JP5026823B2

JP5026823B2 - バッテリ冷却装置

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Publication number: JP5026823B2
Application number: JP2007060778A
Authority: JP
Inventors: 貴生山本; 律人山邊
Original assignee: Primearth EV Energy Co Ltd
Current assignee: Primearth EV Energy Co Ltd
Priority date: 2006-06-22
Filing date: 2007-03-09
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2027-03-09
Also published as: JP2008027888A; US20070298316A1; US8039137B2

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には、バッテリの給電線に流れる放電電流を電流センサで検出し、検出電流値と予め記憶させたバッテリ内部抵抗値とからバッテリの発熱量を算出し、算出した発熱量に応じた出力によって、冷却ファンの冷却風量を制御してバッテリに冷却風を供給するバッテリ冷却装置が開示されている。また、特許文献１には、バッテリの残存容量とバッテリの温度上昇率に基づいて放電終了時のバッテリ温度を推定し、推定したバッテリ温度に基づいて冷却ファンの冷却風量を制御するバッテリ冷却装置が開示されている。

また、特許文献２には、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冷却風量を制御するバッテリ冷却装置が開示されている。

このように特許文献１，２では、バッテリの温度や発熱量に基づいて冷却ファンの冷却風量を制御している。

特開平８−１４８１９０号公報特開平９−９２３４７号公報

しかしながら、バッテリを冷却するのに必要な冷却風量は、バッテリの温度や発熱量などバッテリの状態を示すパラメータだけではなく、バッテリの周囲の環境にも影響される。つまり、バッテリの周囲の環境によって、バッテリの冷却のしやすさは変化する。したがって、バッテリの温度や発熱量などバッテリの状態を示すパラメータだけで冷却ファンの冷却風量を決定してしまうと、冷却ファンの冷却風量が過剰もしくは不足する場合がある。

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、冷却手段の冷却風量をより最適に制御することを目的とする。

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、前記バッテリの充放電電流を測定する電流測定部と、前記バッテリのバッテリ温度を測定するバッテリ温度測定部と、前記バッテリ周囲の環境温度を測定する環境温度測定部と、前記バッテリ温度と前記環境温度との差を差分温度として算出するとともに、前記バッテリの内部抵抗と前記充放電電流とに基づいて前記バッテリの発熱量を算出し、前記バッテリの充電状態が許容範囲内の場合には、前記差分温度が、高効率で前記バッテリを冷却することができる所定の閾温度ΔＴｃ１以下で、かつ、前記発熱量が、前記差分温度に対応して定まる、発熱量が少ないため前記冷却手段の駆動を必要としない所定の発熱量Ｗｉｎ１以下の場合に、前記冷却手段の冷却風量を抑制する制御部と、を備え、さらに、前記制御部は、前記バッテリの充電状態が許容範囲外の場合には、前記差分温度が、前記閾温度ΔＴｃ１よりも小さいΔＴｃ３以下で、かつ、前記発熱量が、前記差分温度に対応して定まる、前記所定の発熱量Ｗｉｎ１よりも小さいＷｉｎ３以下の場合に、前記冷却手段の冷却風量を抑制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、前記バッテリの充放電電流を測定する電流測定部と、前記バッテリのバッテリ温度を測定するバッテリ温度測定部と、前記バッテリ周囲の環境温度を測定する環境温度測定部と、前記バッテリ温度と前記環境温度との差を差分温度として算出するとともに、前記バッテリの内部抵抗と前記充放電電流とに基づいて前記バッテリの発熱量を算出し、前記バッテリの充電状態が許容範囲内の場合には、前記差分温度が、前記冷却手段を駆動しても前記バッテリを冷却することができない所定の閾温度ΔＴｃ２以下で、かつ、前記発熱量が、前記差分温度に対応して定まる、冷却効率が悪くても前記冷却手段を駆動する必要がある所定の発熱量Ｗｉｎ２以下の場合に、前記冷却手段の冷却風量を抑制する制御部と、を備え、さらに、前記制御部は、前記バッテリの充電状態が許容範囲外の場合には、前記差分温度が、前記閾温度ΔＴｃ２よりも小さいΔＴｃ４以下で、かつ、前記発熱量が、前記差分温度に対応して定まる、前記所定の発熱量Ｗｉｎ２より小さいＷｉｎ４以下の場合に、前記冷却手段の冷却風量を抑制することを特徴とする。

本発明に係るバッテリ冷却装置の１つの態様によれば、前記制御部は、前記バッテリの熱源から発生した熱の発生時点から前記発生した熱によるバッテリ温度の変化が前記バッテリ温度測定部で測定される時点までの期間を示す予め定められた熱伝導期間以下の長さである所定期間ごとに、発熱量を算出し前記冷却手段の冷却風量の調整を行う、ことを特徴とする。

本発明に係るバッテリ冷却装置の１つの態様によれば、前記制御部は、前記所定期間内に測定された充放電電流値の平均値に基づいて前記発熱量を算出することを特徴とする。

本発明に係るバッテリ冷却装置の１つの態様によれば、前記制御部は、前記バッテリ温度が所定の上限閾温度を超えた場合、算出された差分温度の値如何によらず、予め定められた最大冷却風量となるように前記冷却手段の冷却風量を制御することを特徴とする。

本発明によれば、バッテリを冷却する冷却手段の冷却風量をより最適に制御することができる。

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、電池電子制御ユニット（電池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、電気自動車やハイブリッド電気自動車に搭載され、バッテリ３０からの電力を受けて、電気自動車やハイブリッド電気自動車の駆動源となる駆動モータが駆動する。

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表面温度を測定することによって行われる。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が検出した各電池ブロックの表面温度をそれぞれバッテリ温度Ｔｂ（１）〜バッテリ温度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、バッテリ電圧測定部１５、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う。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（例えば、１００ｍｓ）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、各種センサから取得するバッテリ３０に関する物理量に基づいて冷却風量を定め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応する冷却風量となるように冷却ファン２０を制御する。

以上のように構成されたバッテリ冷却装置において、制御部１６は、図２に示すフローチャートに基づいて、ファン駆動モードを決定する。

図２において、まず、制御部１６は、バッテリ３０の発熱量Ｗｉｎを算出する（Ｓ１００）。制御部１６は、記憶部１８に予め記憶されているか、または電流データと電圧データとから周知の方法により算出したバッテリ３０の内部抵抗Ｒと、充放電電流Ｉとを取得して、次式（１）に基づいて発熱量Ｗｉｎを算出する。
Ｗｉｎ＝Ｉ^２×Ｒ・・・（１）

さらに、制御部１６は、記憶部１８からバッテリ温度Ｔｂと環境温度Ｔａとを取得して、それらの差分温度ΔＴｃ（ΔＴｃ＝Ｔｂ−Ｔａ）を算出し（Ｓ１０２）、記憶部１８に予め記憶された図３に示すようなモードマップを参照し、発熱量Ｗｉｎと差分温度ΔＴｃとに基づいてファン駆動モードを決定する。ここで、モードマップとは、発熱量Ｗｉｎと差分温度ΔＴｃとが定まるとファン駆動モード、つまり冷却風量が一意に定まる冷却風量マップである。図３に示すように、モードマップは、予め設定されたファン駆動モードごとに領域が定められており、発熱量Ｗｉｎと差分温度ΔＴｃとで定まる点が含まれる領域に対応するファン駆動モードが、実行対象のモードとして選択される。本実施形態では、冷却ファンは、第０〜第３モードの４つのモードで駆動制御される。各モードにはそれぞれ予め１つの冷却風量が定められており、冷却ファン２０は、冷却風量制御装置１０の制御の下、指定されたモードに対応する冷却風量で駆動する。なお、第０モードには、冷却風量はゼロが定められており、第０モードが指定された場合、冷却ファン２０は停止状態となる。また、第１〜第３モードには、第１モードから順に、小風量、中風量、大風量となるようにそれぞれ冷却風量が定められている。

図３において、領域ａは、発熱量Ｗｉｎが小さくバッテリ３０を冷却する必要がない領域を示し、冷却ファン２０を駆動させない、つまり冷却風量がゼロである第０モードが割り当てられる。同じく、領域ｂは、差分温度ΔＴｃが小さい割に発熱量Ｗｉｎが大きく冷却効率が悪いため、第０モードが割り当てられる。

領域ａは、差分温度ΔＴｃが第１閾温度ΔＴｃ１以下で、かつ発熱量Ｗｉｎが差分温度ΔＴｃに対応して定まる所定の発熱量範囲に含まれる領域を示し、より具体的には、差分温度ΔＴｃの第１閾温度ΔＴｃ１と第１閾発熱量Ｗｉｎ１とを結ぶ直線と差分温度ΔＴｃ軸および発熱量Ｗｉｎ軸とにより囲まれる領域から構成される（図３において、破線（モード境界線ａ）で囲まれる領域）。ここで、第１閾温度ΔＴｃ１は、発熱量Ｗｉｎが小さいが高効率でバッテリ３０の冷却をすることができる下限の差分温度ΔＴｃを示す。つまり、差分温度ΔＴｃが第１閾温度ΔＴｃ１より大きければ、高効率でバッテリ３０の冷却をすることができるため、冷却ファン２０を駆動する。また、第１閾発熱量Ｗｉｎ１は、たとえ現在のバッテリ温度Ｔｂが高くても、現在のバッテリ３０の発熱量が少ないため冷却ファン２０の駆動を必要としない上限の発熱量Ｗｉｎを示す。つまり、発熱量Ｗｉｎが第１閾発熱量Ｗｉｎ１より小さければ、冷却ファン２０を駆動しない。

一方、領域ｂは、発熱量が第２閾発熱量Ｗｉｎ２以下で、かつ差分温度ΔＴｃが発熱量Ｗｉｎに対応して定まる所定の差分温度範囲に含まれる領域を示し、より具体的には、第２閾温度ΔＴｃ２と第２閾発熱量Ｗｉｎ２とを結ぶ直線と差分温度ΔＴｃ軸および発熱量Ｗｉｎ軸とにより囲まれる領域から構成される（図３において、二点鎖線（モード境界線ｂ）で囲まれる領域）。ここで、第２閾温度ΔＴｃ２は、発熱量Ｗｉｎが大きくてもバッテリ温度Ｔｂと環境温度Ｔａとの差が少ないため、冷却ファン２０を駆動しても効率よくバッテリ３０を冷却することができない上限の差分温度ΔＴｃを示す。つまり、差分温度ΔＴｃが第２閾温度ΔＴｃ２以下であれば、冷却効率が悪いため冷却ファン２０を駆動させない。また、第２閾発熱量Ｗｉｎ２は、バッテリ温度Ｔｂと環境温度Ｔａとの差は少ないが、たとえ冷却効率が悪くても冷却ファン２０を駆動する必要がある下限の発熱量Ｗｉｎを示す。つまり、発熱量Ｗｉｎが第２閾発熱量Ｗｉｎ２以上であれば、冷却効率が悪くても冷却ファン２０を駆動させる。

図３において、領域ｃは、モード境界線ｃと差分温度ΔＴｃ軸とにより囲まれる領域から、領域ａを除いた領域であり、第１モード（小風量）で冷却ファン２０を駆動する領域である。また、領域ｄは、モード境界線ｃとモード境界線ｄで囲まれる領域から、領域ａと領域ｂの領域を除いた領域であり、第２モード（中風量）で冷却ファン２０を駆動する領域である。さらに、領域ｅはモード境界線ｄと発熱量Ｗｉｎ軸とにより囲まれる領域から、領域ｂを除いた領域であり、第３モード（大風量）で冷却ファン２０を駆動する領域である。

以上の通り、本実施形態では、制御部１６が、モードマップを参照し、発熱量Ｗｉｎと差分温度ΔＴｃとに基づいて、ファン駆動モードを決定し、決定したモードに対応する冷却風量となるように冷却ファン２０を駆動させる。

なお、上記のΔＴｃ１，ΔＴｃ２，Ｗｉｎ１，Ｗｉｎ２は、それぞれ予め実験等により求めておく。また、上記では、各領域の境界を直線で簡略的に区切っているが、実験等を詳細に行い曲線化してもよい。

また、バッテリ温度Ｔｂと環境温度Ｔａとの差が少なく、モードマップ上では第０モードとなる場合でも、バッテリ温度Ｔｂがあまりにも高い場合には、バッテリ３０の寿命を縮める要因となるおそれがあるため、予め許容できる最大のバッテリ温度である上限閾温度Ｔｂｍａｘを定めておき、バッテリ温度Ｔｂが上限閾温度Ｔｂｍａｘを上回った場合には、差分温度ΔＴｃの値によらず、例えば第３モードで冷却ファン２０を駆動させてもよい。

ところで、図３に示すファン駆動モードの決定処理は、予め定められた周期Ｐで行われる。この周期Ｐがあまりにも大きいと、バッテリ３０の温度変化に対応できず、冷却ファン２０を過剰に駆動させ、あるいは駆動開始が遅れるおそれがある。そこで、本実施形態では、バッテリ３０の内部で発生した熱がバッテリ３０の表面にまで達して、バッテリ３０の表面温度を検出する温度センサ３４で、その発生した熱による温度変化が検出されるまでの期間（以下、熱伝導期間τ）を考慮して周期Ｐを定める。つまり、周期Ｐを熱伝導期間τより小さい値に設定する。このように周期Ｐを設定することで、バッテリ３０の表面温度が上昇、あるいは低下する前に適切なファン駆動モードを決定することができる。なお、熱伝導期間τは、バッテリ３０の種類や構成部材によって変わる値であり、予め実験等により求めておく。

図４は、熱伝導期間τを考慮してファン駆動モードを決定する場合のバッテリ温度Ｔｂの時間変化と、熱伝導期間τを考慮せずにファン駆動モードを決定する場合のバッテリ温度Ｔｂの時間変化との一例を示す図である。図４に示す通り、熱伝導期間τを考慮すると、バッテリ温度Ｔｂの変化に迅速に対応してファン駆動モードを決定することができるため、バッテリ温度Ｔｂの上昇も抑えることができる。

また、バッテリ３０を例えばハイブリッド電気自動車に搭載する場合、バッテリ３０は短期間に充放電を繰り返すため、充放電電流Ｉの値は短期間で大きく変動する。そこで、発熱量Ｗｉｎを算出する際に用いる充放電電流Ｉは、所定期間に測定された充放電電流Ｉの平均値を用いることが望ましい。この時、充放電電流Ｉの平均値は、上記の周期Ｐを考慮して、周期Ｐ内に測定された充放電電流Ｉに基づいて充放電電流Ｉの平均値を求め、その平均値に基づいて発熱量Ｗｉｎを算出することが好ましい。

さらに、上記では、バッテリ３０から発生するジュール熱である発熱量Ｗｉｎに基づいてファン駆動モードを決定した。しかし、バッテリ３０から発生する熱には、ジュール熱の他、活物質の充電反応や放電反応に起因する化学反応熱も存在する。バッテリ３０をハイブリッド電気自動車に搭載する場合、バッテリ３０は数秒間隔で充電と放電とを繰り返し、発熱と吸熱とを繰り返す。よって、通常は、この発熱と吸熱とにより化学反応熱は打ち消されるため、無視しても影響が少ない。しかし、例えば、ハイブリッド電気自動車が下り坂や上り坂を連続して長時間走行する場合にバッテリ３０は充電のみ、もしくは放電のみを行うことにより、上記のように発熱と吸熱とによる化学反応熱の打ち消しが行われない場合がある。このような場合、ジュール熱のみを考慮してファン駆動モードの決定を行うと、適切な冷却風量でバッテリ３０を冷却できないおそれがある。そこで、より正確にバッテリ３０の発熱量Ｗｉｎを求めるために、化学反応熱も考慮して、次式（２）により発熱量Ｗｉｎを求めてもよい。
Ｗｉｎ＝Ｗｊ＋Ｗｃ
＝Ｉ^２×Ｒ＋Ｉ×（Ｔｂ＋２７３）×ε ・・・（２）
ここで、εは、起電力温度係数［Ｖ／Ｋ］を示し、バッテリ３０の構成や種類によって定まる固定の値であり、予め実験等により求めておく。なお、上記において、Ｗｊはジュール熱、Ｗｃは化学反応熱を示す。

このように化学反応熱を考慮して発熱量Ｗｉｎを算出することで、より適切に冷却風量を決定することができる。

また、バッテリ３０の充電状態（以下、ＳＯＣ（State Of Charge）と称す）が許容範囲外の場合、例えば、ＳＯＣが所定の上限閾値（例えば、８０％）以上もしくは所定の下限閾値（例えば、２０％）以下の場合、ＳＯＣが許容範囲内の場合に比べて、バッテリ３０の発熱が増大する場合がある。つまり、本来の電池の充放電反応ではなく、副反応によるガス反応によりガスが発生し、このガスに基づく反応熱が発熱に寄与する可能性が大きくなる。具体的には、ニッケル水素電池の場合、正極から過充電時に酸素ガス、過放電時に水素ガスが発生し、これらのガスが負極表面にて瞬時に状態変化を起こして発熱が起こる。よって、ＳＯＣが許容範囲外の場合には、冷却ファン２０をできるだけ駆動させた方がよい。つまり、冷却ファン２０の冷却風量の抑制をできるだけ行わないほうがよい。そこで、制御部１６は、ＳＯＣが許容範囲外の場合、ＳＯＣが許容範囲内の場合に比べて冷却ファンを駆動させない領域（第０モード）が狭い第２のモードマップを参照して、ファン駆動モードを決定してもよい。図５は、第２のモードマップの一例を示す。図５において、領域ａ’、領域ｂ’はＳＯＣが許容範囲外の場合における冷却ファンを駆動させない領域である。領域ａ’は、第１閾温度ΔＴｃ１より低い第３閾温度ΔＴｃ３と、第１閾発熱量Ｗｉｎ１より低い第３閾発熱量Ｗｉｎ３と、を結ぶ直線と差分温度ΔＴｃ軸および発熱量Ｗｉｎ軸とにより囲まれる領域から構成され、領域ｂ’は、第２閾温度ΔＴｃ２より低い第４閾温度ΔＴｃ４と、第２閾発熱量Ｗｉｎ２より低い第４閾発熱量Ｗｉｎ４と、を結ぶ直線と差分温度ΔＴｃ軸および発熱量Ｗｉｎ軸とにより囲まれる領域から構成される。なお、ΔＴｃ３、ΔＴｃ４、ΔＷｉｎ３、ΔＷｉｎ４も、ΔＴｃ１等と同様に、それぞれ予め実験等により求めておく。

また、ＳＯＣに応じて冷却ファンを駆動させない領域（第０モード）の範囲を変更した複数のモードマップを用意しておき、制御部１６はＳＯＣに応じて参照するモードマップを切り換えてもよい。この場合、予めＳＯＣに応じたバッテリ３０の発熱量を測定し、その発熱量に応じて、発熱量が多いほど冷却ファンを駆動させない領域の範囲が狭くなるようにモードマップを作成しておく。なお、制御部１６は、電池電圧Ｖ、充放電電流Ｉ、バッテリ温度Ｔｂなどの情報に基づいて周知の方法によりバッテリ３０のＳＯＣを求める。

ところで、冷却風量制御装置は、マイクロコンピュータに図２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。モードマップ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及び環境温度Ｔａとに基づいて、差分温度ΔＴｃを算出し、さらに、電流センサから入力しメモリに記憶された充放電電流Ｉと、予めメモリに記憶されているか、または電流データと電圧データとから算出された内部抵抗Ｒとに基づいて発熱量Ｗｉｎを算出する。次いでＣＰＵはモードマップを参照し、発熱量Ｗｉｎと差分温度ΔＴｃとに基づいて、ファン駆動モードを決定し、決定したモードに対応する冷却風量となるように冷却ファンを駆動させる。

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。制御部がファン駆動モードを決定する際の処理手順を示すフローチャートである。制御部がファン駆動モードを決定する際に参照するモードマップの一例を示す図である。熱伝導期間τを考慮してファン駆動モードを決定する場合のバッテリ温度Ｔｂの時間変化と、熱伝導期間τを考慮せずにファン駆動モードを決定する場合のバッテリ温度Ｔｂの時間変化との違いについて説明するための説明図である。バッテリの充電状態が許容範囲外の場合に、制御部がファン駆動モードを決定する際に参照するモードマップの一例を示す図である。

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、１５バッテリ電圧測定部、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

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、
前記バッテリの充放電電流を測定する電流測定部と、
前記バッテリのバッテリ温度を測定するバッテリ温度測定部と、
前記バッテリ周囲の環境温度を測定する環境温度測定部と、
前記バッテリ温度と前記環境温度との差を差分温度として算出するとともに、前記バッテリの内部抵抗と前記充放電電流とに基づいて前記バッテリの発熱量を算出し、前記バッテリの充電状態が許容範囲内の場合には、前記差分温度が、高効率で前記バッテリを冷却することができる所定の閾温度ΔＴｃ１以下で、かつ、前記発熱量が、前記差分温度に対応して定まる、発熱量が少ないため前記冷却手段の駆動を必要としない所定の発熱量Ｗｉｎ１以下の場合に、前記冷却手段の冷却風量を抑制する制御部と、
を備え、さらに、
前記制御部は、前記バッテリの充電状態が許容範囲外の場合には、前記差分温度が、前記閾温度ΔＴｃ１よりも小さいΔＴｃ３以下で、かつ、前記発熱量が、前記差分温度に対応して定まる、前記所定の発熱量Ｗｉｎ１よりも小さいＷｉｎ３以下の場合に、前記冷却手段の冷却風量を抑制する
ことを特徴とするバッテリ冷却装置。
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、
前記バッテリの充放電電流を測定する電流測定部と、
前記バッテリのバッテリ温度を測定するバッテリ温度測定部と、
前記バッテリ周囲の環境温度を測定する環境温度測定部と、
前記バッテリ温度と前記環境温度との差を差分温度として算出するとともに、前記バッテリの内部抵抗と前記充放電電流とに基づいて前記バッテリの発熱量を算出し、前記バッテリの充電状態が許容範囲内の場合には、前記差分温度が、前記冷却手段を駆動しても前記バッテリを冷却することができない所定の閾温度ΔＴｃ２以下で、かつ、前記発熱量が、前記差分温度に対応して定まる、冷却効率が悪くても前記冷却手段を駆動する必要がある所定の発熱量Ｗｉｎ２以下の場合に、前記冷却手段の冷却風量を抑制する制御部と、
を備え、さらに、
前記制御部は、前記バッテリの充電状態が許容範囲外の場合には、前記差分温度が、前記閾温度ΔＴｃ２よりも小さいΔＴｃ４以下で、かつ、前記発熱量が、前記差分温度に対応して定まる、前記所定の発熱量Ｗｉｎ２より小さいＷｉｎ４以下の場合に、前記冷却手段の冷却風量を抑制する
ことを特徴とするバッテリ冷却装置。
請求項１または２に記載のバッテリ冷却装置において、
前記制御部は、
前記バッテリの熱源から発生した熱の発生時点から前記バッテリ温度測定部で前記発生した熱によるバッテリ温度の変化が測定される時点までの期間を示す予め定められた熱伝導期間以下の長さである所定期間ごとに、発熱量を算出し前記冷却手段の冷却風量の調整を行う、
ことを特徴とするバッテリ冷却装置。
請求項３に記載のバッテリ冷却装置において、
前記制御部は、
前記所定期間内に測定された充放電電流値の平均値に基づいて前記発熱量を算出することを特徴とするバッテリ冷却装置。
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、
前記制御部は、
前記バッテリ温度が所定の上限閾温度を超えた場合、算出された差分温度の値如何によらず、予め定められた最大冷却風量となるように前記冷却手段の冷却風量を制御する、
ことを特徴とするバッテリ冷却装置。