JP4710616B2 - 車両用電池冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用電池冷却装置に関するもので、空調装置を備える車両に搭載された電池を冷却するのに好適である。

従来、バイブリッド自動車や電気自動車に搭載された電池を冷却する車両用電池冷却装置は、電池冷却用送風機により車室内から吸引された空気を電池に吹き付けることにより、電池を冷却している。そして、電池の種類ごとに性能や寿命、安全性等の観点から決まる適正温度（例えば、ニッケル水素電池の場合、４０℃付近）を設定し、電池温度がこの適正温度付近に維持されるように電池冷却用送風機の風量を電池温度に応じて変化させている。

さらに、日射や排気管の熱等の外乱から大きく影響されることなく電池を冷却することが可能な電池冷却装置が例えば特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示された電池冷却装置では、内気（車室内空気）を取り入れて電池に送風する内気取り入れモードと、外気（車室外空気）を取り入れて電池に送風する外気取り入れモードと、内気を取り入れて冷凍サイクルの蒸発器で冷却し、その冷却された冷風を電池に送風する冷風取り入れモードとを切替設定するようになっている。
特開２００４−２５５９６０号公報

ところで、電池冷却のための内気を吸い込む内気吸い込み口は、セダンタイプの乗用車では後席後方のリヤートレイに配置され、後席乗員の耳元に近接しているので、内気取り入れモードおよび冷風取り入れモードでは、内気吸い込み口における吸い込み騒音が耳障りな音となり、後席乗員の居住性を悪化させる。

本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、車両用電池冷却装置において内気吸い込み騒音の低減を図ることを目的とする。

また、本発明は、冷風取り入れモードの稼働期間を低減して、冷凍サイクル駆動動力の低減を図ることを他の目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、車両に搭載される電池（１）に冷却風を送風する電池冷却用送風機（２６）と、
前記電池冷却用送風機（２６）の吸い込み側に設けられ、内気を吸入する内気吸入通路（２７）と、
前記電池冷却用送風機（２６）の吸い込み側に設けられ、外気を吸入する外気吸入通路（２９）とを備え、
前記電池（１）の冷却風取り入れモードとして、前記内気吸入通路（２７）から内気を取り入れる内気取り入れモードと、前記外気吸入通路（２９）から外気を取り入れる外気取り入れモードと、前記内気吸入通路（２７）および前記外気吸入通路（２９）から内気と外気を同時に取り入れる内外気同時取り入れモードとを切替設定するようになっており、
外気温度の高低を判定する判定値として第１所定値（Ｔ１）と第２所定値（Ｔ２）とを設定し、前記第２所定値（Ｔ２）は内気温（Ｔｒ）であり、前記第１所定値（Ｔ１）は前記第２所定値（Ｔ２）よりも高い温度であり、
前記外気温度が前記第１所定値（Ｔ１）よりも低く、かつ、前記第２所定値（Ｔ２）よりも高い場合に前記外気取り入れモードを設定し、
前記外気取り入れモードは前記電池（１）の温度が所定値以下である場合に実行し、
前記電池（１）の温度が前記所定値より高くなっても前記電池冷却用送風機（２６）の風量が上限値未満である場合は前記外気取り入れモードを継続し、
一方、前記電池（１）の温度が前記所定値より高くなり、かつ、前記電池冷却用送風機（２６）の風量が上限値になると、前記冷却風取り入れモードを前記外気取り入れモードから前記内外気同時取り入れモードに切り替えることを特徴としている。

これによると、外気温度が第２所定値（Ｔ２＝内気温Ｔｒ）より高くなっても、外気温度が第１所定値（Ｔ１＝内気温Ｔｒ＋α）よりも低い場合は外気取り入れモードを設定する。
そして、電池（１）の温度が所定値以下である場合、及び電池（１）の温度が所定値より高くなっても電池冷却用送風機（２６）の風量が上限値未満である場合の両方において外気取り入れモードにより電池（１）の冷却を行うことができる。
一方、電池（１）の温度が所定値より高くなり、かつ、電池冷却用送風機（２６）の風量が上限値になると、外気取り入れモードから内外気同時取り入れモードに切り替えて、電池（１）の冷却を行う。
このように、外気温度が第１所定値（Ｔ１＝内気温Ｔｒ＋α）よりも低い場合は外気取り入れモードを設定するとともに、外気取り入れモードから直ちに内気取り入れモードに切り替えることをせずに、内外気同時取り入れモードにて電池（１）の冷却を行う稼働期間を作ることができるので、内気取り入れモードの稼働期間を減少できる。その結果、内気吸い込み口における耳障りな吸い込み騒音の発生する期間を減少でき、乗員の居住性を向上できる。

本発明では、具体的には、空気を冷却する冷却手段（９、９０）と、
電池冷却用送風機（２６）の吸い込み側に設けられ、冷却手段（９、９０）にて冷却された冷風を吸入する冷風吸入通路（２８）とを備え、
電池（１）の冷却風取り入れモードとして、内気取り入れモード、外気取り入れモード、および内外気同時取り入れモードの他に、冷却手段（９、９０）で冷却された冷風を取り入れる冷風取り入れモードを切替設定するようになっている。

これによれば、４つの冷却風取り入れモードを切り替えて電池（１）の冷却を行うことができる。その際、内外気同時取り入れモードを設定することで、内気取り入れモードの稼働期間を減少して耳障りな内気吸い込み騒音の発生期間を減少できるとともに、冷却手段（９、９０）の作動が必要となる冷風取り入れモードの稼働期間を減少して、冷却手段（９、９０）の作動のための動力消費を節減できる。

また、本発明では、具体的には、外気温度が第１所定値（Ｔ１）より高い場合に内気取り入れモードを実行するようになっている。これにより、内気取り入れモードの稼働期間を効果的に減少できる。

また、本発明では、具体的には、外気温度が第１所定値（Ｔ１）より高い場合に内気取り入れモードを実行するとともに、
冷風取り入れモードは、内気取り入れモードおよび内外気同時取り入れモードと比較して、電池（１）の発熱量が大きくなる側で実行するようになっている。これにより、内気取り入れモードおよび冷風取り入れモードの稼働期間を効果的に減少できる。

なお、本発明における冷却手段は、具体的には、車両空調用の蒸発器（９）で構成したり、あるいは電池冷却専用の蒸発器（９０）を用いて構成してもよい。

また、本発明では、具体的には、電池（１）の冷却風取り入れモードとして、冷却手段（９、９０）で冷却された冷風と内気とを同時に取り入れる内気・冷風同時取り入れモードを設定してもよい。

また、本発明では、具体的には、電池（１）の冷却風取り入れモードとして、冷却手段（９、９０）で冷却された冷風と外気とを同時に取り入れる外気・冷風同時取り入れモードを設定してもよい。

また、本発明では、具体的には、内気吸入通路（２７）、外気吸入通路（２９）および冷風吸入通路（２８）を開閉する複数のドア手段（３０、３１）を備え、
複数のドア手段（３０、３１）により３つの吸入通路（２７〜２９）のうち２つの吸入通路を同時に開口できるように構成されている。

さらに、本発明では、具体的には、ドア手段（３０、３１）を制御する制御手段（４０、４１）を備え、
制御手段（４０、４１）は、少なくとも外気温および電池（１）の温度に基づいてドア手段（３０、３１）の操作位置を制御して冷却風取り入れモードの切替を行う。

これにより、冷却風取り入れモードの自動切替を行うことができる。

なお、上記各手段および特許請求の範囲の各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
本実施形態は、走行用の内燃機関（エンジン）と走行用の電動モータとを組み合わせて走行するハイブリッド車両に搭載される電池冷却・空調装置に関するものであって、図１は本実施形態の車両搭載状態の概要を示す車両側面概略図である。

電池１は主に走行用の電動モータに電力を供給する充放電可能な二次電池（バッテリ）であり、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等で構成される。電池１は本例ではセダンタイプの乗用車における後席２の後方側に形成されるトランクルーム３の床下部に搭載される。電池１に冷却風を送風する後述の電池冷却用送風機２６もトランクルーム３の床下部に搭載される。

セダンタイプの乗用車では、周知のように後席２の後方側に荷物台としての役割を果たすリヤートレイ４が配置されるので、トランクルーム３は後席２の後方側で、リヤートレイ４の下方側に形成される。

後席側空調ユニット５はトランクルーム３内に搭載される。より具体的には、リヤートレイ４の直下の部位に後席側空調ユニット５が配置される。

図２は本実施形態による電池冷却・空調装置の全体システム構成図であり、後席側空調ユニット５は樹脂製のケース５ａを有し、このケース５ａの内部に車室内へ向かって空気が流れる通風路が構成される。なお、ケース５ａは、樹脂成形上の理由、内蔵機器の組み付け上の理由等から複数の分割ケース体に分割され、その複数の分割ケース体をネジ止め等の締結手段にて一体に締結することにより構成される。

ケース５ａ内の通風路の一端部には内気吸い込み口６が配置される。この内気吸い込み口６は図１に示すようにケース５ａの上部に配置され、リヤートレイ４を貫通して車室内の後席側領域に開口する。これにより、内気吸い込み口６は車室内の後席側領域から内気（車室内空気）をケース５ａ内部へ吸い込むことができる。

ケース５ａ内の通風路において、内気吸い込み口６の風下側に空気清浄フィルタ部７が配置される。この空気清浄フィルタ部７は除塵機能および脱臭機能を果たすものである。ケース５ａ内の通風路において、空気清浄フィルタ部７の風下側に後席側送風機８が配置される。この後席側送風機８は、図１に示すように遠心式送風ファン８ａをモータ８ｂにより回転駆動する構成になっている。

ケース５ａ内の通風路において、送風機８の吹出側に空気冷却手段（冷却用熱交換器）をなす後席側蒸発器９が配置される。後席側蒸発器９は、図１に示すように前席側空調ユニット１０の冷凍サイクル１１から分岐した冷媒通路に設けられる。

冷凍サイクル１１は周知のごとく、圧縮機１２、高圧側冷媒の放熱器をなす凝縮器１３、減圧手段をなす前席側膨張弁１４、前席側蒸発器１５等を包含する閉回路からなる。なお、圧縮機１２は本例では、モータにより回転駆動される電動圧縮機である。

前席側空調ユニット１０は、図１に示すように車室内の前部に配置され、車室内の前席側領域を空調する。前席側空調ユニット１０は周知の構成であり、前席側送風機（図示せず）により内気または外気を吸入してケース１７内に送風するようになっている。

ケース１７内の通風路において、前席側送風機の吹出側に空気冷却手段（冷却用熱交換器）をなす前席側蒸発器１５が配置され、前席側蒸発器１５の風下側に加熱用熱交換器をなす前席側ヒータコア（図示せず）が配置されている。そして、前席側ヒータコアを通過する温風と前席側ヒータコアをバイパスする冷風との風量割合を前席側エアミックスドア（図示せず）により調整して、車室内前席側吹出空気温度を調整するようになっている。

この温度調整後の空調風が図示しない吹出口切替機構を経てフェイス吹出口、フット吹出口およびデフロスタ吹出口のいずれか１つまたは複数の吹出口から車室内前席側または車両前面窓ガラス側へ吹き出すようになっている。

後席側蒸発器９の冷媒入口側には減圧手段をなす後席側膨張弁２０が接続され、この後席側膨張弁２０および後席側蒸発器９が前席側膨張弁１４および前席側蒸発器１５と並列に接続されている。前席側膨張弁１４および後席側膨張弁２０はそれぞれ蒸発器１５、９の出口冷媒の過熱度が所定値となるように弁開度を調節するものである。

後席側空調ユニット５のケース５ａ内の通風路において後席側蒸発器９の風下側に加熱用熱交換器をなす後席側ヒータコア２１が配置されている。そして、後席側ヒータコア２１を通過する温風と後席側ヒータコア２１をバイパスする冷風との風量割合を回転可能な後席側エアミックスドア２２により調整して、車室内後席側吹出空気温度を調整するようになっている。なお、後席側ヒータコア２１および前席側ヒータコア（図示せず）は車両エンジンの温水（冷却水）を熱源として空気を加熱する。

後席側ヒータコア２１の風下側には、回転可能な後席側吹出モード切替ドア２３と、この後席側吹出モード切替ドア２３により開閉される後席側フェイス開口部２４及び後席側フット開口部２５が配置されている。後席側フェイス開口部２４には図１に示す後席側天井吹出ダクト２４ａが接続され、後席側フット開口部２５には図示しない後席側足元吹出ダクトが接続される。

このため、後席側の冷房時には後席側フェイス開口部２４を開口することにより後席側エアミックスドア２２により温度調整された冷風を、後席側フェイス開口部２４から後席側天井吹出ダクト２４ａを経て後席側天井吹出口２４ｂから後席乗員の頭部に向かって吹き出すことができる。

また、後席側の暖房時には後席側フット開口部２５を開口することにより後席側エアミックスドア２２により温度調整された温風を後席側フット開口部２５から後席側足元吹出ダクトを経て後席乗員の足元部に向かって吹き出すことができる。

図１に示すように、トランクルーム３の床下部に配置される電池冷却用送風機２６は遠心式送風ファン２６ａをモータ２６ｂにより回転駆動するようになっている。電池冷却用送風機２６の吸入側には３つの吸入通路２７〜２９が接続されている。第１の吸入通路は内気吸入通路２７であり、後席側空調ユニット５の内気吸い込み口６に連通している。

第２の吸入通路は冷風吸入通路２８であり、後席側蒸発器９の風下直後の部位に接続されている。第３の吸入通路は外気吸入通路２９であり、トランクルーム３内に開口している。

なお、トランクルーム３の内部はトランク蓋部等の微小隙間を通して外気雰囲気に連通しているので、トランクルーム３内は外気雰囲気に近似した雰囲気になっている。このため、外気吸入通路２９によるトランクルーム３内からの空気吸入は外気吸入とみなすことができる。

本実施形態では、これら３つの吸入通路２７〜２９のうち、冷風吸入通路２８を中央部に配置し、この冷風吸入通路２８の両側に内気吸入通路２７と外気吸入通路２９を配置している。

これら３つの吸入通路２７〜２９を開閉するために、電池冷却用送風機２６の吸入側に２つの吸入切替ドア３０、３１（図２、図３）が配置されている。この２つの吸入切替ドア３０、３１は図示しないリンク機構によって連動操作されるようになっている。図２は２つの吸入切替ドア３０、３１により内気吸入通路２７および外気吸入通路２９を閉塞して冷風吸入通路２８を開口する冷風取り入れモードを設定した状態を示す。

２つの吸入切替ドア３０、３１は、この冷風取り入れモードの他に、内気吸入通路２７および冷風吸入通路２８を閉塞して外気吸入通路２９を開口する外気取り入れモードと、冷風吸入通路２８および外気吸入通路２９を閉塞して内気吸入通路２７を開口する内気取り入れモードと、冷風吸入通路２８のみを閉塞して内気吸入通路２７および外気吸入通路２９の両方を同時に開口する内外気同時取り入れモードとを切替設定するようになっている。なお、図３は２つの吸入切替ドア３０、３１により内外気同時取り入れモードを設定した状態を示す。

電池冷却用送風機２６の吹出側は連結ダクト３２を経て電池収納ケース３３の空気入口部に連通している。電池１は図２に示すように電池収納ケース３２内に所定の空隙部を設けて配置される。これにより、電池収納ケース３３内を冷却風が通過可能となっている。

電池収納ケース３３の空気出口部は車室内還流通路３４と車室外排出通路３５とに分岐される。車室内還流通路３４は車室内へ連通して電池冷却後の空気を図１の矢印ａのように車室内に還流する。また、車室外排出通路３５は車室外へ直接開口している。車室内還流通路３４と車室外排出通路３５の通風抵抗の割合にて両通路３４、３５の風量配分を決定する。

なお、図１では、後席側空調ユニット５の図示の簡略化のために、後席側ヒータコア２１、後席側エアミックスドア２２、後席側吹出モード切替ドア２３、後席側フット開口部２５、吸入切替ドア３０、３１等の図示を省略している。

次に、本実施形態における電気制御部の概要を図４により説明すると、マイクロコンピュータを用いて構成される電池制御装置４０および空調制御装置４１を備えている。この両制御装置４０、４１相互間で制御信号の通信を行うようになっている。この両制御装置４０、４１により本実施形態の制御手段が構成される。

電池制御装置４０には電池１の温度を検出する温度センサ４２の検出信号が入力される。電池制御装置４０の制御出力により電池冷却用送風機２６のモータ２６ｂの端子電圧を制御して、電池冷却用送風機２６の回転数、すなわち、風量を制御するようになっている。

また、電池制御装置４０の制御出力によりモータアクチュエータ４３の作動角を制御して吸入切替ドア３０、３１の開閉（冷却風取り入れモードの切替）を制御するようになっている。

空調制御装置４１の入力側には空調用センサ群４４および空調操作パネル４５が接続される。空調用センサ群４４には、周知の外気温センサ、内気温センサ、日射センサ、蒸発器温度センサ、エンジン冷却水温度センサ等が設けられる。空調操作パネル４５には、車室内温度の温度設定、風量切替、吹出モード切替、内外気吸込モード切替、圧縮機１２の作動指令等を行う各種空調操作スイッチが設けられる。

空調制御装置４１の出力側には、電動圧縮機１２の駆動用モータ１２ａ、前席側送風機の駆動用モータ１６、前席側エアミックスドアのモータアクチュエータ１９、後席側送風機８の駆動用モータ８ｂ、後席側エアミックスドア２２のモータアクチュエータ２２ａ、後席側吹出モード切替ドア２３のモータアクチュエータ２３ａ等が接続され、これら空調機器の作動を空調制御装置４１の制御出力により制御するようになっている。

次に、本実施形態の作動を説明する。最初に、前席側空調ユニット１０および後席側空調ユニット５の作動の概要を説明する。前席側空調ユニット１０では、前席側送風機の作動により内気または外気を吸入して前席側蒸発器１５に向かって送風する。この送風空気を前席側蒸発器１５により冷却する。

ここで、前席側蒸発器１５の冷却能力は、電動圧縮機１２の回転数を調整して冷媒流量を調整することにより調整できる。従って、電動圧縮機１２の回転数調整により前席側蒸発器１５吹出側の冷風温度を制御できる。

前席側蒸発器１５通過後の冷風は前席側エアミックスドア（図示せず）により前席側ヒータコア（図示せず）と前席側ヒータコアのバイパス通路側とに分岐される。従って、前席側エアミックスドアの開度により前席側ヒータコアを通過する温風と前席側ヒータコア１８をバイパスする冷風との風量割合を調整して、車室内前席側への吹出空気温度を制御できる。

一方、後席側空調ユニット５では、後席側送風機８の作動により内気吸い込み口６から内気を吸入して空気清浄フィルタ部７に向かって送風する。空気清浄フィルタ部７では、空気の除塵および脱臭を行う。次いで、送風空気は後席側蒸発器９に向かって送風され、この送風空気を後席側蒸発器９により冷却する。

後席側蒸発器９通過後の冷風は後席側エアミックスドア２２により後席側ヒータコア２１と後席側ヒータコア２１のバイパス通路側とに分岐される。従って、後席側エアミックスドア２２の開度により後席側ヒータコア２１を通過する温風と後席側ヒータコア２１をバイパスする冷風との風量割合を調整して、車室内後席側への吹出空気温度を制御できる。

次に、本実施形態による電池冷却作動の制御を図５、図６に基づいて説明する。図５、図６は電池制御装置４０により実行される制御ルーチンを示すフローチャートであり、ハイブリッド車両の運転開始信号が発生すると図４、図５の制御ルーチンはスタートする。まず、外気温度が第１所定値Ｔ１以下であるか判定する（Ｓ１）。

ここで、本実施形態では、第１所定値Ｔ１は、内気温Ｔｒよりも一定値αだけ高い温度にしている。すなわち、Ｔ１＝Ｔｒ＋αにしている。なお、αは例えば１０℃程度の値である。

外気温度が第１所定値Ｔ１以下であるときは、外気温度が第２所定値Ｔ２以下であるか判定する（Ｓ２）。ここで、本実施形態では、第２所定値Ｔ２は内気温Ｔｒとしているので、Ｓ２では外気温度が内気温Ｔｒ以下であるか判定することになる。

そして、外気温度が内気温Ｔｒ以下であるときは電池１の冷却風取り入れモードとして外気取り入れモードを設定する（Ｓ３）。具体的には、電池制御装置４０の制御出力によりモータアクチュエータ４３の作動角を制御して２つの吸入切替ドア３０、３１により内気吸入通路２７および冷風吸入通路２８を閉塞して外気吸入通路２９を開口する外気取り入れモードを設定し、電池冷却用送風機２６を作動させる。この外気取り入れモードではトランクルーム３内の空気を外気とみなして取り入れ、電池冷却用送風機２６の作動によりこのランクルーム３内の空気（外気）を電池１に向けて送風する。

なお、本実施形態では、この外気取り入れモード時に、電池冷却用送風機２６の風量を一定風量（例えば、３０〜５０ｍ³／ｈ程度の最小風量付近）に固定して送風機２６を作動させている。

これは、春秋期や冬期のように外気温度が内気温Ｔｒ以下であるときは、低温外気を利用して電池１の冷却性能を十分発揮できるからである。そして、電池冷却用送風機２６の風量を最小風量付近に固定することで、送風騒音を抑制できる。なお、電池冷却用送風機２６の風量を固定せずに、電池１の温度に応じて電池冷却用送風機２６の風量を増減するように制御してもよい。

次に、ステップＳ２にて外気温度が内気温Ｔｒよりも高いと判定されたとき、すなわち、Ｔｒ＜外気温度≦Ｔｒ＋αの関係にあるときは、電池１の冷却風取り入れモードとして外気取り入れモードを設定するとともに、電池１の温度が所定値以下であるか判定する（Ｓ４、Ｓ５）。

ここで、ステップＳ４の外気取り入れモードの設定はステップＳ３と同様に行う。また、ステップＳ５の所定値は、電池１の性能、寿命維持等から決められる電池適正温度であって、例えば、ニッケル水素電池の場合は４３℃程度であり、リチウムイオン電池の場合は５２℃程度である。

電池１の温度が所定値以下であるときは、電池冷却用送風機２６の風量を電池温度判定前の風量よりも引き下げる（Ｓ６）。この風量制御をより具体的に述べると、本例では、電池冷却用送風機２６のモータ２６ｂの端子電圧を連続的（リニア）に制御しており、従って、モータ端子電圧の増減により風量を連続的に制御できる。

それ故、上記Ｓ６では、モータ２６ｂの端子電圧を電池温度判定前より所定量だけ引き下げて、風量を所定量だけ引き下げる。なお、モータ２６ｂの端子電圧が最小電圧となって、風量が最小風量Ｌｏになっても、電池１の温度が所定値以下であれば、モータ２６ｂの端子電圧をｏｆｆ状態とし、電池冷却用送風機２６を停止すればよい。

一方、電池１の温度が所定値より高いときは電池冷却用送風機２６の風量が上限値未満であるか判定し（Ｓ７）、この判定がＹＥＳのときはモータ２６ｂの端子電圧を所定量だけ引き上げ電池冷却用送風機２６の風量を所定量だけ引き上げる（Ｓ８）。

このように、Ｔｒ＜外気温度≦Ｔｒ＋αであるときは、電池１の冷却風取り入れモードとして外気取り入れモードを設定し、かつ、電池冷却用送風機２６の風量を電池１の温度に応じて増減することにより、電池１の温度を所定値近傍に維持できる。

電池１の発熱量に対して外気取り入れによる電池冷却能力が不足すると、電池冷却用送風機２６の風量が最大風量になっても電池１の温度が所定値より高くなる。このため、Ｓ７の判定がＮＯとなり、電池１の冷却風取り入れモードとして内外気同時取り入れモードを設定する（Ｓ９）。

この取り入れモードは、図３に示すように２つの吸入切替ドア３０、３１により冷風吸入通路２８のみを閉塞して内気吸入通路２７および外気吸入通路２９を同時に開口し、内気と外気を同時に取り入れるモードである。ここで、内気と外気の混合空気の温度は外気温度よりも低いので、内外気同時取り入れモードの電池冷却風温度は外気取り入れモードよりも低温となり、電池冷却能力を向上できる。

次に、電池１の温度が所定値以下であるか判定する（Ｓ１０）。この所定値は上記Ｓ５と同じである。電池１の温度が所定値以下であるときは、電池冷却用送風機２６の風量を電池温度判定前の風量よりも引き下げる（Ｓ１１）。この風量低下は上記Ｓ６と同じように行えばよい。

次に、電池冷却用送風機２６の風量が下限値であるか判定し（Ｓ１２）、風量が下限値であるときは上記Ｓ４に戻って、外気取り入れモードを設定する。一方、風量が下限値でないときは上記Ｓ１０に戻って、内外気同時取り入れモードを実行する。

そして、上記Ｓ１０にて電池１の温度が所定値よりも高いと判定されると、ステップＳ１３に進み、電池冷却用送風機２６の風量が上限値未満であるか判定する。風量が上限値未満であるときは、モータ２６ｂの端子電圧を所定量だけ引き上げ電池冷却用送風機２６の風量を所定量だけ引き上げる（Ｓ１４）。

これに対し、電池冷却用送風機２６の風量が上限値であるときはステップＳ１５に進み、
電池１の冷却風取り入れモードとして冷風取り入れモードを設定する。この冷風取り入れモードでは図２に示すように２つの吸入切替ドア３０、３１により内気吸入通路２７および外気吸入通路２９を閉塞して冷風吸入通路２８を開口する。

これにより、後席側蒸発器９直後の冷風を取り入れて電池１を冷却できる。この蒸発器９直後の冷風は、例えば、３℃〜１０℃付近の低温であるので、内外気同時取り入れモード時よりも電池冷却能力をさらに向上できる。

この冷風取り入れモードにおいては、電池冷却用送風機２６の風量を一定風量（例えば、３０〜５０ｍ³／ｈ程度の最小風量付近）に固定して送風機２６を作動させる。これは、冷風取り入れモードでは、上記のごとき低温の冷風を利用して電池１の冷却性能を十分発揮できるからである。そして、電池冷却用送風機２６の風量を最小風量付近に固定することで、送風騒音を抑制できる。特に、冷風取り入れモードでは、後席乗員の耳元近くに配置される内気吸い込み口６から内気を吸い込むので、内気吸い込み音が耳障りな音になるが、この耳障りな音を最小風量固定により効果的に削減できる。

一方、ステップＳ１にて外気温が第１所定値Ｔ１よりも高いと判定されると、ステップＳ１から図６のステップＳ１６に進み、電池１の冷却風として内気を取り入れる内気取り入れモードを設定する。具体的には、電池制御装置４０の制御出力によりモータアクチュエータ４３の作動角を制御して２つの吸入切替ドア３０、３１により冷風吸入通路２８および外気吸入通路２９を閉塞して内気吸入通路２７を開口する内気取り入れモードを設定する。

次に、電池１の温度が所定値（Ｓ５およびＳ１０の所定値と同じ）以下であるか判定する（Ｓ１７）。この判定がＹＥＳのときは電池冷却用送風機２６の風量を所定量だけ引き下げる（Ｓ１８）。

これに対し、Ｓ１７の判定がＮＯのときは、電池冷却用送風機２６の風量が上限値未満であるか判定し（Ｓ１９）、この判定がＹＥＳのときは電池冷却用送風機２６の風量を増加する（Ｓ２０）。

また、Ｓ１９にて風量が上限値であると判定されると、ステップＳ２１に進み、電池１の冷却風取り入れモードとして冷風取り入れモードを設定する。この冷風取り入れモードでは内気吸入通路２７および外気吸入通路２９を閉塞して冷風吸入通路２８を開口する。これにより、後席側蒸発器９直後の冷風を取り入れて電池１を冷却できる。

この冷風取り入れモードにおいては、電池冷却用送風機２６の風量を一定風量（例えば、３０〜５０ｍ³／ｈ程度の最小風量付近）に固定して送風機２６を作動させることで、送風騒音（特に内気吸い込み音）を効果的に削減できる。

なお、Ｓ１５およびＳ２１による冷風取り入れモードにおいて、電池冷却用送風機２６の風量を固定せずに、電池１の温度に応じて電池冷却用送風機２６の風量を増減するように制御してもよい。

図７は上述した第１実施形態による電池１の冷却風取り入れモードの切替作動を概略的に示す作動説明図であって、縦軸は外気温であり、横軸は電池冷却能力（または電池発熱量）を示す。縦軸のＴ１は上記ステップＳ１の第１所定値、すなわち、内気温Ｔｒ＋αであり、Ｔ２は上記ステップＳ２の第２所定値、すなわち、内気温Ｔｒである。

図７から理解されように、外気温が第１所定値と第２所定値との間であるときは内外気同時取り入れモードの設定により冷風取り入れモードの設定期間を縮小できる。これにより、冷風取り入れモードの実行に伴う冷凍サイクル圧縮機消費動力を低減できる。

また、冷風取り入れモードでは内気吸い込み口６のみから電池冷却風を取り入れるので、耳障りな内気吸い込み音が発生しやすいが、この不具合も、冷風取り入れモードの設定期間の縮小により緩和できる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、図７に示すように外気温が第２所定値Ｔ２以下であるときに外気取り入れモードのみを設定しているが、第２実施形態では、図８に示すように外気温が第１所定値以下であるときに外気取り入れモードと、外気・冷風同時取り入れモードとを切替設定している。

具体的には、外気取り入れモードにおいて、電池１の温度が所定値に維持されるように電池冷却用送風機２６の風量を増減するように制御し、そして、電池冷却用送風機２６の風量が上限値に到達しても、電池１の温度が所定値を超えるときに、電池１の冷風取り入れモードを外気・冷風同時取り入れモードに切り替える。

この外気・冷風同時取り入れモードは、図９に示すように一方の吸入切替ドア３０により内気吸入通路２７を閉塞するとともに、他方の吸入切替ドア３１を冷風吸入通路２８および外気吸入通路２９を同時に開口する中間位置に回転操作することにより設定できる。

第２実施形態によると、外気・冷風同時取り入れモードを設定することで、電池冷却風の温度が外気冷却風よりも低くなって、電池１の冷却能力を向上できる。

これにより、電池１からの放電電流が大きくて車両側の消費電力が大きいとき（電池発熱量が大きいとき）でも、外気・冷風同時取り入れモードを設定することにより、電池１の温度を所定値（電池の適正温度）に維持できる。

なお、寒冷時のように外気温が非常に低下して蒸発器９通過後の冷風温度よりも外気温の方が低くなる環境条件では外気・冷風同時取り入れモードを設定する意味がないので、外気温と冷風温度とを比較して、冷風温度が外気温よりも低いときのみ、外気・冷風同時取り入れモードを設定することが好ましい。

（第３実施形態）
第１実施形態では、図２、図３に示すように電池冷却用送風機２６の３つの吸入通路２７〜２９のうち、冷風吸入通路２８を中央部に配置し、この冷風吸入通路２８の両側に内気吸入通路２７と外気吸入通路２９を配置しているが、第３実施形態では、図１０（ａ）に示すように外気吸入通路２９を中央部に配置し、この外気吸入通路２９の両側に内気吸入通路２７と冷風吸入通路２８を配置している。

なお、図１０（ｂ）に示すように内気吸入通路２７を中央部に配置し、この内気吸入通路２７の両側に冷風吸入通路２８と外気吸入通路２９を配置してもよい。これら３つの吸入通路２７〜２９を２つの吸入切替ドア３０、３１によって開閉することは第１実施形態と同じである。

ところで、第１実施形態では、外気取り入れモード、内気取り入れモード、内外気同時取り入れモード、および冷風取り入れモードの計４種類の冷却風取り入れモードを設定し、また、第２実施形態では、これに外気・冷風同時取り入れモードを付加して計５種類の冷却風取り入れモードを設定しているが、図１０（ｃ）に示すように一方の吸入切替ドア３０により内気吸入通路２７と冷風吸入通路２８の両方を同時に開口し、他方の吸入切替ドア３１により外気吸入通路２９を閉塞することで、内気・冷風同時取り入れモードを設定するようにしてもよい。

なお、図１０（ａ）も内気・冷風同時取り入れモードを設定した状態を示している。この図１０（ａ）では、一方の吸入切替ドア３０により外気吸入通路２９を閉塞するとともに内気吸入通路２７を開口し、他方の吸入切替ドア３１により冷風吸入通路２８を開口することで、内気・冷風同時取り入れモードを設定している。

また、２種類の冷却風を同時に取り入れるモードにおいて、２種類の冷却風の取り入れ割合を電池温度等に応じて可変制御するようにしてもよい。例えば、図１０（ａ）に示す内気・冷風同時取り入れモードにおいて、吸入切替ドア３１の開度（操作位置）を矢印３１ａのように変化させることにより、内気と冷風の取り入れ割合を制御できる。

図１０（ｂ）に示す外気・冷風同時取り入れモードの例では、吸入切替ドア３０の開度（操作位置）を矢印３０ａのように変化させることにより、外気と冷風の取り入れ割合を制御できる。

図１０（ｃ）に示す内気・冷風同時取り入れモードでは、吸入切替ドア３０の開度（操作位置）を矢印３０ａのように変化させることにより、内気と冷風の取り入れ割合を制御できる。

図１０（ｄ）に示す内外気同時取り入れモードでは、吸入切替ドア３０の開度（操作位置）を矢印３０ａのように変化させることにより、内気と外気の取り入れ割合を制御できる。

（第４実施形態）
第１実施形態では、図１、図２に示すように後席側空調ユニット５に装備される後席側蒸発器９にて冷却された冷風を用いて、電池冷却のための冷風取り入れモードを設定しているが、第４実施形態では電池冷却のための専用の蒸発器を設置している。

第４実施形態では図１１に示すように、電池冷却のための専用の蒸発器９０を冷凍サイクル１１において前席側蒸発器１５と並列に設置している。電池冷却専用の蒸発器９０の冷媒入口側には減圧手段としての膨張弁２０と冷媒通路開閉弁としての電磁弁５０が設けてある。

この電磁弁５０は、電池冷却のための冷風取り入れが不要となるときは閉弁状態になって、蒸発器９０への冷媒循環を遮断する。図１１の例では、車室内空調のために、前席側空調ユニット１０のみを設置し、後席側空調ユニット５は廃止している。

図１１に示すように、電池冷却のための専用の蒸発器９０は専用ケース５１内に収納され、この専用ケース５１のうち蒸発器９０の風上側はリヤートレイ４に設けられた内気吸い込み口６を通して車室内の後席側領域に連通している。

専用ケース５１のうち蒸発器９０の風下側は冷風吸入通路２８を通して電池冷却用送風機２６の吸入側に連通する。電池冷却用送風機２６の内気吸入通路２７はリヤートレイ４に設けられ内気吸い込み口６を通して車室内の後席側領域に連通する。電池冷却用送風機２６の外気吸入通路２９は第１実施形態と同様にトランクルーム３内に連通し、トランクルーム３を通して外気を吸入する。

第４実施形態においても、２つの吸入切替ドア３０、３１により上記３つの吸入通路２７、２８、２９の開閉を行うことにより、電池冷却風取り入れモードを切り替えることができ、第１実施形態と同様の作用効果を発揮できる。

（第５実施形態）
第１実施形態では、図７に示すように外気温が第１所定値Ｔ１と第２所定値Ｔ２との間にあるとき、外気取り入れモード→内外気同時取り入れモード→冷風取り入れモードと切り替えているが、第５実施形態では、図１２に示すように、外気取り入れモード→内外気同時取り入れモード→内気取り入れモード→冷風取り入れモードと切り替えるようにしている。

（第６実施形態）
第２実施形態では、図８に示すように外気温が第１所定値Ｔ１と第２所定値Ｔ２との間にあるとき、外気取り入れモード→内外気同時取り入れモード→冷風取り入れモードと切り替えているが、第６実施形態では、図１３に示すように、外気取り入れモード→内外気同時取り入れモード→内気取り入れモード→冷風取り入れモードと切り替えるようにしている。

（他の実施形態）
なお、本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下のごとく種々変形可能である。

（１）上述の実施形態では、外気温レベルを判定するための第１所定値Ｔ１および第２所定値Ｔ２を内気温Ｔｒに基づいて設定しているが、第１所定値Ｔ１および第２所定値Ｔ２を予め設定した固定値にしてもよい。

（２）上述の実施形態では、外気吸入通路２９をトランクルーム３内に連通し、外気取り入れモード時にトランクルーム３内の外気雰囲気に近似した空気を外気とみなし、このトランクルーム３内の空気を外気吸入通路２９から吸入しているが、外気吸入通路２９を外気雰囲気に直接開口し、外気を外気吸入通路２９から直接吸入してもよい。

（３）上述の実施形態では、電池冷却用送風機２６のモータ２６ｂの端子電圧を連続的（リニア）に制御して、電池冷却用送風機２６の風量を連続的（リニア）に制御しているが、電池冷却用送風機２６のモータ２６ｂの端子電圧を段階的に制御して、電池冷却用送風機２６の風量を段階的に制御してもよい。

（４）上述の実施形態では、圧縮機１２として電動圧縮機を用いる場合について説明したが、圧縮機１２として電磁クラッチを介して車両エンジンにより駆動される固定容量圧縮機を用いてもよい。また、圧縮機１２として車両エンジンにより駆動される可変容量圧縮機を用いてもよい。

（５）上述の実施形態では、各冷却風取り入れモードにおける風量の上限値に差を設けなかったが、吸い込み騒音が耳障りな音となるのは、吸い込み口が車室内に設けられている場合であるので、外気取り入れモードにおける風量の上限値を内気取り入れモードおよび冷風取り入れモードにおける風量の上限値よりも大きくするようにしても良い。

また、内外気同時取り入れモードや外気・冷風同時取り入れモード等、複数の吸い込み口から冷却風を吸い込む場合は、通風抵抗が下がり、各吸い込み口における吸い込み騒音が低減するため、風量の上限値を車室内に設けられた単一の吸い込み口から冷却風を吸入する内気取り入れモードおよび冷風取り入れモードよりも大きくするようにしても良い。

（６）上述の実施形態では、内気吸入通路２７と電池冷却専用蒸発器９０が配置された冷風吸入通路２８とを別々に設けたが、内気吸入通路２７を廃止して電池冷却専用蒸発器９０の冷却能力を制御して内気取り入れモードと冷風取り入れモードとを切り替えるようにしてもよい。

（７）上述の実施形態では、電池冷却専用蒸発器９０を設けていたが、電池冷却専用蒸発器９０を廃止し、前席蒸発器１５によって冷却された冷却風を用いるようにしてもよい。

第１実施形態による電池冷却・空調装置の車両搭載状態の概要を示す車両側面概略図である。 第１実施形態による後席側空調ユニット部および電池冷却装置を示す断面概略図である。 第１実施形態による電池冷却装置の内外気同時取り入れモードを示す要部断面図である。 第１実施形態による電気制御部の概要を示すブロック図である。 第１実施形態による電池冷却制御を示すフローチャートである。 第１実施形態による電池冷却制御を示すフローチャートである。 第１実施形態による電池冷却装置の冷却風取り入れモードの切替を示す図表である。 第２実施形態による電池冷却装置の冷却風取り入れモードの切替を示す図表である。 第２実施形態による電池冷却装置の外気・冷風同時取り入れモードを示す要部断面図である。 第３実施形態による電池冷却装置の送風機吸入通路の配置構成および冷却風取り入れモードの切替を示す要部断面図である。 第４実施形態による電池冷却・空調装置の全体システム構成図である。 第５実施形態による電池冷却装置の冷却風取り入れモードの切替を示す図表である。 第６実施形態による電池冷却装置の冷却風取り入れモードの切替を示す図表である。

符号の説明

１…電池、５…後席側空調ユニット、９…後席側蒸発器、
１０…前席側空調ユニット、１２…圧縮機、１５…前席側蒸発器、
２６…電池冷却用送風機、２７…内気吸入通路、２８…冷風吸入通路、
２９…外気吸入通路、３０、３１…吸入切替ドア、９０…電池冷却専用蒸発器。

Claims (8)

1. 車両に搭載される電池（１）に冷却風を送風する電池冷却用送風機（２６）と、
   前記電池冷却用送風機（２６）の吸い込み側に設けられ、内気を吸入する内気吸入通路（２７）と、
   前記電池冷却用送風機（２６）の吸い込み側に設けられ、外気を吸入する外気吸入通路（２９）とを備え、
   前記電池（１）の冷却風取り入れモードとして、前記内気吸入通路（２７）から内気を取り入れる内気取り入れモードと、前記外気吸入通路（２９）から外気を取り入れる外気取り入れモードと、前記内気吸入通路（２７）および前記外気吸入通路（２９）から内気と外気を同時に取り入れる内外気同時取り入れモードとを切替設定するようになっており、
   外気温度の高低を判定する判定値として第１所定値（Ｔ１）と第２所定値（Ｔ２）とを設定し、前記第２所定値（Ｔ２）は内気温（Ｔｒ）であり、前記第１所定値（Ｔ１）は前記第２所定値（Ｔ２）よりも高い温度であり、
   前記外気温度が前記第１所定値（Ｔ１）よりも低く、かつ、前記第２所定値（Ｔ２）よりも高い場合に前記外気取り入れモードを設定し、
   前記外気取り入れモードは前記電池（１）の温度が所定値以下である場合に実行し、
   前記電池（１）の温度が前記所定値より高くなっても前記電池冷却用送風機（２６）の風量が上限値未満である場合は前記外気取り入れモードを継続し、
   一方、前記電池（１）の温度が前記所定値より高くなり、かつ、前記電池冷却用送風機（２６）の風量が上限値になると、前記冷却風取り入れモードを前記外気取り入れモードから前記内外気同時取り入れモードに切り替えることを特徴とする車両用電池冷却装置。
2. 空気を冷却する冷却手段（９、９０）と、
   前記電池冷却用送風機（２６）の吸い込み側に設けられ、前記冷却手段（９、９０）にて冷却された冷風を吸入する冷風吸入通路（２８）とを備え、
   前記電池（１）の冷却風取り入れモードとして、前記内気取り入れモード、前記外気取り入れモード、および前記内外気同時取り入れモードの他に、前記冷却手段（９、９０）で冷却された冷風を取り入れる冷風取り入れモードを切替設定することを特徴とする請求項１に記載の車両用電池冷却装置。
3. 前記外気温度が前記第１所定値（Ｔ１）より高い場合に前記内気取り入れモードを実行することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用電池冷却装置。
4. 前記外気温度が前記第１所定値（Ｔ１）より高い場合に前記内気取り入れモードを実行するとともに、
   前記冷風取り入れモードは、前記内気取り入れモードおよび前記内外気同時取り入れモードと比較して、前記電池（１）の発熱量が大きくなる側で実行することを特徴とする請求項２に記載の車両用電池冷却装置。
5. 前記電池（１）の冷却風取り入れモードとして、前記内気と前記冷風を同時に取り入れる内気・冷風同時取り入れモードを設定することを特徴とする請求項２または４に記載の車両用電池冷却装置。
6. 前記電池（１）の冷却風取り入れモードとして、前記外気と前記冷風を同時に取り入れる外気・冷風同時取り入れモードを設定することを特徴とする請求項２、４、５のいずれか１つに記載の車両用電池冷却装置。
7. 前記内気吸入通路（２７）、前記外気吸入通路（２９）および前記冷風吸入通路（２８）を開閉する複数のドア手段（３０、３１）を備え、
   前記複数のドア手段（３０、３１）により前記３つの吸入通路（２７〜２９）のうち２つの吸入通路を同時に開口できるように構成されていることを特徴とする請求項２、４、５、６のいずれか１つに記載の車両用電池冷却装置。
8. 前記ドア手段（３０、３１）を制御する制御手段（４０、４１）を備え、
   前記制御手段（４０、４１）は、少なくとも外気温および前記電池（１）の温度に基づいて前記ドア手段（３０、３１）の操作位置を制御して前記冷却風取り入れモードの切替を行うことを特徴とする請求項７に記載の車両用電池冷却装置。

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