JP4932340B2 - バッテリ冷却装置及び冷却風量制御装置 - Google Patents

バッテリ冷却装置及び冷却風量制御装置 Download PDF

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Description

本発明は、冷却ファン等により冷却風を送風してバッテリを冷却する技術に関する。
バッテリは充放電時にジュール熱を発生させることが知られている。そのジュール熱によってバッテリ温度が過度に上昇するのを防ぐために、冷却ファンにより冷却風を送ってバッテリを冷却するバッテリ冷却装置が知られている。
特許文献１では、バッテリの表面温度とバッテリの発熱量とに基づいてバッテリの内部温度を推定し、推定された内部温度に基づいて冷却ファンの駆動を制御するバッテリ冷却装置が開示されている。特許文献１では、バッテリ冷却装置は所定の温度までバッテリの内部温度が下がるまで冷却ファンを駆動させ続ける。
また、特許文献２では、バッテリ温度とバッテリ温度時間変化率に基づいて冷却ファンを制御するバッテリ冷却装置が開示されている。特許文献２の図４，８，１３の冷却ファン制御マップに示されている通り、特許文献２では、バッテリ温度時間変化率が小さくてもバッテリ温度が高ければ冷却ファンは駆動をし続ける。つまり、特許文献２でも、バッテリ冷却装置は、所定の温度までバッテリ温度が下がらなければ冷却ファンを駆動させ続ける。
加えて、特許文献３では、バッテリ温度と冷却風温度とに基づいて冷却ファンを制御するバッテリ冷却制御装置が開示されている。特許文献３では、バッテリ冷却制御装置は、バッテリ温度と冷却風温度との温度差が大きく、冷却風温度が低い場合、冷却ファンの風量を小さくすることで、バッテリが必要以上に冷却することを防ぐ。しかし、特許文献３でも、バッテリ冷却制御装置は、所定の温度までバッテリ温度が下がらなければ冷却ファンを駆動させ続ける。
このように、各特許文献に記載の装置では、所定の温度までバッテリ温度が下がらなければ冷却ファンを駆動させ続ける。
特開平９−９２３４７号公報 特開平１０−６４５９８号公報 特開２００５−６３６８９号公報
しかしながら、冷却ファンの駆動を行ったとしてもバッテリ温度の変化が少なければ、たとえ所定の温度までバッテリ温度を下げるために冷却ファンを駆動し続けたとしても、冷却ファンの駆動によるバッテリの冷却効果はあまり高くない。
本発明は、冷却ファン等の冷却手段による冷却風でバッテリを冷却するバッテリ冷却装置において、必要以上に冷却手段を駆動させないことを目的とする。
本発明に係るバッテリ冷却装置は、バッテリに冷却風を供給して前記バッテリを冷却する冷却手段と、前記バッテリのバッテリ温度の所定時間あたりの変化量を示すバッテリ温度変化率を算出する温度変化率算出部と、前記バッテリ温度変化率が所定の抑制制御条件を満たさない場合、バッテリ温度が冷却手段の冷却風の風量を切り替える基準である所定の基準温度以下となるように前記冷却手段の冷却風量を制御する風量制御部であって、前記バッテリ温度変化率が前記所定の抑制制御条件を満たす場合、バッテリ温度が前記基準温度以下であるか否かに拘わらず、前記冷却手段の冷却風量を抑制制御する風量制御部と、を備え、前記風量制御部は、前記抑制制御を開始した後、バッテリ温度が前記基準温度より高い所定の上限閾温度以上となった場合、前記抑制制御を停止することを特徴とする。
また、本発明に係るバッテリ冷却装置は、バッテリに冷却風を供給して前記バッテリを冷却する冷却手段と、前記バッテリのバッテリ温度の所定時間あたりの変化量を示すバッテリ温度変化率を算出する温度変化率算出部と、前記バッテリ温度変化率が所定の抑制制御条件を満たさない場合、バッテリ温度が冷却手段の冷却風の風量を切り替える基準である所定の基準温度以下となるように前記冷却手段の冷却風量を制御する風量制御部であって、前記バッテリ温度変化率が所定の抑制制御条件を満たす場合、バッテリ温度が前記基準温度以下であるか否かに拘わらず、前記冷却手段の冷却風量を抑制制御する風量制御部と、を備え、前記風量制御部は、前記抑制制御を開始してから所定の抑制期間が経過すると、前記抑制制御を停止することを特徴とする。
また、本発明に係るバッテリ冷却装置は、バッテリに冷却風を供給して前記バッテリを冷却する冷却手段と、前記バッテリのバッテリ温度の所定時間あたりの変化量を示すバッテリ温度変化率を算出する温度変化率算出部と、前記バッテリ温度変化率が所定の抑制制御条件を満たさない場合、バッテリ温度が冷却手段の冷却風の風量を切り替える基準である所定の基準温度以下となるように前記冷却手段の冷却風量を制御する風量制御部であって、前記バッテリ温度変化率が所定の抑制制御条件を満たす場合、バッテリ温度が前記基準温度以下であるか否かに拘わらず、前記冷却手段の冷却風量を抑制制御する風量制御部と、を備え、前記風量制御部は、前記バッテリ温度が高くなるにつれて前記冷却手段の冷却風量を増加させるように調整する手段であって、前記冷却風量を増加させたことに対応して前記バッテリ温度変化率の算出を行うことを特徴とする。
また、本発明に係る冷却風量制御装置は、バッテリに冷却風を供給して前記バッテリを冷却する冷却手段の冷却風量を前記バッテリのバッテリ温度に基づいて制御する冷却風量制御装置において、前記バッテリのバッテリ温度の所定時間あたりの変化量を示すバッテリ温度変化率を算出する温度変化率算出部と、前記バッテリ温度変化率が所定の抑制制御条件を満たさない場合、バッテリ温度が冷却手段の冷却風の風量を切り替える基準である所定の基準温度以下となるように前記冷却手段の冷却風量を制御する風量制御部であって、前記バッテリ温度変化率が前記所定の抑制制御条件を満たす場合、バッテリ温度が前記基準温度以下であるか否かに拘わらず、前記冷却手段の冷却風量を抑制制御する風量制御部と、を備え、前記風量制御部は、前記抑制制御を開始した後、バッテリ温度が前記基準温度より高い所定の上限閾温度以上となった場合、前記抑制制御を停止することを特徴とする。
また、本発明に係る冷却風量制御装置は、バッテリに冷却風を供給して前記バッテリを冷却する冷却手段の冷却風量を前記バッテリのバッテリ温度に基づいて制御する冷却風量制御装置において、前記バッテリのバッテリ温度の所定時間あたりの変化量を示すバッテリ温度変化率を算出する温度変化率算出部と、前記バッテリ温度変化率が所定の抑制制御条件を満たさない場合、バッテリ温度が冷却手段の冷却風の風量を切り替える基準である所定の基準温度以下となるように前記冷却手段の冷却風量を制御する風量制御部であって、前記バッテリ温度変化率が前記所定の抑制制御条件を満たす場合、バッテリ温度が前記基準温度以下であるか否かに拘わらず、前記冷却手段の冷却風量を抑制制御する風量制御部と、を備え、前記風量制御部は、前記抑制制御を開始してから所定の抑制期間が経過すると、前記抑制制御を停止することを特徴とする。
また、本発明に係る冷却風量制御装置は、バッテリに冷却風を供給して前記バッテリを冷却する冷却手段の冷却風量を前記バッテリのバッテリ温度に基づいて制御する冷却風量制御装置において、前記バッテリのバッテリ温度の所定時間あたりの変化量を示すバッテリ温度変化率を算出する温度変化率算出部と、前記バッテリ温度変化率が所定の抑制制御条件を満たさない場合、バッテリ温度が冷却手段の冷却風の風量を切り替える基準である所定の基準温度以下となるように前記冷却手段の冷却風量を制御する風量制御部であって、前記バッテリ温度変化率が前記所定の抑制制御条件を満たす場合、バッテリ温度が前記基準温度以下であるか否かに拘わらず、前記冷却手段の冷却風量を抑制制御する風量制御部と、を備え、前記風量制御部は、前記バッテリ温度が高くなるにつれて前記冷却手段の冷却風量を増加させるように調整する手段であって、前記冷却風量を増加させたことに対応して前記バッテリ温度変化率の算出を行うことを特徴とする。
本発明によれば、冷却ファン等の冷却手段による冷却風でバッテリを冷却するバッテリ冷却装置において、冷却手段を必要以上に駆動させることを防止することができる。
本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態と称す）について、以下図面を用いて説明する。
図１は、本実施形態におけるバッテリ冷却装置の構成を示す説明図である。バッテリ冷却装置は、バッテリ３０を冷却するための冷却手段として冷却風をバッテリ３０に供給する冷却ファン２０と、冷却ファン２０の冷却風量を調整する冷却風量制御装置１０とを含む。なお、冷却風量制御装置１０は、例えば、電子電子制御ユニット（電子ＥＣＵ）内の一部を構成する。バッテリ冷却装置およびバッテリ３０は、例えば、電動機（モータ）の駆動力によって走行する電気自動車や、エンジンと電動機との両方の駆動力を使用するハイブリッド電気自動車に搭載される。
バッテリ３０は、図１に示すように、電池ブロックＢ１〜Ｂ２０を直列に接続して構成される。電池ブロックＢ１〜Ｂ２０は、バッテリケース３２に収容されている。また、電池ブロックＢ１〜Ｂ２０はそれぞれ、２個の電池モジュールを電気的に直列接続して構成されており、更に、各電池モジュールは、６個の単電池を電気的に直列に接続して構成されている。各単電池としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等を用いることができる。なお、電池ブロック、電池モジュール、単電池の数は特に限定されるものではない。バッテリ３０の構成も上記した例に限定されるものではない。
さらに、バッテリケース３２内には、複数の温度センサ３４が配置されている。複数の温度センサ３４の配置は、比較的温度が近い複数の電池ブロックを１つのグループとして、あるいはいずれの電池ブロックとも比較的温度差がある１つの電池ブロックを１つのグループとして、グループごとに１つの温度センサ３４を配置することによって行われる。また、グループ分けは、事前の実験等によって各電池ブロックの温度を測定することによって行われている。本実施形態では、Ｍ（Ｍは整数）個の温度センサ３４を備えるものとし、各温度センサ３４が検出した温度をそれぞれ温度Ｔｂ（１）〜温度Ｔｂ（Ｍ）と表現する。
冷却風量制御装置１０は、電流測定部１２、バッテリ温度測定部１３、環境温度測定部１４、制御部１６、記憶部１８から構成される。
電流測定部１２は、バッテリ３０の充放電時における充放電電流Ｉを測定する。本実施形態では、電流測定部１２は、電流センサ３５が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換し、これに基づいて充電時にバッテリ３０に入力された電流と、放電時にバッテリ３０から出力された電流とを特定する電流データを生成し、これを制御部１６に出力する。また、電流測定部１２は、例えば充電時をマイナス、放電時をプラスとして電流データを生成する。電流測定部１２による制御部１６への電流データの出力は、予め設定された周期（例えば、１００ｍｓ）で行われ、制御部１６は電流データを記憶部１８に格納する。
バッテリ温度測定部１３は、バッテリ３０のバッテリ温度の測定を行っている。本実施形態では、グループごとに設定された各温度センサ３４が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換し、これに基づいてグループごとのバッテリ温度を特定するグループ別バッテリ温度データを生成し、これを制御部１６に出力する。制御部１６は、入力された各グループ別温度データに示される温度Ｔｂ（１）〜温度Ｔｂ（Ｍ）の最大値を求めることでバッテリ温度Ｔｂを求め、求められたバッテリ温度Ｔｂを特定するバッテリ温度データを生成し、これを記憶部１８に格納する。バッテリ温度測定部１３による制御部１６への各グループ別温度データの出力は、予め設定された周期（例えば、１００ｍｓ）で行われ、制御部１６による記憶部１８へのバッテリ温度データの格納も予め設定された周期で行われる。
環境温度測定部１４は、バッテリ３０周囲の環境温度Ｔａを検出する温度センサ３６が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換し、これに基づいてバッテリの環境温度Ｔａを特定する環境温度データを生成し、これを制御部１６に出力する。環境温度測定部１４による制御部１６への環境温度データの出力も、予め設定された周期（例えば、１００ｍｓ）で行われ、制御部１６は環境温度データを記憶部１８に格納する。なお、温度センサ３６は、例えば、冷却ファン２０からの冷却風をバッテリ３０に供給するための吸気口（図示せず）近傍に設けられる。
バッテリ電圧測定部１５は、各電池ブロックＢ１〜Ｂ２０のブロック端子電圧Ｖｂ（１）〜Ｖｂ（２０）を測定する。バッテリ電圧測定部１５は、ブロック端子電圧Ｖｂ（１）〜Ｖｂ（２０）を特定する電圧データを生成し、これを制御部１６に出力する。制御部１６は各ブロック端子電圧を合算してバッテリ３０の端子電圧Ｖを求める。バッテリ電圧測定部１５による制御部１６への電圧データの出力は、予め設定された周期（例えば、１００ｍｓ）で行われ、制御部１６は電圧データを記憶部１８に格納する。
制御部１６は、風量制御部１６ａを含み、風量制御部１６ａは、記憶部１８から予め設定された周期でバッテリ温度データを読み出し、バッテリ温度データに示されたバッテリ温度Ｔｂを取得する。次いで、風量制御部１６ａはバッテリ温度Ｔｂに基づいて冷却ファン２０の冷却風量を調整する。風量制御部１６ａは、例えば、冷却風量を定めるファン駆動モードとバッテリ温度Ｔｂとの関係を示す図２に示すようなモード判定マップを参照してバッテリ温度Ｔｂに対応するファン駆動モードを決定し、決定したファン駆動モードに対して予め設定された冷却風量となるように冷却ファン２０を駆動する。より具体的には、風量制御部１６ａは、バッテリ温度がＴｂ１−１を上回ると、ファン駆動モードを第０モードから第１モードに設定を変更して、第１モードに対応する冷却風量となるように冷却ファン２０を駆動する。なお、第０モードは、冷却風量がゼロ、つまり、冷却ファン２０を駆動させないモードを示す。その後、制御部１６は、バッテリ温度がＴｂ１−２を下回ると、第０モードに設定して、冷却ファン２０の駆動を停止させる。同様に、制御部１６は、バッテリ温度がＴｂ２−１もしくはＴｂ３−１を上回ると、ファン駆動モードを第２モードもしくは第３モードに切り替え、バッテリ温度がＴｂ２−２もしくはＴｂ３−２を下回ると、第２モードから第１モードもしくは第３モードから第２モードへファン駆動モードを切り替える。なお、モード判定マップは記憶部１８に予め格納しておく。
以上のように構成されたバッテリ冷却装置において、冷却風量制御装置１０は、通常、バッテリ温度Ｔｂが所定の基準温度（Ｔｂ１−２，Ｔｂ２−２，Ｔｂ３−２）を下回るまで、現状のファン駆動モードを維持する。つまり、基準温度を下回らない限り、冷却ファン２０の冷却風量を減少させない。しかし、冷却ファン２０を駆動し続けてもバッテリ温度Ｔｂが下がらず、冷却ファン２０の駆動による冷却効果があまり発揮されない場合がある。このような場合に、冷却ファン２０を駆動し続けると、冷却ファン２０の駆動による騒音発生や無駄な電力消費などを招くおそれがある。
そこで、本実施形態における制御部１６は、温度変化率部算出部１６ｂを含み、温度変化率算出部１６ｂは、周期的に得られるバッテリ温度Ｔｂに基づいて所定時間あたりのバッテリ温度Ｔｂの変化量を示すバッテリ温度変化率ΔＴｂを算出する。風量制御部１６ａは、温度変化率算出部１６ｂで算出されたバッテリ温度変化率ΔＴｂが予め定められた抑制制御条件を満たす場合、バッテリ温度Ｔｂが基準温度を下回っていなくても冷却ファン２０の冷却風量を抑制制御する。つまり、風量制御部１６ａは、ファン駆動モードを現在のモードから冷却風量が減少するモードへ切り替える。以下、現在のモードから冷却風量が減少するモードへの切り替えを下位モードへの切り替えと称し、逆に現在のモードから冷却風量が増加するモードへの切り替えを上位モードへの切り替えと称する。
続いて、制御部１６が行う冷却風量の抑制制御の処理手順について図３に示すフローチャートを用いて説明する。
図３において、制御部１６は、ファン駆動モードが上位モードへ切り替わったことを検知すると（Ｓ１００）、タイマをオンする（Ｓ１０２）。その後、所定期間Ｌａ（例えば、６０ｓｅｃ）を経過すると（ステップＳ１０４の判定結果が、肯定「Ｙ」）、制御部１６は、温度変化率算出部１６ｂにおいて、所定期間Ｌａあたりのバッテリ温度の変化量を示すバッテリ温度変化率ΔＴｂを算出する（Ｓ１０６）。
ここで、バッテリ温度変化率ΔＴｂの算出方法について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。まず、温度変化率算出部１６ｂは、記憶部１８に格納されたバッテリ温度データを参照して、最新のバッテリ温度Ｔｂｎｏｗを取得し（Ｓ２００）、さらにバッテリ温度Ｔｂｎｏｗが測定された時点から所定期間Ｌａ前に測定されたバッテリ温度Ｔｂｐｒｅを取得する（Ｓ２０２）。次いで、温度変化率算出部１６ｂは、次式（１）に基づいてバッテリ温度変化率ΔＴｂを算出する（Ｓ２０４）。
ΔＴｂ＝（Ｔｂｎｏｗ−Ｔｂｐｒｅ）／Ｌａ ・・・（１）
図３に戻り、上記の通り、バッテリ温度変化率ΔＴｂを算出した後、制御部１６は、バッテリ温度変化率ΔＴｂが所定の抑制制御条件を満たすか否か、例えば、バッテリ温度変化率ΔＴｂが所定の数値範囲（α＜ΔＴｂ＜β）を満たすか否かを判定して、バッテリ温度変化率ΔＴｂが所定の抑制制御条件を満たさない場合には（ステップＳ１０８の判定結果が、否定「Ｎ」）、現在のファン駆動モードでの冷却風量で十分にバッテリ３０を冷却する効果があると判断し、再度バッテリ温度変化率ΔＴｂを算出する。ここで、所定の数値範囲を規定するαは、バッテリ温度Ｔｂが下降時における下限閾値を示し、例えば「−０．５」、βは、バッテリ温度Ｔｂが上昇時における上限閾値を示し、例えば「０．１」とする。閾値αの絶対値と閾値βの絶対値とは等しくてもよいが、上記のように閾値βの絶対値を閾値αの絶対値よりも小さくすることにより、バッテリ温度上昇時に後述するファン駆動抑制制御が実行される確率が低く抑えられるため、バッテリ温度の上昇を抑制することができる。
なお、バッテリ温度変化率ΔＴｂが所定の抑制制御条件を満たさない場合として、バッテリ温度Ｔｂｎｏｗがバッテリ温度Ｔｂｐｒｅに比べてある程度高く、そのバッテリ温度Ｔｂｎｏｗが現在のファン駆動モードから上位モードへの切り替えの条件となる上限閾温度（例えばＴｂ１−１，Ｔｂ２−１，Ｔｂ３−１）を超えている場合も考えられる。この場合は、制御部１６は、図３に示す処理手順とは独立した処理において、ファン駆動モードの上位モードへの切り替えが行われる。なお、制御部１６は図３に示す処理の途中で、ファン駆動モードの上位モードへの切り替えを検知した場合は、当該処理を中断して、改めてステップＳ１００から処理を開始する。また、上位モードへの切り替えを検知した際に、後述するファン駆動抑制処理を実行中の場合にも、制御部１６は、ファン駆動抑制処理を中断して改めてステップＳ１００から処理を開始する。
一方、バッテリ温度変化率ΔＴｂが所定の抑制制御条件を満たす場合には（ステップＳ１０８の判定結果が、肯定「Ｙ」）、制御部１６は、ファン駆動抑制処理を開始する（Ｓ１１０）。制御部１６が行うファン駆動抑制処理は、冷却ファン２０の過剰な駆動による騒音発生や電力消費を低減するためなどを目的として行われる処理であり、例えば、ファン駆動モードの下位モードへの切り替え、もしくは第０モードへの切り替え、つまり、冷却ファン２０による冷却風量を抑制制御する処理であり、例えば冷却ファン２０の駆動停止などが挙げられる。
制御部１６は、ファン駆動抑制処理を開始した後、タイマをリセットしてから再びオンして（Ｓ１１２）、所定の抑制期間Ｌｂ（例えば、６０ｓｅｃ）を経過すると（ステップＳ１１４での判定結果が、肯定「Ｙ」）、ファン駆動抑制処理を停止する（Ｓ１１６）。つまり、制御部１６は、ファン駆動抑制処理を開始する前のモードへファン駆動モードを切り替える。
上記の通り、本実施形態では、制御部１６は、バッテリ温度変化率ΔＴｂが所定の抑制制御条件を満たす場合には、冷却ファン２０を駆動し続けても、冷却ファン２０の駆動による冷却効果があまり発揮されないと判断して、バッテリ温度Ｔｂの値如何によらず、冷却ファン２０の冷却風量を低減もしくは冷却ファン２０の停止を行う。これにより、冷却ファン２０を必要以上に駆動させることを防止することができ、冷却ファン２０の過剰な駆動による騒音発生や電力消費を低減することができる。
また、本実施形態では、制御部１６は、ファン駆動抑制処理を所定の抑制期間経過後に停止する。ファン駆動抑制処理を行うと、冷却風量が抑制されるため、通常バッテリ温度Ｔｂが上昇に転ずる。ここで、バッテリ温度Ｔｂの上昇によりファン駆動抑制処理中に上位モードへの切り替えが行われれば、上記の通りファン駆動抑制処理は中断する。しかし、ファン駆動抑制処理を開始した時点におけるバッテリ温度Ｔｂと上位モードへ切り替わる上限閾温度との差があまりにも大きいと、ファン駆動抑制処理の実行時間が長期化し、慢性的にバッテリ温度が高温で推移するおそれがある。
そこで、本実施形態では、ファン駆動抑制処理を所定の抑制期間経過後に停止させることで、ファン駆動抑制処理の実行期間に制限を設け、バッテリ温度が慢性的に高温で推移することを防止する。なお、バッテリ温度が高いほど慢性的に高温で推移させることを避けることが望ましい。そこで、上記では、所定の抑制期間Ｌｂは固定値として説明したが、ファン駆動抑制処理を開始する直前のモードに応じて、所定の抑制期間Ｌｂの長さを変更してもよい。つまり、制御部１６は、冷却風量が高く設定されているファン駆動モードほど所定の抑制期間Ｌｂを短く設定してもよい。例えば、ファン駆動抑制処理を開始する直前のファン駆動モードが第１モードの場合における所定の抑制期間Ｌｂ１よりも、第２モードの場合における所定の抑制期間Ｌｂ２のほうを短くする。これにより、バッテリ３０を慢性的に高温で推移させる確率を低く抑えることができる。
図５は、制御部１６がバッテリ温度変化率ΔＴｂを算出する際の他の処理手順を示すフローチャートである。
図５において、制御部１６は、まず、記憶部１８に格納された電流データを参照して充放電電流Ｉを取得し（Ｓ３００）、さらに記憶部１８に格納されたバッテリの内部抵抗ｒ
を取得する（Ｓ３０２）。なお、内部抵抗ｒは、例えば、バッテリ温度Ｔｂと内部抵抗ｒとの関係を示す参照テーブルを予め記憶部１８に格納しておき、その参照テーブルに基づいてバッテリ温度Ｔｂに応じた内部抵抗ｒを求めてもよい。また、所定期間にバッテリ電圧Ｖと充放電電流Ｉとのペアデータを複数個取得して記憶し、そのペアデータから、回帰分析により１次の近似直線（電圧Ｖ−電流Ｉ近似直線）を求め、Ｖ−Ｉ近似直線の傾きから内部抵抗ｒを求めてもよい。
次いで、制御部１６は、次式（２）に基づいてバッテリの発熱量Ｗｉｎを算出する（Ｓ３０４）。
Ｗｉｎ＝Ｉ２×ｒ ・・・（２）
さらに、制御部１６は、バッテリ３０の冷却のしやすさの度合いを示す必要冷却コンダクタンスＫｆを求める（Ｓ３０６）。必要冷却コンダクタンスＫｆは、冷却風量とほぼ比例関係にあり、Ｋｆの値が大きいほどバッテリ３０が冷えやすいことを意味する。本実施形態では、例えば、ファン駆動モードごとに予めＫｆを定めたテーブルを記憶部１８に格納しておき、制御部１６は、そのテーブルを参照することで、現時点におけるファン駆動モードに対応するＫｆを求める。
また、制御部１６は、記憶部１８に格納されたバッテリ温度テーブルおよび環境温度テーブルを参照して、バッテリ温度Ｔｂおよび環境温度Ｔａを取得し（Ｓ３０８）、次式（３）に基づいて冷却量Ｗｏｕｔを算出する（Ｓ３１０）。
Ｗｏｕｔ＝Ｋｆ（Ｔｂ−Ｔａ） ・・・（３）
さらに、制御部１６は、次式（４）に基づいてバッテリ温度変化率ΔＴｂを算出する（Ｓ３１２）。
ΔＴｂ＝（Ｗｉｎ−Ｗｏｕｔ）／Ｃｂ ・・・（４）
ここで、Ｃｂは、バッテリ３０の熱容量［Ｊ／Ｋ］を示し、熱容量Ｃｂは予め記憶部１８に格納しておく。
以上の処理により、制御部１６は、バッテリ温度変化率ΔＴｂを算出してもよい。
図６は、ファン駆動抑制処理を行う場合と行わない場合とにおけるバッテリ温度Ｔｂと冷却ファン駆動モードとの変化状況を示すグラフである。図６において、ファン駆動抑制処理を行わない場合、第２モードに切り替わった後にバッテリ温度の変化がほとんど見られない場合でも、冷却ファン駆動モードの切り替えは行われない。一方、ファン駆動抑制処理を行う場合、第２モードに切り替わった後にバッテリ温度の変化が少なくなると、下位モードである第１モードに随時切り替わり、冷却ファン２０の過剰な駆動を抑える。このように、ファン駆動抑制処理を行うことで、ファン駆動抑制処理を行わない場合とほぼ同じバッテリ温度Ｔｂを維持しながらも、冷却ファン２０を必要以上に駆動させることを防止することができる。よって、冷却ファン２０の過剰な駆動による騒音発生や電力消費を低減することができる。
なお、冷却風量制御装置は、マイクロコンピュータに図３乃至５に示す各種処理を具現化させるプログラムをインストールし、このプログラムを実行することによって実現することができる。
すなわち、マイクロコンピュータはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の各種メモリ、通信バス及びインタフェースを有し、予めファームウェアとしてＲＯＭに格納された処理プログラムを読み出してＣＰＵが順次実行する。モード判定マップや抑制制御条件などは予めメモリに記憶されており、ＣＰＵはインタフェースを介して温度センサから入力しメモリに記憶されたバッテリ温度Ｔｂに基づいてファン駆動モードを決定し、決定したファン駆動モードに対応する冷却風量となるように冷却ファンに駆動信号を出力する。さらに、ＣＰＵは、周期的にバッテリ温度変化率ΔＴｂを算出し、バッテリ温度変化率ΔＴｂが所定の抑制制御条件を満たす場合に、バッテリ温度Ｔｂが示す値によらず、ファン駆動モードを下位モードに切り替える。
本実施形態におけるバッテリ冷却装置の構成を示す説明図である。 冷却風量を定めるファン駆動モードとバッテリ温度との関係を示すモード判定マップの一例を示す図である。 制御部が行う冷却風量の抑制制御の処理手順を示すフローチャートである。 制御部がバッテリ温度変化率を算出する際の処理手順の一例を示すフローチャートである。 制御部がバッテリ温度変化率を算出する際の処理手順の一例を示すフローチャートである。 ファン駆動抑制処理を行う場合と行わない場合とにおけるバッテリ温度と冷却ファン駆動モードとの変化状況を示す図である。
符号の説明
１０ 冷却風量制御装置、１２ 電流測定部、１３ バッテリ温度測定部、１４ 環境温度測定部、１６ 制御部、１８ 記憶部、２０ 冷却ファン、３０ バッテリ、３２ バッテリケース、３４，３６ 温度センサ、３５ 電流センサ。

Claims (9)

  1. バッテリに冷却風を供給して前記バッテリを冷却する冷却手段と、
    前記バッテリのバッテリ温度の所定時間あたりの変化量を示すバッテリ温度変化率を算出する温度変化率算出部と、
    前記バッテリ温度変化率が所定の抑制制御条件を満たさない場合、バッテリ温度が冷却手段の冷却風の風量を切り替える基準である所定の基準温度以下となるように前記冷却手段の冷却風量を制御する風量制御部であって、前記バッテリ温度変化率が前記所定の抑制制御条件を満たす場合、バッテリ温度が前記基準温度以下であるか否かに拘わらず、前記冷却手段の冷却風量を抑制制御する風量制御部と、
    を備え、
    前記風量制御部は、
    前記抑制制御を開始した後、バッテリ温度が前記基準温度より高い所定の上限閾温度以上となった場合、前記抑制制御を停止する、
    ことを特徴とするバッテリ冷却装置。
  2. バッテリに冷却風を供給して前記バッテリを冷却する冷却手段と、
    前記バッテリのバッテリ温度の所定時間あたりの変化量を示すバッテリ温度変化率を算出する温度変化率算出部と、
    前記バッテリ温度変化率が所定の抑制制御条件を満たさない場合、バッテリ温度が冷却手段の冷却風の風量を切り替える基準である所定の基準温度以下となるように前記冷却手段の冷却風量を制御する風量制御部であって、前記バッテリ温度変化率が所定の抑制制御条件を満たす場合、バッテリ温度が前記基準温度以下であるか否かに拘わらず、前記冷却手段の冷却風量を抑制制御する風量制御部と、
    を備え、
    前記風量制御部は、
    前記抑制制御を開始してから所定の抑制期間が経過すると、前記抑制制御を停止する、
    ことを特徴とするバッテリ冷却装置。
  3. バッテリに冷却風を供給して前記バッテリを冷却する冷却手段と、
    前記バッテリのバッテリ温度の所定時間あたりの変化量を示すバッテリ温度変化率を算出する温度変化率算出部と、
    前記バッテリ温度変化率が所定の抑制制御条件を満たさない場合、バッテリ温度が冷却手段の冷却風の風量を切り替える基準である所定の基準温度以下となるように前記冷却手段の冷却風量を制御する風量制御部であって、前記バッテリ温度変化率が所定の抑制制御条件を満たす場合、バッテリ温度が前記基準温度以下であるか否かに拘わらず、前記冷却手段の冷却風量を抑制制御する風量制御部と、
    を備え、
    前記風量制御部は、
    前記バッテリ温度が高くなるにつれて前記冷却手段の冷却風量を増加させるように調整する手段であって、前記冷却風量を増加させたことに対応して前記バッテリ温度変化率の算出を行う、
    ことを特徴とするバッテリ冷却装置。
  4. 請求項３に記載のバッテリ冷却装置において、
    前記風量制御部は、
    前記冷却風量が多いほど短くなるように前記抑制制御の実行期間を示す抑制期間を設定し、前記抑制制御を開始してから前記抑制期間が経過すると前記抑制制御を停止する、
    ことを特徴とするバッテリ冷却装置。
  5. 請求項１乃至４のいずれか１つに記載のバッテリ冷却装置において、
    前記風量制御部は、
    前記バッテリ温度変化率が、所定の数値範囲に含まれる場合に前記抑制制御条件を満たすと判定する、
    ことを特徴とするバッテリ冷却装置。
  6. 請求項５に記載のバッテリ冷却装置において、
    前記バッテリ温度変化率を、ΔＴｂとした場合、
    前記数値範囲は、
    α＜ΔＴｂ＜β、ただし、α＜０、β＞０、
    により定められ、
    ｜α｜＞｜β｜
    を満たすことを特徴とするバッテリ冷却装置。
  7. バッテリに冷却風を供給して前記バッテリを冷却する冷却手段の冷却風量を前記バッテリのバッテリ温度に基づいて制御する冷却風量制御装置において、
    前記バッテリのバッテリ温度の所定時間あたりの変化量を示すバッテリ温度変化率を算出する温度変化率算出部と、
    前記バッテリ温度変化率が所定の抑制制御条件を満たさない場合、バッテリ温度が冷却手段の冷却風の風量を切り替える基準である所定の基準温度以下となるように前記冷却手段の冷却風量を制御する風量制御部であって、前記バッテリ温度変化率が前記所定の抑制制御条件を満たす場合、バッテリ温度が前記基準温度以下であるか否かに拘わらず、前記冷却手段の冷却風量を抑制制御する風量制御部と、を備え、
    前記風量制御部は、
    前記抑制制御を開始した後、バッテリ温度が前記基準温度より高い所定の上限閾温度以上となった場合、前記抑制制御を停止する、
    ことを特徴とする冷却風量制御装置。
  8. バッテリに冷却風を供給して前記バッテリを冷却する冷却手段の冷却風量を前記バッテリのバッテリ温度に基づいて制御する冷却風量制御装置において、
    前記バッテリのバッテリ温度の所定時間あたりの変化量を示すバッテリ温度変化率を算出する温度変化率算出部と、
    前記バッテリ温度変化率が所定の抑制制御条件を満たさない場合、バッテリ温度が冷却手段の冷却風の風量を切り替える基準である所定の基準温度以下となるように前記冷却手段の冷却風量を制御する風量制御部であって、前記バッテリ温度変化率が前記所定の抑制制御条件を満たす場合、バッテリ温度が前記基準温度以下であるか否かに拘わらず、前記冷却手段の冷却風量を抑制制御する風量制御部と、を備え、
    前記風量制御部は、
    前記抑制制御を開始してから所定の抑制期間が経過すると、前記抑制制御を停止する、
    ことを特徴とする冷却風量制御装置。
  9. バッテリに冷却風を供給して前記バッテリを冷却する冷却手段の冷却風量を前記バッテリのバッテリ温度に基づいて制御する冷却風量制御装置において、
    前記バッテリのバッテリ温度の所定時間あたりの変化量を示すバッテリ温度変化率を算出する温度変化率算出部と、
    前記バッテリ温度変化率が所定の抑制制御条件を満たさない場合、バッテリ温度が冷却手段の冷却風の風量を切り替える基準である所定の基準温度以下となるように前記冷却手段の冷却風量を制御する風量制御部であって、前記バッテリ温度変化率が前記所定の抑制制御条件を満たす場合、バッテリ温度が前記基準温度以下であるか否かに拘わらず、前記冷却手段の冷却風量を抑制制御する風量制御部と、を備え、
    前記風量制御部は、
    前記バッテリ温度が高くなるにつれて前記冷却手段の冷却風量を増加させるように調整する手段であって、前記冷却風量を増加させたことに対応して前記バッテリ温度変化率の算出を行う、
    ことを特徴とする冷却風量制御装置。
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