JP4126726B2 - 電気自動車用電池の冷却装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車の駆動源である２次組電池を冷却するための電気自動車用電池の冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車の蓄電池として、鉛電池の他、ニッケルカドミウム電池等のニッケル系電池や、リチウムイオン電池等のリチウム系電池の採用が進められているが、かかる蓄電池は、放電時や充電時に発熱反応をともなうことから、走行中に冷却する必要がある。
【０００３】
この種の電気自動車用電池の冷却装置としては、従来より冷却用ファン（以下、送風機とも言う）を用いたものが知られているが、電池温度の上昇原因となる電池負荷は、その電気自動車がどのような走り方をするのか、すなわち電気自動車の走行環境によって異なり、市街地を走行することが殆どである電気自動車では、電池が高負荷になることは少ない。
したがって、あらゆる走行環境を想定し、これら全ての走行環境に対応するために、つまり、低負荷走行が殆どであっても高負荷で走行する可能性がゼロではないとして、冷却用ファンの能力を最大限に設定しておくことは、ファンの駆動効率の点においても、また冷却用ファンの設置スペースや重量の点においても好ましくない。
【０００４】
このため、電池温度に応じて冷却用ファンの出力デューティ比を制御するものが提案されている。例えば、電池に設けられた温度センサにより電池表面温度を検出し、この電池表面温度が、図６に示すように、第１の所定温度Ｔ１に達したときにファンを駆動し始め、電池表面温度の上昇に応じて直線的にファン出力を増加させ、さらに第２の所定温度Ｔ２に達したときに最大出力でファンを駆動する。これにより、常時最大出力でファンを駆動する場合に比べ、ファンの駆動効率が改善されることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来の電気自動車用電池の冷却装置では、単に電池表面温度を検出するだけであるため、図７に示すように、外気温度が第１の所定温度Ｔ１より高い場合には、温度センサがこれを検知し、冷却用ファンが駆動することになる。この制御は、電池の負荷状態に拘わらず実行されるので、電気自動車が市街地を走行するなどして電池が低負荷状態であっても、冷却用ファンの駆動によって無駄な電力が消費されるという問題があった。
【０００６】
また、外気温度が低い場合においても、例えば電気自動車が走行を続け、図８に示すように、走行終期に電池表面温度が第１の所定温度Ｔ１に達すると、冷却用ファンが駆動し始める。しかしながら、走行を終了して電池の放電が終わると、電池表面温度は瞬時に降下するので、冷却用ファンは駆動を開始してすぐに停止することになり、さほど必要でもない冷却を行うことになって送風機の駆動効率が悪いという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、必要に応じて送風機の出力デューティ比を制御することにより送風機の消費電力を低減できる電気自動車用電池の冷却装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明の電気自動車用電池の冷却装置は、電池が内装される送風ダクトと、前記送風ダクトに冷却風を送風する送風機とを有する電気自動車用電池の冷却装置において、前記電池の温度を検出する電池温センサと、前記電池温センサにより検出された電池温度の変化率を演算する温度変化率演算手段と、前記電池温度の変化率に基づいて前記送風機の送風量を制御する送風機制御手段とをさらに有することを特徴とする。ここで、電池温度の変化率とは、現在の電池温度Ｔi から単位時間τ前の電池温度Ｔi-1 を減じた差温を単位時間で除した値（Ｔi −Ｔi-1 ）／τである。
【０００９】
この請求項１記載の電気自動車用電池の冷却装置では、電池温度の変化率に基づいて送風機の送風量を制御する。つまり、電池温度の時間的微分値を制御要因とし電池温度の絶対値は制御要因として用いないので、送風量の制御が電池温度、ひいては外気温度に影響されることがなくなり、電池にとって必要十分な冷却効果を提供することができる。
【００１０】
特に、電池温度と外気温度とが大きく相違する場合には、電池温度の変化率も大きくなるので、この変化率に基づいて送風量を増加させることにより、効率的に電池温度を許容温度範囲に維持することができる。
【００１１】
また、電池の温度変化はきわめて緩慢な変化であることから、送風機の出力制御のために複雑な制御マップ等を作成する必要はない。したがって、この請求項１記載の電気自動車用電池の冷却装置の実用化が大いに期待できる。
【００１２】
請求項１記載の電気自動車用電池の冷却装置において、送風機制御手段は電池温度の変化率に基づいて、換言すれば電池温度の変化率と何らかの関係をもって、送風機の送風量を制御するが、その具体的内容は特に限定されず、搭載される電気自動車の使用環境等により決定することができる。
【００１８】
請求項１記載の電気自動車用電池の冷却装置において、送風機制御手段による制御内容は種々に改変することができる。例えば、請求項２記載の電気自動車用電池の冷却装置は、前記送風機制御手段は、制御開始時に前記電池温度がその駆動に適した温度である所定温度以上の場合には前記電池温度の変化率に相関させて前記送風機の送風量を増加させる信号を前記送風機に送出し、制御開始時に前記電池温度が前記所定温度より低い場合であって前記電池温度の変化率が０又は正の場合には前記送風機を停止させる信号を前記送風機に送出し、制御開始時に前記電池温度が前記所定温度より低い場合であって前記電池温度の変化率が負の場合には当該変化率の絶対値に相関させて前記送風機の送風量を増加させる信号を前記送風機に送出することを特徴とする。ここで、所定温度は、その電池の駆動に適した温度である。例えば、電気自動車用電池では３０℃前後である。
【００１９】
この請求項２記載の電気自動車用電池の冷却装置では、電池温度の絶対値がこの所定温度（換言すれば最適温度）より高いか低いかをも考慮に入れた制御内容としている。すなわち、電池温度が所定温度以上の場合には、放電中および放電終了後の何れにおいても電池温度は所定温度より高くなるので、電池温度の変化率に相関させて送風機の送風量を増加させ、電池温度を最適な所定温度に降下させる。
具体的には、電池温度の変化率に相関させて、つまり電池温度の変化率が大きい場合には送風機の送風量を増加させ、電池温度の変化率が小さい場合には送風量を減少させる。
例えば、電気自動車が走行し始め電池の放電が開始した場合、電池温度は上昇し始めるので、大きな能力で冷却することが好ましい。請求項２記載の電気自動車用電池の冷却装置によれば、走行開始当初においては電池温度の変化率はプラスに大きくなるので、送風量を増加させて電池を冷却することになる。これにより、それ以後の電池温度の上昇を予め効率的に抑制することができる。
また、電気自動車がそのまま走行を続けると、電池温度は微増状態となり、冷却は必要とするものの、温度上昇ポテンシャルは放電開始時よりも小さくなるので、送風量を減少させることが好ましい。請求項２記載の電気自動車用電池の冷却装置によれば、電池温度の変化率はプラスではあるがその絶対値は小さくなるので、送風量を今までよりも減少させることになる。これにより、不必要な駆動が回避され効率的な冷却を行うことができる。
一方、走行を終了してもそれまでの走行によって電池温度は高くなっているので、大きな能力で冷却することが好ましい。請求項２記載の電気自動車用電池の冷却装置によれば、放電終了時には電池温度は急激に降下し、電池温度の変化率がマイナスに大きくなるので、送風量を増加させて電池を冷却することになる。これにより、電池温度を適切な温度範囲にまで急冷することができる。
放電を終了してある時間が経過すると、電池温度は微減状態となり、適切な温度範囲までの冷却は必要とするものの、温度降下ポテンシャルは放電終了時よりも小さくなるので、送風量を減少させることが好ましい。請求項２記載の電気自動車用電池の冷却装置によれば、電池温度の変化率はマイナスではあるがその絶対値は小さくなるので、送風量を今までよりも減少させることになる。これにより、不必要な駆動が回避され効率的な冷却を行うことができる。
【００２０】
これに対して、電池温度が所定温度より低い場合には、放電開始時、つまり電池温度の変化率が０又は正の場合においては、電池温度は上昇し始めるものの、最適な温度範囲には達していないので、送風機を停止し、電池を最適な温度範囲まで上昇させる。また、放電を続けて電池温度が所定温度よりも高くなったのち、放電を終了した場合には、最適な所定温度まで電池を冷却する必要があるので、電池温度の変化率が負の場合には当該変化率の絶対値に相関させて送風機の送風量を増加させる。
【００２１】
この請求項２記載の電気自動車用電池の冷却装置のように制御することにより、電池温度を適切な温度に維持することができ、電池が良好に駆動するとともに寿命も長くなる。
【００２２】
請求項１乃至２記載の電気自動車用電池の冷却装置では、電池温度の変化率のみ、又は電池温度の変化率と電池の絶対温度とに基づいて送風量の制御が行われるが、請求項３記載の電気自動車用電池の冷却装置は、外気の温度を検出する外気温センサと、前記外気温センサにより検出された外気温度と前記電池温センサにより検出された電池温度との差温を演算する温度差演算手段とをさらに有し、前記送風機制御手段は、前記電池温度の変化率に基づく制御において前記送風機が駆動させられていない状態にあり、かつ、前記電池の温度が０℃以上である場合であって、前記外気温度と前記電池温度との差温が３℃以上である場合には前記送風機の送風量を増加させる信号を前記送風機に送出することを特徴とする。
【００２３】
この請求項３記載の電気自動車用電池の冷却装置では、外気温度と電池温度との差温をも考慮した制御内容としている。すなわち、電池温度の変化率や電池の絶対温度による制御に加え、外気温度と電池温度との差温が所定値より大きい場合には送風量を増加させるので、電池温度の変化率が小さくても電池温度を適切な温度範囲に効率よく冷却することができる。
【００２４】
請求項１乃至３記載の電気自動車用電池の冷却装置において、電池の種類は特に限定されず、鉛電池の他、ニッケルカドミウム電池等のニッケル系電池、ナトリウム硫黄電池、リチウムイオン電池等のリチウム系電池などを適用でき、請求項４記載の電気自動車用電池の冷却装置においては、前記電池は、リチウム系電池である。また、請求項５記載の電気自動車用電池の冷却装置においては、前記電池は、リチウムイオン２次電池である。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１乃至２記載の電気自動車用電池の冷却装置によれば、電池にとって必要十分な冷却効果を与えることができるので、電池温度を適切な温度範囲に維持することができ、電池の劣化を防止でき電池寿命が著しく延びることになる。また、送風機が効率的に作動するので、消費電力が低減でき、特に電気自動車にとって走行距離又は走行時間の増加が図られる。さらに、電池温度の変化率による送風機の出力制御では、複雑な制御マップを作成する必要もないので、本発明の実用化が大いに期待できる。
【００２９】
請求項３記載の電気自動車用電池の冷却装置によれば、電池温度の変化率や電池の絶対温度による制御に加え、外気温度と電池温度との差温が所定値より大きい場合には送風量を増加させるので、電池温度の変化率が小さくても電池温度を適切な温度範囲に効率よく冷却することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
第１実施形態
図１は、本発明の電気自動車用電池の冷却装置の第１実施形態を示す構成図、図２および図３は、同実施形態に係る送風機制御手段における制御内容を示すグラフ、図４は、同実施形態と従来例との効果を比較したグラフである。
【００３３】
図１に示すように、本実施形態の電気自動車用電池の冷却装置は、バッテリケース１０内に、２×６列で配列された都合１２個の電池モジュール２が設けられており、一つの電池モジュール２は、円筒型リチウムイオン２次電池からなる８本のセル電池１から構成されている。図１には、２×６列の電池モジュール２の片側１列のみを図示する。
【００３４】
このバッテリケース１０は、例えば電気自動車のホイールベース間のフロアに、図１の左方を車両前方に向けて搭載されており、バッテリケース１０の前方には、冷却風を取り入れるための吸気口１１が開設され、この吸気口１１は図外のダクトを介してモータルームに向かって開口されている。
【００３５】
一方、バッテリケース１０の後方には、排気口１２が開設されており、この排気口１２に、ファンモータ２２により回転駆動するファン２１を有する送風機２０が取り付けられている。そして、送風機２０を駆動すると、モータルームから吸気口１１を介してバッテリケース１０内に冷却風が導入され、この冷却風は、電池モジュール２間の隙間を流れながら排気口１２から排出される。
このように、バッテリケース１０は、電池モジュール２を収納するとともに本実施形態の冷却装置の送風ダクトを構成している。
【００３６】
電池セル１は、全て直列に接続されて組電池が構成され、当該組電池の両端電圧は例えば３００〜４００Ｖとなっている。図示はしないが、この組電池による高電圧電源は、インバータを介して電気自動車の駆動用モータに接続されており、これにより電気自動車が走行する。
【００３７】
また、図１に示すように、組電池の両端電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４によって１２Ｖの低電圧に変換され、補助バッテリ５を充電するとともに、ファンモータ２２の駆動源となる。このＤＣ／ＤＣコンバータ４により低電圧となった電源は、補助バッテリ５やファンモータ２２以外にも、例えばライト、ワイパモータ、パワステポンプなどの電装部品に接続され、その駆動源とされている。
なお、図１において「３」は各電池モジュール２に設けられたセルコントローラであり、各電池モジュール２における過放電や過充電を防止する。
【００３８】
各電池モジュール２には、電池温度を検出するための電池温センサ３０が設けられており、この電池温センサ３０を汎用して、その出力信号が温度変化率演算手段４０に入力されるように接続されている。温度変化率演算手段４０は、例えばマイクロコンピュータからなり、所定のサンプリング時間τで電池温センサ３０からの信号を取り込む。そして、新たな電池温度Ｔi が取り込まれる度に、前回取り込まれた電池温度Ｔi-1 との差温を演算し、さらに単位時間当たりの温度変化率（Ｔi −Ｔi-1 ）／τを演算する。この演算結果は、演算を終了する度に送風機制御手段５０に送出される。
【００３９】
送風機制御手段５０は、温度変化率演算手段４０で求められた温度変化率（Ｔi −Ｔi-1 ）／τに基づいて、送風機２０の出力デューティ比をコントロールする機能を有し、例えばインバータにより構成してファンモータ２２の回転数を制御したり、あるいは、リレーにより構成してファンモータ２２の作動／停止時間比を制御することで具体化することができる。
【００４０】
さらに、本実施形態では、外気温度を検出するための外気温センサ６０が設けられており、この外気温センサ６０からの外気温度データは送風機制御手段５０に送出される。なお、本発明の電気自動車用電池の冷却装置においては、外気温センサ６０を省略しても良い。
【００４１】
次に作用を説明する。
本実施形態では、１２個の電池モジュール２のそれぞれに設けられた電池温センサ３０により各電池温度を検出し、そのうち最も高い温度をその時間における電池温度Ｔi とする。そして、電池の駆動状態が最も良好となる３０℃をしきい値として送風機２０の制御内容を相違させている。
【００４２】
つまり、電池温度Ｔi が３０℃以上の場合には、まず電池温度のサンプリング時間τを１分とする。ただし、実際の電池温度データの取り込み間隔は１秒であり、１０秒間の平均値を採る。この電池温度Ｔi は、温度変化率演算手段４０にて、新たな電池温度Ｔi が取り込まれる度に、前回取り込まれた電池温度Ｔi-1 との差温が演算され、さらに単位時間当たりの温度変化率ｋ＝（Ｔi −Ｔi-1 ）／τが演算される。ここで、演算を開始する場合の温度変化率の初期値は常に０としておく。
【００４３】
この温度変化率データｋは、送風機制御手段５０に送出され、ここで図２に示す指令信号が送風機２０のファンモータ２２に出力される。すなわち、例えば電気自動車が走行中などの放電時においては、温度変化率は０からプラス側に変化するが、温度変化率ｋが０．１を超えるまでは、電池１にさほどの負荷がかかっていないので送風機２０を停止したままとする（図２に示す矢印イ）。
【００４４】
放電が続けられて電池負荷が大きくなり、温度変化率ｋが０．１を超えると、送風機２０を２０％の出力デューティ比で駆動し（図２に示す矢印ロ）、温度変化率ｋが０．１〜０．３の間では、温度変化率ｋの値に比例した出力デューティ比で送風機２０を駆動する（図２に示す矢印ハ）。また、電気自動車が高速走行を開始するなどして電池負荷が著しく大きくなり、電池の温度変化率ｋがプラス側で０．３を超えると、最大出力で送風機２０を駆動し、最大能力で電池１を冷却する（図２に示す矢印ニ）。
【００４５】
次いで、電気自動車が高速走行の安定状態などに移行すると、電池温度Ｔi は上昇するものの、その温度変化率ｋは減少する。このような場合、温度変化率ｋが０．３より小さくなると、０．１までの間は、温度変化率ｋの値に比例した出力デューティ比で送風機２０を駆動する（図２に示す矢印ホ）。
【００４６】
さらに、電気自動車が走行を終了するなどして放電が終了すると、温度変化率ｋがさらに減少し始め、これが０．１以下になると、−０．０５に達するまで２０％の出力デューティ比で送風機２０を駆動する（図２に示す矢印ヘ）。このように、放電開始時とのヒステリシスをもたせ、送風機２０の駆動を継続するのは、放電終了時においては、電池温度Ｔi は降下しているものの、この電池温度Ｔi は、適切な温度範囲より未だ高くなっているからである。
【００４７】
さらに、放電を終了すると、電池の温度変化率ｋはマイナス側に増加するので、この値が−０．１より小さくなると−０．２までの間は、温度変化率ｋの値に比例した出力デューティ比で送風機２０を駆動する（図２に示す矢印ト）。そして、−０．２以下では最大出力で送風機２０を駆動し、放電を終了した電池１を最大能力で冷却する（図２に示す矢印チ）。
【００４８】
放電を終了してから時間が経過すると、電池温度Ｔi は微減、すなわち温度変化率ｋが０に近づいてくる。このときは、最大能力ほどの冷却を必要としないので、ｋが−０．２〜−０．１の間は、温度変化率ｋの値に比例した出力デューティ比で送風機２０を駆動し（図２に示す矢印リ）、さらにｋが−０．０５以上になると送風機２０を停止して冷却を終了する（図２に示す矢印ヌ）。
【００４９】
次に、電池温センサ３０で検出された電池温度の最大値Ｔi が０℃以上３０℃未満である場合には、電池温度自体が最適温度である３０℃に達していないので、放電中、すなわち温度変化率ｋが−０．０５以上の範囲では、送風機２０を停止し冷却は行わない（図３に示す矢印イ）。なお、このときのサンプリング時間τは１分とする。電池温度Ｔi は０〜３０℃の範囲にあるので、電池温度が上昇しても最適温度である３０℃前後に達するだけであり、しかも冷却を行うと最適温度に近づけることができないので、かかる制御内容としている。
【００５０】
ただし、放電を終了して電池温度Ｔi が降下し始め、温度変化率ｋが−０．０５以下になると、２０％の出力デューティ比で送風機２０を駆動し（図３に示す矢印ロ）、以下、ｋが−０．１〜−０．２までの間は、温度変化率ｋの値に比例した出力デューティ比で送風機２０を駆動する（図３に示す矢印ハ）。そして、ｋが−０．２以下では最大出力で送風機２０を駆動し、放電を終了した電池１を最大能力で冷却する（図３に示す矢印ニ）。
【００５１】
また、放電を終了してから時間が経過すると、電池温度Ｔi は微減、すなわち温度変化率ｋが０に近づき、このときは、最大能力ほどの冷却を必要としないので、ｋが−０．２〜−０．１の間は、温度変化率ｋの値に比例した出力デューティ比で送風機２０を駆動し（図３に示す矢印ホ）、さらにｋが−０．０５以上になると送風機２０を停止して冷却を停止する（図３に示す矢印ヘ）。なお、温度変化率ｋが−０．１未満ではサンプリング時間τを２分、温度変化率ｋが−０．１〜−０．０５の範囲ではサンプリング時間τを５分としている。
【００５２】
また、図示はしないが、電池温センサ３０により検出された電池温度の最大値Ｔi が０℃未満である場合には、電池温度自体が最適温度である３０℃に達してなく、また放電を継続しても３０℃を超えるほど高温になるとも考えられないので、常に送風機２０を停止し、冷却を行わないこととしている。
【００５３】
このように、本実施形態の電気自動車用電池の冷却装置によれば、温度変化率ｋを求めるという簡単な構成で効率的に送風機２０を駆動することができる。特に、外気温度との差が大きい場合には大きな能力で冷却できるとともに、外気温度との差が小さい場合にはそれに適した能力で冷却できるので、図４に示すように従来の冷却装置に比べ、送風機２０の消費電力を著しく低減することができる。送風機２０の電力は、既述したように当該電池１を駆動源としているので、送風機２０の消費電力が低減されるということは、電気自動車の走行距離又は走行時間が長くなることをも意味する。
【００５４】
また、電池の温度変化は、内燃機関であるエンジンの温度変化などに比べ、きわめて緩やかに変化することから、送風機制御手段５０で必要とされる制御マップは、図２および図３に示されるような簡単なもので足りる。
【００５５】
なお、本実施形態の電気自動車用電池の冷却装置では、各電池モジュール２に電池温センサ３０がそれぞれ設けられているので、仮に複数の電池温センサ３０が故障したとしても、高負荷運転以外では、少なくとも一つの電池温センサ３０が作動すれば十分対応することができる。本実施形態の電気自動車用電池の冷却装置は、かかるフェイルセーフ機能をも併せもつ。
【００５６】
第２実施形態
本発明の電気自動車用電池の冷却装置は、種々に改変することができる。
図５は本発明の電気自動車用電池の冷却装置の第２実施形態を示す構成図であり、上述した第１実施形態の構成に加え、電池温度Ｔi と外気温度Ｔamb との差を演算する温度差演算手段７０が設けられており、この温度差演算手段７０で求められた温度差データ（Ｔi −Ｔamb ）は送風機制御手段５０に送出される。その他の構成は第１実施形態と同じであるので、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５７】
本実施形態の電気自動車用電池の冷却装置では、送風機制御手段５０による送風機２０の制御は、温度変化率演算手段４０で求められた温度変化率ｋに基づいて、図２および図３に示すように行われるが、同図において送風機２０が停止している状態に限り、付加的に送風機２０を制御する。
【００５８】
すなわち、外気温センサ６０により検出された外気温度Ｔamb と、電池温センサ３０で検出された電池温度の最大値Ｔi とを１分のサンプリング時間で取り込み、これらの温度差（Ｔi −Ｔamb ）を温度差演算手段７０で演算し、この温度差（Ｔi −Ｔamb ）が３度以上ある場合には、送風機制御手段５０から指令信号を送出して２０％の出力デューティ比で送風機２０を１０分間だけ駆動する。ただし、この制御より図２および図３に示す制御内容が優先されるので、１０分間の間に温度変化率ｋの変動によって送風機２０が駆動領域に入った場合には、同図の制御に移行する。
【００５９】
例えば、夏季などに長時間屋外駐車し、直射日光にさらすことにより電池温度Ｔi が上昇したその電気自動車を、直射日光が当たらない屋内に入れたときなど、本実施形態の電気自動車用電池の冷却装置によれば、送風機２０が駆動し、電池１を冷却する。したがって、電池１が使用されない場合であっても、当該電池１の温度が車体廻りの外気温度と等しくなるように制御される。その結果、電池の経時劣化の進行が抑制され、寿命が延びることとなる。
【００６０】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００６１】
例えば、上述した第１実施形態において、電池温度Ｔi が３０℃を超えるかどうかで図２又は図３の制御内容としたが、図１に示す外気温センサ６０を利用し、電池温度Ｔi が外気温度Ｔamb を超えるかどうかで制御内容を変更することもできる。特に、リチウムイオン２次電池などにおいては、外気温度との差が小さいほど作動状態が良好となり寿命が長くなるので、しきい値を固定することなく外気温度に応じて変更することがより好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気自動車用電池の冷却装置の第１実施形態を示す構成図である。
【図２】第１実施形態に係る送風機制御手段における制御内容を示すグラフである。
【図３】第１実施形態に係る送風機制御手段における制御内容を示すグラフである。
【図４】第１実施形態と従来例との効果を比較したグラフである。
【図５】本発明の電気自動車用電池の冷却装置の第２実施形態を示す構成図である。
【図６】従来の電気自動車用電池の冷却装置の制御内容を示すグラフである。
【図７】従来例の問題点を説明するためのグラフである。
【図８】従来例の問題点を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
１…セル電池
２…電池モジュール
３…セルコントローラ
４…ＤＣ／ＤＣコンバータ
５…補助バッテリ
１０…バッテリケース（送風ダクト）
１１…吸気口
１２…排気口
２０…送風機
２１…ファン
２２…ファンモータ
３０…電池温センサ
４０…温度変化率演算手段
５０…送風機制御手段
６０…外気温センサ
７０…温度差演算手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車の駆動源である２次組電池を冷却するための電気自動車用電池の冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車の蓄電池として、鉛電池の他、ニッケルカドミウム電池等のニッケル系電池や、リチウムイオン電池等のリチウム系電池の採用が進められているが、かかる蓄電池は、放電時や充電時に発熱反応をともなうことから、走行中に冷却する必要がある。
【０００３】
この種の電気自動車用電池の冷却装置としては、従来より冷却用ファン（以下、送風機とも言う）を用いたものが知られているが、電池温度の上昇原因となる電池負荷は、その電気自動車がどのような走り方をするのか、すなわち電気自動車の走行環境によって異なり、市街地を走行することが殆どである電気自動車では、電池が高負荷になることは少ない。
したがって、あらゆる走行環境を想定し、これら全ての走行環境に対応するために、つまり、低負荷走行が殆どであっても高負荷で走行する可能性がゼロではないとして、冷却用ファンの能力を最大限に設定しておくことは、ファンの駆動効率の点においても、また冷却用ファンの設置スペースや重量の点においても好ましくない。
【０００４】
このため、電池温度に応じて冷却用ファンの出力デューティ比を制御するものが提案されている。例えば、電池に設けられた温度センサにより電池表面温度を検出し、この電池表面温度が、図６に示すように、第１の所定温度Ｔ１に達したときにファンを駆動し始め、電池表面温度の上昇に応じて直線的にファン出力を増加させ、さらに第２の所定温度Ｔ２に達したときに最大出力でファンを駆動する。これにより、常時最大出力でファンを駆動する場合に比べ、ファンの駆動効率が改善されることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来の電気自動車用電池の冷却装置では、単に電池表面温度を検出するだけであるため、図７に示すように、外気温度が第１の所定温度Ｔ１より高い場合には、温度センサがこれを検知し、冷却用ファンが駆動することになる。この制御は、電池の負荷状態に拘わらず実行されるので、電気自動車が市街地を走行するなどして電池が低負荷状態であっても、冷却用ファンの駆動によって無駄な電力が消費されるという問題があった。
【０００６】
また、外気温度が低い場合においても、例えば電気自動車が走行を続け、図８に示すように、走行終期に電池表面温度が第１の所定温度Ｔ１に達すると、冷却用ファンが駆動し始める。しかしながら、走行を終了して電池の放電が終わると、電池表面温度は瞬時に降下するので、冷却用ファンは駆動を開始してすぐに停止することになり、さほど必要でもない冷却を行うことになって送風機の駆動効率が悪いという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、必要に応じて送風機の出力デューティ比を制御することにより送風機の消費電力を低減できる電気自動車用電池の冷却装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明の電気自動車用電池の冷却装置は、電池が内装される送風ダクトと、前記送風ダクトに冷却風を送風する送風機とを有する電気自動車用電池の冷却装置において、前記電池の温度を検出する電池温センサと、前記電池温センサにより検出された電池温度の変化率を演算する温度変化率演算手段と、前記電池温度の変化率に基づいて前記送風機の送風量を制御する送風機制御手段とをさらに有することを特徴とする。ここで、電池温度の変化率とは、現在の電池温度Ｔi から単位時間τ前の電池温度Ｔi-1 を減じた差温を単位時間で除した値（Ｔi −Ｔi-1 ）／τである。
【０００９】
この請求項１記載の電気自動車用電池の冷却装置では、電池温度の変化率に基づいて送風機の送風量を制御する。つまり、電池温度の時間的微分値を制御要因とし電池温度の絶対値は制御要因として用いないので、送風量の制御が電池温度、ひいては外気温度に影響されることがなくなり、電池にとって必要十分な冷却効果を提供することができる。
【００１０】
特に、電池温度と外気温度とが大きく相違する場合には、電池温度の変化率も大きくなるので、この変化率に基づいて送風量を増加させることにより、効率的に電池温度を許容温度範囲に維持することができる。
【００１１】
また、電池の温度変化はきわめて緩慢な変化であることから、送風機の出力制御のために複雑な制御マップ等を作成する必要はない。したがって、この請求項１記載の電気自動車用電池の冷却装置の実用化が大いに期待できる。
【００１２】
請求項１記載の電気自動車用電池の冷却装置において、送風機制御手段は電池温度の変化率に基づいて、換言すれば電池温度の変化率と何らかの関係をもって、送風機の送風量を制御するが、その具体的内容は特に限定されず、搭載される電気自動車の使用環境等により決定することができる。
【００１８】
請求項１記載の電気自動車用電池の冷却装置において、送風機制御手段による制御内容は種々に改変することができる。例えば、請求項２記載の電気自動車用電池の冷却装置は、前記送風機制御手段は、制御開始時に前記電池温度がその駆動に適した温度である所定温度以上の場合には前記電池温度の変化率に相関させて前記送風機の送風量を増加させる信号を前記送風機に送出し、制御開始時に前記電池温度が前記所定温度より低い場合であって前記電池温度の変化率が０又は正の場合には前記送風機を停止させる信号を前記送風機に送出し、制御開始時に前記電池温度が前記所定温度より低い場合であって前記電池温度の変化率が負の場合には当該変化率の絶対値に相関させて前記送風機の送風量を増加させる信号を前記送風機に送出することを特徴とする。ここで、所定温度は、その電池の駆動に適した温度である。例えば、電気自動車用電池では３０℃前後である。
【００１９】
この請求項２記載の電気自動車用電池の冷却装置では、電池温度の絶対値がこの所定温度（換言すれば最適温度）より高いか低いかをも考慮に入れた制御内容としている。すなわち、電池温度が所定温度以上の場合には、放電中および放電終了後の何れにおいても電池温度は所定温度より高くなるので、電池温度の変化率に相関させて送風機の送風量を増加させ、電池温度を最適な所定温度に降下させる。
具体的には、電池温度の変化率に相関させて、つまり電池温度の変化率が大きい場合には送風機の送風量を増加させ、電池温度の変化率が小さい場合には送風量を減少させる。
例えば、電気自動車が走行し始め電池の放電が開始した場合、電池温度は上昇し始めるので、大きな能力で冷却することが好ましい。請求項２記載の電気自動車用電池の冷却装置によれば、走行開始当初においては電池温度の変化率はプラスに大きくなるので、送風量を増加させて電池を冷却することになる。これにより、それ以後の電池温度の上昇を予め効率的に抑制することができる。
また、電気自動車がそのまま走行を続けると、電池温度は微増状態となり、冷却は必要とするものの、温度上昇ポテンシャルは放電開始時よりも小さくなるので、送風量を減少させることが好ましい。請求項２記載の電気自動車用電池の冷却装置によれば、電池温度の変化率はプラスではあるがその絶対値は小さくなるので、送風量を今までよりも減少させることになる。これにより、不必要な駆動が回避され効率的な冷却を行うことができる。
一方、走行を終了してもそれまでの走行によって電池温度は高くなっているので、大きな能力で冷却することが好ましい。請求項２記載の電気自動車用電池の冷却装置によれば、放電終了時には電池温度は急激に降下し、電池温度の変化率がマイナスに大きくなるので、送風量を増加させて電池を冷却することになる。これにより、電池温度を適切な温度範囲にまで急冷することができる。
放電を終了してある時間が経過すると、電池温度は微減状態となり、適切な温度範囲までの冷却は必要とするものの、温度降下ポテンシャルは放電終了時よりも小さくなるので、送風量を減少させることが好ましい。請求項２記載の電気自動車用電池の冷却装置によれば、電池温度の変化率はマイナスではあるがその絶対値は小さくなるので、送風量を今までよりも減少させることになる。これにより、不必要な駆動が回避され効率的な冷却を行うことができる。
【００２０】
これに対して、電池温度が所定温度より低い場合には、放電開始時、つまり電池温度の変化率が０又は正の場合においては、電池温度は上昇し始めるものの、最適な温度範囲には達していないので、送風機を停止し、電池を最適な温度範囲まで上昇させる。また、放電を続けて電池温度が所定温度よりも高くなったのち、放電を終了した場合には、最適な所定温度まで電池を冷却する必要があるので、電池温度の変化率が負の場合には当該変化率の絶対値に相関させて送風機の送風量を増加させる。
【００２１】
この請求項２記載の電気自動車用電池の冷却装置のように制御することにより、電池温度を適切な温度に維持することができ、電池が良好に駆動するとともに寿命も長くなる。
【００２２】
請求項１乃至２記載の電気自動車用電池の冷却装置では、電池温度の変化率のみ、又は電池温度の変化率と電池の絶対温度とに基づいて送風量の制御が行われるが、請求項３記載の電気自動車用電池の冷却装置は、外気の温度を検出する外気温センサと、前記外気温センサにより検出された外気温度と前記電池温センサにより検出された電池温度との差温を演算する温度差演算手段とをさらに有し、前記送風機制御手段は、前記電池温度の変化率に基づく制御において前記送風機が駆動させられていない状態にあり、かつ、前記電池の温度が０℃以上である場合であって、前記外気温度と前記電池温度との差温が３℃以上である場合には前記送風機の送風量を増加させる信号を前記送風機に送出することを特徴とする。
【００２３】
この請求項３記載の電気自動車用電池の冷却装置では、外気温度と電池温度との差温をも考慮した制御内容としている。すなわち、電池温度の変化率や電池の絶対温度による制御に加え、外気温度と電池温度との差温が所定値より大きい場合には送風量を増加させるので、電池温度の変化率が小さくても電池温度を適切な温度範囲に効率よく冷却することができる。
【００２４】
請求項１乃至３記載の電気自動車用電池の冷却装置において、電池の種類は特に限定されず、鉛電池の他、ニッケルカドミウム電池等のニッケル系電池、ナトリウム硫黄電池、リチウムイオン電池等のリチウム系電池などを適用でき、請求項４記載の電気自動車用電池の冷却装置においては、前記電池は、リチウム系電池である。また、請求項５記載の電気自動車用電池の冷却装置においては、前記電池は、リチウムイオン２次電池である。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１乃至２記載の電気自動車用電池の冷却装置によれば、電池にとって必要十分な冷却効果を与えることができるので、電池温度を適切な温度範囲に維持することができ、電池の劣化を防止でき電池寿命が著しく延びることになる。また、送風機が効率的に作動するので、消費電力が低減でき、特に電気自動車にとって走行距離又は走行時間の増加が図られる。さらに、電池温度の変化率による送風機の出力制御では、複雑な制御マップを作成する必要もないので、本発明の実用化が大いに期待できる。
【００２９】
請求項３記載の電気自動車用電池の冷却装置によれば、電池温度の変化率や電池の絶対温度による制御に加え、外気温度と電池温度との差温が所定値より大きい場合には送風量を増加させるので、電池温度の変化率が小さくても電池温度を適切な温度範囲に効率よく冷却することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
第１実施形態
図１は、本発明の電気自動車用電池の冷却装置の第１実施形態を示す構成図、図２および図３は、同実施形態に係る送風機制御手段における制御内容を示すグラフ、図４は、同実施形態と従来例との効果を比較したグラフである。
【００３３】
図１に示すように、本実施形態の電気自動車用電池の冷却装置は、バッテリケース１０内に、２×６列で配列された都合１２個の電池モジュール２が設けられており、一つの電池モジュール２は、円筒型リチウムイオン２次電池からなる８本のセル電池１から構成されている。図１には、２×６列の電池モジュール２の片側１列のみを図示する。
【００３４】
このバッテリケース１０は、例えば電気自動車のホイールベース間のフロアに、図１の左方を車両前方に向けて搭載されており、バッテリケース１０の前方には、冷却風を取り入れるための吸気口１１が開設され、この吸気口１１は図外のダクトを介してモータルームに向かって開口されている。
【００３５】
一方、バッテリケース１０の後方には、排気口１２が開設されており、この排気口１２に、ファンモータ２２により回転駆動するファン２１を有する送風機２０が取り付けられている。そして、送風機２０を駆動すると、モータルームから吸気口１１を介してバッテリケース１０内に冷却風が導入され、この冷却風は、電池モジュール２間の隙間を流れながら排気口１２から排出される。
このように、バッテリケース１０は、電池モジュール２を収納するとともに本実施形態の冷却装置の送風ダクトを構成している。
【００３６】
電池セル１は、全て直列に接続されて組電池が構成され、当該組電池の両端電圧は例えば３００〜４００Ｖとなっている。図示はしないが、この組電池による高電圧電源は、インバータを介して電気自動車の駆動用モータに接続されており、これにより電気自動車が走行する。
【００３７】
また、図１に示すように、組電池の両端電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４によって１２Ｖの低電圧に変換され、補助バッテリ５を充電するとともに、ファンモータ２２の駆動源となる。このＤＣ／ＤＣコンバータ４により低電圧となった電源は、補助バッテリ５やファンモータ２２以外にも、例えばライト、ワイパモータ、パワステポンプなどの電装部品に接続され、その駆動源とされている。
なお、図１において「３」は各電池モジュール２に設けられたセルコントローラであり、各電池モジュール２における過放電や過充電を防止する。
【００３８】
各電池モジュール２には、電池温度を検出するための電池温センサ３０が設けられており、この電池温センサ３０を汎用して、その出力信号が温度変化率演算手段４０に入力されるように接続されている。温度変化率演算手段４０は、例えばマイクロコンピュータからなり、所定のサンプリング時間τで電池温センサ３０からの信号を取り込む。そして、新たな電池温度Ｔi が取り込まれる度に、前回取り込まれた電池温度Ｔi-1 との差温を演算し、さらに単位時間当たりの温度変化率（Ｔi −Ｔi-1 ）／τを演算する。この演算結果は、演算を終了する度に送風機制御手段５０に送出される。
【００３９】
送風機制御手段５０は、温度変化率演算手段４０で求められた温度変化率（Ｔi −Ｔi-1 ）／τに基づいて、送風機２０の出力デューティ比をコントロールする機能を有し、例えばインバータにより構成してファンモータ２２の回転数を制御したり、あるいは、リレーにより構成してファンモータ２２の作動／停止時間比を制御することで具体化することができる。
【００４０】
さらに、本実施形態では、外気温度を検出するための外気温センサ６０が設けられており、この外気温センサ６０からの外気温度データは送風機制御手段５０に送出される。なお、本発明の電気自動車用電池の冷却装置においては、外気温センサ６０を省略しても良い。
【００４１】
次に作用を説明する。
本実施形態では、１２個の電池モジュール２のそれぞれに設けられた電池温センサ３０により各電池温度を検出し、そのうち最も高い温度をその時間における電池温度Ｔi とする。そして、電池の駆動状態が最も良好となる３０℃をしきい値として送風機２０の制御内容を相違させている。
【００４２】
つまり、電池温度Ｔi が３０℃以上の場合には、まず電池温度のサンプリング時間τを１分とする。ただし、実際の電池温度データの取り込み間隔は１秒であり、１０秒間の平均値を採る。この電池温度Ｔi は、温度変化率演算手段４０にて、新たな電池温度Ｔi が取り込まれる度に、前回取り込まれた電池温度Ｔi-1 との差温が演算され、さらに単位時間当たりの温度変化率ｋ＝（Ｔi −Ｔi-1 ）／τが演算される。ここで、演算を開始する場合の温度変化率の初期値は常に０としておく。
【００４３】
この温度変化率データｋは、送風機制御手段５０に送出され、ここで図２に示す指令信号が送風機２０のファンモータ２２に出力される。すなわち、例えば電気自動車が走行中などの放電時においては、温度変化率は０からプラス側に変化するが、温度変化率ｋが０．１を超えるまでは、電池１にさほどの負荷がかかっていないので送風機２０を停止したままとする（図２に示す矢印イ）。
【００４４】
放電が続けられて電池負荷が大きくなり、温度変化率ｋが０．１を超えると、送風機２０を２０％の出力デューティ比で駆動し（図２に示す矢印ロ）、温度変化率ｋが０．１〜０．３の間では、温度変化率ｋの値に比例した出力デューティ比で送風機２０を駆動する（図２に示す矢印ハ）。また、電気自動車が高速走行を開始するなどして電池負荷が著しく大きくなり、電池の温度変化率ｋがプラス側で０．３を超えると、最大出力で送風機２０を駆動し、最大能力で電池１を冷却する（図２に示す矢印ニ）。
【００４５】
次いで、電気自動車が高速走行の安定状態などに移行すると、電池温度Ｔi は上昇するものの、その温度変化率ｋは減少する。このような場合、温度変化率ｋが０．３より小さくなると、０．１までの間は、温度変化率ｋの値に比例した出力デューティ比で送風機２０を駆動する（図２に示す矢印ホ）。
【００４６】
さらに、電気自動車が走行を終了するなどして放電が終了すると、温度変化率ｋがさらに減少し始め、これが０．１以下になると、−０．０５に達するまで２０％の出力デューティ比で送風機２０を駆動する（図２に示す矢印ヘ）。このように、放電開始時とのヒステリシスをもたせ、送風機２０の駆動を継続するのは、放電終了時においては、電池温度Ｔi は降下しているものの、この電池温度Ｔi は、適切な温度範囲より未だ高くなっているからである。
【００４７】
さらに、放電を終了すると、電池の温度変化率ｋはマイナス側に増加するので、この値が−０．１より小さくなると−０．２までの間は、温度変化率ｋの値に比例した出力デューティ比で送風機２０を駆動する（図２に示す矢印ト）。そして、−０．２以下では最大出力で送風機２０を駆動し、放電を終了した電池１を最大能力で冷却する（図２に示す矢印チ）。
【００４８】
放電を終了してから時間が経過すると、電池温度Ｔi は微減、すなわち温度変化率ｋが０に近づいてくる。このときは、最大能力ほどの冷却を必要としないので、ｋが−０．２〜−０．１の間は、温度変化率ｋの値に比例した出力デューティ比で送風機２０を駆動し（図２に示す矢印リ）、さらにｋが−０．０５以上になると送風機２０を停止して冷却を終了する（図２に示す矢印ヌ）。
【００４９】
次に、電池温センサ３０で検出された電池温度の最大値Ｔi が０℃以上３０℃未満である場合には、電池温度自体が最適温度である３０℃に達していないので、放電中、すなわち温度変化率ｋが−０．０５以上の範囲では、送風機２０を停止し冷却は行わない（図３に示す矢印イ）。なお、このときのサンプリング時間τは１分とする。電池温度Ｔi は０〜３０℃の範囲にあるので、電池温度が上昇しても最適温度である３０℃前後に達するだけであり、しかも冷却を行うと最適温度に近づけることができないので、かかる制御内容としている。
【００５０】
ただし、放電を終了して電池温度Ｔi が降下し始め、温度変化率ｋが−０．０５以下になると、２０％の出力デューティ比で送風機２０を駆動し（図３に示す矢印ロ）、以下、ｋが−０．１〜−０．２までの間は、温度変化率ｋの値に比例した出力デューティ比で送風機２０を駆動する（図３に示す矢印ハ）。そして、ｋが−０．２以下では最大出力で送風機２０を駆動し、放電を終了した電池１を最大能力で冷却する（図３に示す矢印ニ）。
【００５１】
また、放電を終了してから時間が経過すると、電池温度Ｔi は微減、すなわち温度変化率ｋが０に近づき、このときは、最大能力ほどの冷却を必要としないので、ｋが−０．２〜−０．１の間は、温度変化率ｋの値に比例した出力デューティ比で送風機２０を駆動し（図３に示す矢印ホ）、さらにｋが−０．０５以上になると送風機２０を停止して冷却を停止する（図３に示す矢印ヘ）。なお、温度変化率ｋが−０．１未満ではサンプリング時間τを２分、温度変化率ｋが−０．１〜−０．０５の範囲ではサンプリング時間τを５分としている。
【００５２】
また、図示はしないが、電池温センサ３０により検出された電池温度の最大値Ｔi が０℃未満である場合には、電池温度自体が最適温度である３０℃に達してなく、また放電を継続しても３０℃を超えるほど高温になるとも考えられないので、常に送風機２０を停止し、冷却を行わないこととしている。
【００５３】
このように、本実施形態の電気自動車用電池の冷却装置によれば、温度変化率ｋを求めるという簡単な構成で効率的に送風機２０を駆動することができる。特に、外気温度との差が大きい場合には大きな能力で冷却できるとともに、外気温度との差が小さい場合にはそれに適した能力で冷却できるので、図４に示すように従来の冷却装置に比べ、送風機２０の消費電力を著しく低減することができる。送風機２０の電力は、既述したように当該電池１を駆動源としているので、送風機２０の消費電力が低減されるということは、電気自動車の走行距離又は走行時間が長くなることをも意味する。
【００５４】
また、電池の温度変化は、内燃機関であるエンジンの温度変化などに比べ、きわめて緩やかに変化することから、送風機制御手段５０で必要とされる制御マップは、図２および図３に示されるような簡単なもので足りる。
【００５５】
なお、本実施形態の電気自動車用電池の冷却装置では、各電池モジュール２に電池温センサ３０がそれぞれ設けられているので、仮に複数の電池温センサ３０が故障したとしても、高負荷運転以外では、少なくとも一つの電池温センサ３０が作動すれば十分対応することができる。本実施形態の電気自動車用電池の冷却装置は、かかるフェイルセーフ機能をも併せもつ。
【００５６】
第２実施形態
本発明の電気自動車用電池の冷却装置は、種々に改変することができる。
図５は本発明の電気自動車用電池の冷却装置の第２実施形態を示す構成図であり、上述した第１実施形態の構成に加え、電池温度Ｔi と外気温度Ｔamb との差を演算する温度差演算手段７０が設けられており、この温度差演算手段７０で求められた温度差データ（Ｔi −Ｔamb ）は送風機制御手段５０に送出される。その他の構成は第１実施形態と同じであるので、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５７】
本実施形態の電気自動車用電池の冷却装置では、送風機制御手段５０による送風機２０の制御は、温度変化率演算手段４０で求められた温度変化率ｋに基づいて、図２および図３に示すように行われるが、同図において送風機２０が停止している状態に限り、付加的に送風機２０を制御する。
【００５８】
すなわち、外気温センサ６０により検出された外気温度Ｔamb と、電池温センサ３０で検出された電池温度の最大値Ｔi とを１分のサンプリング時間で取り込み、これらの温度差（Ｔi −Ｔamb ）を温度差演算手段７０で演算し、この温度差（Ｔi −Ｔamb ）が３度以上ある場合には、送風機制御手段５０から指令信号を送出して２０％の出力デューティ比で送風機２０を１０分間だけ駆動する。ただし、この制御より図２および図３に示す制御内容が優先されるので、１０分間の間に温度変化率ｋの変動によって送風機２０が駆動領域に入った場合には、同図の制御に移行する。
【００５９】
例えば、夏季などに長時間屋外駐車し、直射日光にさらすことにより電池温度Ｔi が上昇したその電気自動車を、直射日光が当たらない屋内に入れたときなど、本実施形態の電気自動車用電池の冷却装置によれば、送風機２０が駆動し、電池１を冷却する。したがって、電池１が使用されない場合であっても、当該電池１の温度が車体廻りの外気温度と等しくなるように制御される。その結果、電池の経時劣化の進行が抑制され、寿命が延びることとなる。
【００６０】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００６１】
例えば、上述した第１実施形態において、電池温度Ｔi が３０℃を超えるかどうかで図２又は図３の制御内容としたが、図１に示す外気温センサ６０を利用し、電池温度Ｔi が外気温度Ｔamb を超えるかどうかで制御内容を変更することもできる。特に、リチウムイオン２次電池などにおいては、外気温度との差が小さいほど作動状態が良好となり寿命が長くなるので、しきい値を固定することなく外気温度に応じて変更することがより好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気自動車用電池の冷却装置の第１実施形態を示す構成図である。
【図２】第１実施形態に係る送風機制御手段における制御内容を示すグラフである。
【図３】第１実施形態に係る送風機制御手段における制御内容を示すグラフである。
【図４】第１実施形態と従来例との効果を比較したグラフである。
【図５】本発明の電気自動車用電池の冷却装置の第２実施形態を示す構成図である。
【図６】従来の電気自動車用電池の冷却装置の制御内容を示すグラフである。
【図７】従来例の問題点を説明するためのグラフである。
【図８】従来例の問題点を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
１…セル電池
２…電池モジュール
３…セルコントローラ
４…ＤＣ／ＤＣコンバータ
５…補助バッテリ
１０…バッテリケース（送風ダクト）
１１…吸気口
１２…排気口
２０…送風機
２１…ファン
２２…ファンモータ
３０…電池温センサ
４０…温度変化率演算手段
５０…送風機制御手段
６０…外気温センサ
７０…温度差演算手段
Claims (5)
- 電池が内装される送風ダクトと、前記送風ダクトに冷却風を送風する送風機とを有する電気自動車用電池の冷却装置において、
前記電池の温度を検出する電池温センサと、前記電池温センサにより検出された電池温度の変化率を演算する温度変化率演算手段と、前記電池温度の変化率に基づいて前記送風機の送風量を制御する送風機制御手段とをさらに有することを特徴とする電気自動車用電池の冷却装置。 - 前記送風機制御手段は、
制御開始時に前記電池温度がその駆動に適した温度である所定温度以上の場合には前記電池温度の変化率に相関させて前記送風機の送風量を増加させる信号を前記送風機に送出し、
制御開始時に前記電池温度が前記所定温度より低い場合であって前記電池温度の変化率が０又は正の場合には前記送風機を停止させる信号を前記送風機に送出し、
制御開始時に前記電池温度が前記所定温度より低い場合であって前記電池温度の変化率が負の場合には当該変化率の絶対値に相関させて前記送風機の送風量を増加させる信号を前記送風機に送出することを特徴とする請求項１記載の電気自動車用電池の冷却装置。 - 外気の温度を検出する外気温センサと、前記外気温センサにより検出された外気温度と前記電池温センサにより検出された電池温度との差温を演算する温度差演算手段とをさらに有し、
前記送風機制御手段は、前記電池温度の変化率に基づく制御において前記送風機が駆動させられていない状態にあり、かつ、前記電池の温度が０℃以上である場合であって、前記外気温度と前記電池温度との差温が３℃以上である場合には前記送風機の送風量を増加させる信号を前記送風機に送出することを特徴とする請求項２に記載の電気自動車用電池の冷却装置。 - 前記電池は、リチウム系電池である請求項１〜３のいずれかに記載の電気自動車用電池の冷却装置。
- 前記電池は、リチウムイオン２次電池である請求項１〜３のいずれかに記載の電気自動車用電池の冷却装置。
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