了させる（Ｓ８４）。そして、制御部１６は、第２弁２８を閉状態にさせる（Ｓ８５）。
次に、制御部１６は、第１弁２６を閉状態から開状態に変化させる（Ｓ８６）。これにより、調整室内空間５０およびパック内空間３２は開通形態となり、調整室２４内の空気と電池パック１２内の空気とが混合される。
開通形態とされた後、制御部１６は、パック内気圧が外気圧に一致したか否かを判断する（Ｓ８７）。パック内気圧が外気圧に一致していない場合（Ｓ８７におけるＮＯ）、制御部１６は、第１弁２６を開状態にさせた時点から所定時間が経過したか否かを判断する（Ｓ８８）。所定時間が経過していない場合（Ｓ８８におけるＮＯ）、制御部１６は、ステップＳ８７の処理に戻る。所定時間が経過した場合（Ｓ８８におけるＹＥＳ）、制御部１６は、タイムアウトとみなして第１弁２６を閉状態にさせ（Ｓ８９）、調整実行処理を終了する。
パック内気圧が外気圧に一致した場合（Ｓ８７におけるＹＥＳ）、制御部１６は、パック内湿度が目標パック内湿度に一致したか否かを判断する（Ｓ９０）。パック内湿度が目標パック内湿度に一致した場合（Ｓ９０におけるＹＥＳ）、制御部１６は、その時点で第１弁２６を閉状態にさせ（Ｓ８９）、調整実行処理を終了する。
パック内湿度が目標パック内湿度に一致していない場合（Ｓ９０におけるＮＯ）、制御部１６は、第１弁２６を開状態にさせた時点から所定時間が経過したか否かを判断する（Ｓ９１）。なお、ステップＳ９１の所定時間は、ステップＳ８８の所定時間と同じ時間とされてもよいし、ステップＳ８８の所定時間より長い時間とされてもよい。所定時間が経過していない場合（Ｓ９１におけるＮＯ）、制御部１６は、ステップＳ９０の処理に戻る。所定時間が経過した場合（Ｓ９１におけるＹＥＳ）、制御部１６は、タイムアウトとみなして第１弁２６を閉状態にさせ（Ｓ８９）、調整実行処理を終了する。
なお、ステップＳ８８で所定時間が経過して調整実行処理が終了された場合、パック内気圧が外気圧に一致していない可能性がある。また、ステップＳ９１で所定時間が経過して調整実行処理が終了された場合、パック内湿度が目標パック内湿度に一致していない可能性がある。しかし、図４のメインの処理を繰り返し実行することで、パック内気圧を外気圧に次第に近づけることができるとともに、パック内湿度を目標パック内湿度に次第に近づけることができる。
図８は、減圧処理（Ｓ１８）の流れを説明するフローチャートである。減圧処理が行われる前、第１弁２６、第２弁２８および第３弁３０は、すべて閉状態となっている。また、減圧処理が行われる前、パック内気圧は、外気圧より高くなっている。
制御部１６は、まず、第３弁３０を開状態にさせる（Ｓ１００）。そうすると、電池パック１２内の空気の一部は、送出口５２を通じて、電池パック１２内より圧力が低い外部空間に向かって移動する。これにより、パック内気圧は、自然と減圧されて外気圧に近づく。
制御部１６は、パック内気圧が外気圧に一致したか否かを判断する（Ｓ１１０）。パック内気圧が外気圧に一致した場合（Ｓ１１０におけるＹＥＳ）、制御部１６は、その時点で第３弁３０を閉状態にさせ（Ｓ１２０）、減圧処理を終了する。
パック内気圧が外気圧に一致していない場合（Ｓ１１０におけるＮＯ）、制御部１６は、第３弁３０を開状態にさせた時点から所定時間が経過したか否かを判断する（Ｓ１３０）。所定時間が経過していない場合（Ｓ１３０におけるＮＯ）、制御部１６は、ステップＳ１１０の処理に戻る。所定時間が経過した場合（Ｓ１３０におけるＹＥＳ）、制御部１６は、タイムアウトとみなして第３弁３０を閉状態にさせ（Ｓ１２０）、減圧処理を終了する。
図９は、プレ除湿処理（Ｓ１９）の流れを説明するフローチャートである。プレ除湿処理（Ｓ１９）については、基本的には加圧処理（Ｓ１５）と同様の流れで行われる。つまり、制御部１６は、プレ除湿処理において、調整条件導出処理（Ｓ６０）を行い、その後、調整実行処理（Ｓ６１）を行う。このため、重複説明を避けるために、詳細な説明は省略する。なお、プレ除湿処理では、調整条件導出処理で導出される各種の調整条件の具体的な値が加圧処理と異なることがある。
図１０は、外気低温時処理（Ｓ２１）の流れを説明するフローチャートである。外気低温時処理（Ｓ２１）については、基本的には加圧処理（Ｓ１５）と同様の流れで行われる。つまり、制御部１６は、外気低温時処理において、調整条件導出処理（Ｓ６０）を行い、その後、調整実行処理（Ｓ６１）を行う。このため、重複説明を避けるために、詳細な説明は省略する。なお、外気低温時処理では、調整条件導出処理で導出される各種の調整条件の具体的な値が加圧処理と異なることがある。
以上のように、本実施形態に係る車両１の制御部１６は、電池パック１２の内部の湿度が外気の湿度以下となるように空調装置１４を制御する。このため、本実施形態の車両１では、電池パック１２内の空気の状態の一例である湿度を調整することができる。その結果、本実施形態の車両１では、電池パック１２内の結露を防止することができ、電池モジュール１０または電池パック１２の損傷あるいは劣化の促進を抑えることが可能となる。
また、本実施形態に係る車両１の制御部１６は、電池パック１２の内部の気圧と外気圧とが等しくなるように空調装置１４および圧力調整部２２を制御する。このため、本実施形態の車両１では、電池パック１２内の空気の状態の一例である気圧を調整することができる。その結果、本実施形態の車両１では、例えば、電池パック１２のシール部材の損傷あるいは劣化の促進を抑えることができ、電池モジュール１０および電池パック１２を長期に亘って使用可能となる。
また、本実施形態に係る車両１では、連通部２０を通じた空気の流通経路の途中に調整室２４が設けられている。調整室２４内には、空気の流れを妨げるおそれのある電池モジュール１０のような部材が配置されていない。このため、本実施形態の車両１では、調整室２４内の空気の状態を、任意の状態に的確に調整することができる。そして、本実施形態の車両１では、調整室２４内の空気の状態が電池パック１２内の空気の状態に反映されるため、電池パック１２内の空気の状態を的確に調整することが可能となる。
なお、本実施形態の車両１では、調整室２４が設けられているため、仮に、電池モジュール１０からガスが発生したとしても、発生したガスを調整室２４に閉じ込め、発生したガスの外部空間への送出を防止することも可能となる。
図１１は、一変形例に係る車両１００の構成を示す概略図である。車両１００は、空調装置１４に代えて空調装置１１４を有する。空調装置１１４は、温度調整部４２および送風温度検出部９０が省略されている点において空調装置１４と異なる。
空調装置１１４は、例えば、チラーなどである。空調装置１１４の湿度調整部４０は、取得した空気の温度を露点温度よりも下げることで空気中の水蒸気量を強制的に減少させて所望の湿度の空気を生成する。このため、空調装置１１４の吹出口４４から送出される空気の温度は、所望の温度より低くなっている。
車両１００では、連通部２０ａに温度調整部１４２が設けられる。温度調整部１４２は、例えば、ヒータである。温度調整部１４２は、吹出口４４から送出された空気を加熱して、所望の送風温度とすることができる。送風温度検出部９０は、連通部２０ａにおける温度調整部１４２と圧力調整部２２との間に設けられる。送風温度検出部９０は、温度調整部１４２で加熱された空気の温度、すなわち、送風温度を検出する。
車両１００の制御部１６は、上記実施形態の車両１と同様に、電池パック１２の内部の湿度が外気の湿度以下となるように空調装置１１４を制御する。このため、車両１００では、車両１と同様に、電池パック１２内の空気の状態の一例である湿度を調整することができる。
また、車両１００の制御部１６は、上記実施形態の車両１と同様に、電池パック１２の内部の気圧と外気圧とが等しくなるように空調装置１１４および圧力調整部２２を制御する。このため、車両１００では、車両１と同様に、電池パック１２内の空気の状態の一例である気圧を調整することができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、上記実施形態および変形例では、パック内湿度を外気の湿度以下にさせるとともに、パック内気圧と外気圧とを等しくさせるようにしていた。しかし、制御部１６は、パック内湿度を外気の湿度以下にさせる制御を行い、パック内気圧と外気圧とを等しくさせる制御を省略してもよい。また、制御部１６は、パック内気圧と外気圧とを等しくさせる制御を行い、パック内湿度を外気の湿度以下にさせる制御を省略してもよい。
また、上記実施形態および変形例では、調整室２４が設けられていた。しかし、調整室２４は、省略されてもよい。この場合、制御部１６は、電池パック１２内の空気の状態を直接的に調整してもよい。ただし、調整室２４を設ける態様の方が、上述のように、電池パック１２内の空気の状態をより的確に調整することができる。
１、１００ 車両
１０ 電池モジュール
１２ 電池パック
１４、１１４ 空調装置
１６ 制御部
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ 連通部
２２ 圧力調整部
２４ 調整室
４４ 吹出口
５０ 調整室内空間
６２ パック内湿度検出部
６４ パック内気圧検出部
７２ 外気湿度検出部
７４ 外気圧検出部

Claims (3)

  1. 電池モジュールが収容された電池パックと、
    空気の湿度を調整して送出する空調装置と、
    前記空調装置の吹出口と前記電池パックの内部とを連通させる連通部と、
    前記電池パックの内部の湿度を検出するパック内湿度検出部と、
    外気の湿度を検出する外気湿度検出部と、
    前記電池パックの内部の湿度が外気の湿度以下となるように前記空調装置を制御する制御部と、
    を備える車両。
  2. 電池モジュールが収容された電池パックと、
    空気を送出する空調装置と、
    前記空調装置の吹出口と前記電池パックの内部とを連通させる連通部と、
    前記連通部による空気の流通経路に設けられ、前記連通部を流通する空気の圧力を変更可能な圧力調整部と、
    前記電池パックの内部の気圧を検出するパック内気圧検出部と、
    外気圧を検出する外気圧検出部と、
    前記電池パックの内部の気圧と外気圧とが等しくなるように前記空調装置および前記圧力調整部を制御する制御部と、
    を備える車両。
  3. 前記連通部を通じた空気の流通経路の途中に位置し、前記連通部よりも空気が流通する断面積が大きい空間が形成された調整室を備える請求項１または２に記載の車両。
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