JP5693859B2 - 電動車両用のバッテリ冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動車両用のバッテリ冷却装置に関し、特に、バッテリを形成する複数のバッテリセル間に送風手段で冷却風を送風し、バッテリセル間に温度差が生じるのを防止して正確なバッテリ残量の管理を行うのに好適な電動車両用のバッテリ冷却装置に関する。

電動車両用の電源装置として、バッテリケース内に複数のバッテリセルからなる複数のバッテリモジュールを収容したバッテリが知られる。そして、複数のバッテリセル間の温度差を無くすための工夫もされている。例えば、特許文献１には、送風手段でバッテリケースに供給される冷却風の流れ方向をバルブで切り替えることによってバッテリセルの温度を均等化するようにしたバッテリの冷却構造が提案されている。具体的には、特許文献１は、バッテリセル間に延びる通気孔を含む冷却風の通路に流れる冷却風の流れ方向を所定のタイミングで反転させることで、バッテリセル全体の温度均等化を図る蓄電装置（バッテリ）の冷却構造を開示している。

特許文献１に記載されている従来のバッテリ冷却構造によれば、冷却風の吸入部および排出部自体で冷却風の吸入・排出方向を変えることなく、バッテリ内部を流れる冷却風の向きを反転させることができる。したがって、吸入部の上流部にだけ水やほこりを排除するフィルタ等を設ければ、吸入部より下流のバッテリ内部で冷却風の向きを変えたとしても、冷却風に水やほこりが混入することはない。

特開２００７−１７９９４４号公報

上述のように、特許文献１に記載されている従来のバッテリ冷却構造によれば、水やほこりが冷却風に混入することがないという利点がある。しかし、この利点を得るためには、冷却風の吸入および排出の両方の通路を兼ねる通路部分を形成し、この通路部分の、吸入路および排出路としての機能を同時に入れ替えるバルブ機構が必要となる。このために、通路形成に対する制約が大きいだけでなく、バルブを使用することによって部品点数が増加し、それに伴って組み立て工数が増大するため、コストの高いシステムになってしまう。特に、このような従来の冷却構造を、自動二輪車に搭載されるバッテリの冷却に採用する場合は、冷却風通路のレイアウトの自由度や低コスト化が四輪車の場合よりもさらに強く要求される。

本発明の目的は、上記従来技術の課題に対応し、冷却風への水やほこりの混入を防止でき、かつ、部品点数の増加や組み立て工数の増大、さらには冷却風通路のレイアウトの自由度や低コスト化を図るのに好適な電動車両用のバッテリ冷却装置を提供することにある。

前記目的を達成するための本発明は、電動車両に搭載されるバッテリに、該バッテリを冷却する冷却風を導入するための冷却風通路と、前記バッテリの温度が所定上限温度以上である間、前記冷却風通路に冷却風を流通させる送風手段とを有する電動車両のバッテリ冷却装置において、前記冷却風通路が、車両の走行時に前記送風手段の第１方向の駆動によりフィルタ手段を介して導入された外気を冷却風として前記バッテリに導入する第１の冷却風通路と、車両の停止時に前記送風手段の前記第１方向と反対方向である第２方向の駆動により外気を直接導入して冷却風として前記バッテリに導入する第２の冷却風通路とからなり、前記第２の冷却通路が、前記第１の冷却通路から前記バッテリに冷却風が導入される場合には、該バッテリを冷却した後の冷却風の排出通路として機能し、前記第１の冷却通路が、該第２の冷却風通路から前記バッテリに冷却風が導入される場合には、該バッテリを冷却した後の冷却風の排出通路として機能する点に第１の特徴がある。

また、本発明は、前記フィルタ手段が、前記電動車両のステアリング軸を枢支するヘッドパイプと略同一高さに設けられ、かつ、前記ヘッドパイプより下方に配置する前記バッテリの下部まで延びる前部連結管に接続されており、前記送風手段が前記バッテリより上方に設けられていて、後部連結管によって前記バッテリに連結されているとともに、前記第１の冷却風通路を通過した冷却風が、前記フィルタ手段、前記前部連結管、前記バッテリ、前記後部連結管、および前記送風手段を、これらの順番で流通し、前記第２の冷却風通路を通過した冷却風が、前記送風手段、前記後部連結管、前記バッテリ、前記前部連結管および前記フィルタ手段を、これらの順番で流通するように構成されている点に第２の特徴がある。

また、本発明は、前記バッテリは、バッテリケース内で上下２段にそれぞれ複数配置されたバッテリセルからなるバッテリモジュールが、水平に複数配列されてなり、第１の冷却風通路および前記第２の冷却風通路から該バッテリ（３６）内に導入された冷却風が、バッテリセル間を上下に冷却風が流通する経路を含んでいる点に第３の特徴がある。

また、本発明は、前記送風手段の、外部へ通ずる開口が、車体の側面カバーによって覆われている点に第４の特徴がある。

さらに、本発明は、前記バッテリの上部温度を検出する上部温度センサと、前記バッテリの下部温度を検出する下部温度センサとを備え、電動車両が停止時であって、かつ前記上部温度と前記下部温度との差が所定温度差以上ある場合に、前記第１の冷却風通路または第２の冷却風通路を選択して前記上部温度と下部温度との差を解消するために前記送風手段の駆動方向を切り替えるように構成されている点に第５の特徴がある。

第１の特徴を有する本発明によれば、通常の車両走行時に、水やほこりが入り込みやすい状態で、かつ電動モータの駆動によりバッテリが高温となりやすい状態では、フィルタ手段を介した第１の冷却通路からバッテリの冷却風を導入し、車両が停止していて水やほこりの影響が少ない状態でバッテリの温度も高くなりにくい状態の場合は、バッテリの冷却風の流通方向を変えて第２の冷却風通路から冷却風を導入するので、バッテリの均等な冷却が可能となる。さらに、送風手段の駆動方向を切り替えて第１及び第２の冷却風通路をそれぞれ吸入・排出通路として切り替え、それぞれを兼用して用いることにより、第１及び第２の冷却風通路をそれぞれ独立して個別に設計できる自由度が高まるとともに冷却システムとして特別な部品を用いることなくバッテリへの冷却方向を切り替えることができる。

第２の特徴を有する本発明によれば、地面から離れた比較的高い位置にフィルタ手段および送風手段が設けられるので、第１の冷却風通路および第２の冷却風通路のいずれから空気を導入する場合も、水やほこりに影響されにくい。また、第１の特徴と合わせて、第２の冷却風通路は電動車両が停止中にしか機能しないので、フィルタ手段を設けない送風手段側から空気を導入しても水やほこりに影響されにくい。

第３の特徴を有する本発明によれば、上側のバッテリセルと下側のバッテリセルとの間で熱交換が可能である。

第４の特徴を有する本発明によれば、送風手段の開口（第１の冷却風通路の排気口）を外部から覆い隠すことができるとともに、外部から水や泥が直接浸入するのを防止する効果を期待できる。

第５の特徴を有する本発明によれば、水やほこりの影響を受けにくい電動車両の停止中に、第１の冷却風通路と第２の冷却風通路とを切り替えるように送風手段を駆動することにより、バッテリモジュールの上下位置間で均等な冷却が可能になる。これにより、バッテリ温度の検出精度が向上し、これに伴い、バッテリ充電状態の検出精度の向上が図られる。

本発明の一実施形態に係るバッテリ冷却装置を搭載した電動車両の側面図である。 本発明の一実施形態に係るバッテリ冷却装置を搭載した電動車両の斜視図である。 図２に示した電動車両の要部斜視図である。 電動車両の電気系統図である。 メインバッテリの斜視図である。 メインバッテリの分解斜視図である。 メインバッテリの側面断面図である。 本発明の一実施形態に係るバッテリ冷却装置の冷却風通路を示すブロック図である。 メインバッテリの側面断面図である。 冷却ファン制御装置の要部機能を示すブロック図である。 冷却ファンの駆動制御のための要部フローチャートである。 温度差解消ルーチンの詳細を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るバッテリ冷却装置を搭載した電動車両の左側面図、図２は同左前方斜視図である。電動車両１は低床フロアを有するスクータ型二輪車であり、車体フレームＦに各構成部分が直接または他の部材を介して間接的に取り付けられている。

図１、図２において、車体フレームＦは、前部分であるヘッドパイプ２６と、ヘッドパイプ２６に先端が接合されて後端が下方に延びているダウンフレーム２７と、ダウンフレーム２７の下部に連結されて車体幅方向左右にそれぞれ分岐して車体後方寄りに延びている一対のアンダフレーム２８と、アンダフレーム２８から車体上後方に延びているリヤフレーム２９とからなる。

ヘッドパイプ２６は、ステアリング軸２０を回動自在に支持する。ステアリング軸２０の上部にはステアリングハンドル２５が連結され、下部には前輪WFを支持するフロントフォーク２４が連結される。

ヘッドパイプ２６の前部にはパイプからなるフロントステー５０が結合され、このフロントステー５０の前端部には、ヘッドライト５１が取り付けられ、ヘッドライト５１の上方にはブラケット５７で支持されるフロントキャリア１９が設けられる。

車体フレームＦの、アンダフレーム２８とリヤフレーム２９との中間領域に、車体後方に向けて延在するピボットプレート３０が接合されており、このピボットプレート３０には、車体幅方向に延在しているピボット軸３２が設けられ、このピボット軸３２によってスイングアーム２２が上下揺動自在に支持される。スイングアーム２２には、車両駆動源としての電動モータ２３が設けられ、モータ２３の出力は後輪車軸２１に伝達され、後輪車軸２１に支持された後輪WRが駆動される。なお、後輪車軸２１を含むハウジングとリヤフレーム２９とは、リヤサスペンション３３によって連結される。ピボットプレート３０の、下方延長部分には、停車中に車体を支持するサイドスタンド３１およびメインスタンド３４が回動可能に取り付けられる。

複数のバッテリセルをバッテリケース３７に内蔵した高電圧（例えば７２ボルト定格）のメインバッテリ３６がアンダフレーム２８に搭載される。メインバッテリ３６の前部には、バッテリ冷却風としての空気をバッテリケース３７内に導入するダクト６４が接続管６５を介して連結され、ダクト６４の上方には、接続管６６を介してエアクリーナ（フィルタ手段）６８が設けられる。エアクリーナ６８はヘッドパイプ２６とほぼ同じ高さに設けられる。ダクト６４並びに接続管６５、６６を統合的に前部連結管１１０と呼ぶ。

バッテリケース３７の後部にはダクト（以下、「後部連結管」と呼ぶ）６９が連結され、この後部連結管６９の後部は、送風手段である冷却ファン７０に連結される。冷却ファン７０は、アンダフレーム２８から斜め上後方に延在しているリヤフレーム２９に沿って配置される。冷却ファン７０は、好ましくはシロッコファンであり、前部連結管１１０や後部連結管６９を通じてバッテリケース３７内に送風される空気の流れ方向を反転させることができるように回転方向を反転可能に構成される。

リヤフレーム２９の上にはメインバッテリ３６を充電する外部の充電器から延びる充電ケーブルに接続される給電側コネクタ（後述）を結合することができる受電側コネクタ７８が設けられる。リヤフレーム２９には、さらにリヤキャリヤ５９やテールライト５２が設けられる。

左右一対のリヤフレーム２９の間には荷室３８が設けられ、この荷室３８から下部に突出している荷室底部３８ａには、メインバッテリ３６で充電される低電圧（例えば、１２ボルト定格）のサブバッテリ４０が収容される。荷室３８の上には、荷室３８の蓋を兼用する運転者シート３９が設けられる。

車体フレームＦは、合成樹脂製の車体カバーで覆われる。車体カバーは、ハンドルカバー５６、フロントカバー４２、レッグシールド４３、低床フロア４４、フロアサイドカバー４５、アンダカバー４６、シート下前部カバー４７、サイドカバー４８、およびリヤカバー４９とを備える。

フロントカバー４２は、ヘッドパイプ２６やブラケット５０等を前方から覆う。レッグシールド４３はフロントカバー４２に連なり、運転者シート３９に座った運転者の脚部の前方に位置するように配置され、ヘッドパイプ２６、前部連結管１１０のうち、ダクト６４および接続管６６を運転者シート３９側から覆う。低床フロア４４はレッグシールド４３の下部に連なり、フロアサイドカバー４５は低床フロア４４に連なる。低床フロア４４はバッテリケース３７を上方から覆い、フロアサイドカバー４５はアンダフレーム２８およびバッテリケース３７を車体左右側から覆う。

アンダカバー４６は左右のフロアサイドカバー４５の下縁間に渡される。シート下前部カバー４７は荷室３８を前方から覆うようにして低床フロア４４の後端から立ち上がる。左右一対のサイドカバー４８は荷室３８を左右から覆うようにして前記シート下前部カバー４７の両側に連なる。リヤカバー４９は後輪ＷＲを上方から覆ってサイドカバー４８に連なる。

図３は、電動車両１の要部を示す要部斜視図である。図３において、図２に示したシート下前部カバー４７は取り外されている。シート前部カバー４７を取り外した電動車両１の内部には、冷却ファン７０や荷室３８が見られる。荷室３８は、リヤフレーム２９、２９間に架け渡されたサブフレーム３５に接合されたステー３５ａ、３５ｂによって支持されている。冷却ファン７０は、車体の右側に偏倚して位置しており、ファン排気口４１を車体の左側に向けている。なお、ファン排気口４１は、後述するように冷却ファン７０の逆回転によりファン吸気口としても機能する。冷却ファン７０は、モータ２３を駆動するためのパワー・ドライブ・ユニット（ＰＤＵ）のケース７１ａに３本のボルト５３で固定される。

図４は、電動車両の電気系統図である。図４において、ＰＤＵ７１は制御ユニット（ＥＣＵ）を含む。ＰＤＵ７１はヒューズ７２および第１リレースイッチ７３を介してメインバッテリ３６のプラス側端子に接続される。第１リレースイッチ７３には第２リレースイッチ７４および抵抗７６からなる直列回路が並列に接続される。メインバッテリ３６およびサブバッテリ４０は、充電器７５によって外部電源ＰＳから供給される電力で充電することができる。充電器７５は給電側コネクタ７７を備え、車両に設けられる受電側コネクタ７８と接続可能である。受電側コネクタ７８はＤＣ−ＤＣコンバータ７９に接続される。

ＤＣ−ＤＣコンバータ７９は、受電側コネクタ７８に接続される一対のラインＬ１、Ｌ２の一方Ｌ１に介挿される電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）８０と、充電器７６からの電圧を低電圧（例えば１２ボルト）に降下させるためラインＬ１、Ｌ２に接続される電圧降下回路８１とを備える。ラインＬ１、Ｌ２は、高電圧の充電電流でメインバッテリ３６を充電するため、第２リレースイッチ７４および抵抗７６からなる直列回路と、第１リレースイッチ７３との並列回路を介してメインバッテリ３６に接続される。電圧降下回路８１の出力側はサブバッテリ４０に接続される。

ＰＤＵ７１に内蔵されたＥＣＵにはサブバッテリ４０がメインスイッチ８２を介して接続され、制御用電力がサブバッテリ４０から供給される。サブバッテリ４０はメインスイッチ８２を介してバッテリ管理ユニット（ＢＭＵ）８３にも接続され、ＢＭＵ８３は第１リレースイッチ７３および第２リレースイッチ７４のオン・オフを指示する機能を有する。

動作時、メインスイッチ８２をオンにすると、ＢＭＵ８３は第２リレースイッチ７４をオンにしてメインバッテリ３６から第２リレースイッチ７４、抵抗７６およびヒューズ７２を介してＰＤＵ７１に電流を流し、その後、第１リレースイッチ７３をオンにする。このように、第２リレースイッチ７４をオンにした後に第１リレースイッチ７３をオンにするのは、ＰＤＵ７１に設けられているコンデンサへの突入電流が第１リレースイッチ７３に流れるのを防止するためである。

なお、第１リレースイッチ７３、第２リレースイッチ７４およびＢＭＵ８３は、メインバッテリ３６とともにバッテリケース３７に収納することができる。

図５はメインバッテリの構成を示す車体左前方からの斜視図、図６はメインバッテリを構成するモジュールの分解斜視図である。図５、図６において、符号ＦＲは、車体前方方向を示し、符号Ｌは車体左方向を示す。メインバッテリ３６は、車体前後方向に並べて配置される３つのバッテリバッテリモジュール２を備える。但し、図６には、３つのモジュールのうち１つを示す。各バッテリバッテリモジュール２は、上下２段に配置されて車体幅方向に所定の隙間を設けて並べられた複数の（ここでは１５組の）バッテリセル（図５、図６には現れていない）からなるセルユニット３と、セルユニット３に対して車体前後方向にそれぞれ配置される前壁４および後壁５と、前壁４の前方に配置されるカバー６とからなる。前壁４および後壁５には、それぞれ高さ方向中央部にあって車幅方向に延びるリブ４ａ、５ａがそれぞれ設けられる。

セルユニット３の上面には、車体幅方向に所定間隔で配置され、車体前後方向に延びる補強リブ７ａを有する上壁７が設けられる。上壁７の各補強リブ７ａ間には車体前後方向に長いスロット７ｂが形成される。セルユニット３の下面には、上壁７と同様の形状を有する下壁（補強リブ７ａのみが図示されている）が設けられる。さらに、セルユニット３は、車体幅方向両側に配置される側壁８を有する。

各バッテリセルは、車体前方に向けて配列された電極Ｄを備え、各バッテリセルの２つの電極Ｄ間には内圧開放弁９が設けられる。前壁４の、内圧開放弁９に対向する位置には上下２段に渡って車体幅方向水平に延びる電解液案内路１０が設けられ、この電解液案内路１０は上下方向に延びる電解液ドレイン１１に連通接続される。この電解液ドレイン１１は車体幅方向の一方側（この例では左側）に集約して配置し、メンテナンスをしやすくしている。

カバー６の車幅方向両端下部にはそれぞれ凸部６ａ、６ａが形成される。この両端の凸部６ａ、６ａ間の空間領域１２はメインバッテリ３６がバッテリケース３７に収容されたときにバッテリケース３７の底部との間に接触しない部分である。したがって、バッテリケース３７に収容された状態では、この空間領域１２はメインバッテリ３６の下面とバッテリケース３７との間に、車体前後方向に貫通する隙間を形成する。

隣接するバッテリバッテリモジュール２の間には、間隙１３が形成されるが、この間隙１３は前記リブ４ａ、５ａによって上下に２分割される。したがって、リブ４ａ、５ａによって上下２つの部分に分割された間隙１３の各部分間での空気の流通が阻止される。したがって、メインバッテリ３６の下部と上部との間では、空気は間隙１３を流れることなく、前記スロット７ｂを通って流通する。

各バッテリモジュール２の側壁８のうち、車体左側の側壁８には陽極接続端子１４、陰極接続端子１５、陽極ケーブル１６、陰極ケーブル１７、電圧・温度監視基板１８、および通信コネクタ６７が設けられる。陽極ケーブル１６および陰極ケーブル１７は、側壁８に固定されるケーブルガイド８４、８５で保持される。

バッテリセルは、並列接続される３個を１組として、各組を直列接続して所定のバッテリ電圧（例えば７２ボルト）を得るように構成される。矢印８６によってバッテリセルの接続ラインを模式的に示した。この接続ライン８６の一端は陽極接続端子１４に接続され、他端は陰極接続端子１５に接続される。

図５に示すように、陽極ケーブル１６の端部は、３つのバッテリモジュール２のうち、車体前方側のものの陽極接続端子１４に接続され、陰極ケーブル１７の先端は、３つのバッテリモジュール２のうち、車体後方側のものの陰極接続端子１５に接続される。そして、車体前方側のバッテリモジュール２の陰極接続端子１５は、隣接する中央バッテリモジュール２の陽極接続端子１４に接続され、中央バッテリモジュール２の陰極接続端子１５は、車体後方側のバッテリモジュール２の陽極接続端子１４に接続される。つまり、各バッテリモジュール２は直列に接続される。

３つのバッテリモジュール２の電圧・温度監視基板１８は湾曲させて配線されたハーネス８７によって互いに接続される。車体後方側バッテリモジュール２の、上壁７の車体右側には充放電管理を行う均等化ユニット８８が設けられ、均等化ユニット８８から延びたハーネス８９は、電圧・温度監視基板１８に接続される。均等化ユニット８８には、電流測定基準を設定するシャント基板とヒューズが一体化された充放電電流測定ユニット９０が併設される。

樹脂モールドされる電圧・温度監視基板１８は、バッテリモジュール毎に、電圧および温度を監視する。具体的な温度検知は、各バッテリモジュール２の上下にそれぞれ配置される温度センサ９１Ｕ、９１Ｌによって行われる。なお、温度センサ９１Ｌは、図６には記載されていないが、図８に関して記載している。温度センサ９１Ｕ、９１Ｌは、上壁７および下壁（図示せず）の車幅方向中央に、前記スロット７ｂから離して設置するのがよい。空気流に直接影響を受けないようにするためである。温度センサ９１Ｕ、９１Ｌは各バッテリモジュール２に設けられ、該バッテリモジュール２の上部領域および下部領域の温度を代表する。そして、上部領域および下部領域それぞれに設けられる３つの温度センサ９１Ｕ、９１Ｌによる検出値の平均でメインバッテリ３６の上部および下部の温度を代表させるのがよい。但し、温度センサ９１Ｕ、９１Ｌの配置はこれに限らず、要は、バッテリケース３７内での上部領域と下部領域とにおけるそれぞれの温度が個別に測定できればよい。したがって、温度センサ９１Ｕ、９１Ｌは、必ずしも３つのバッテリモジュール２すべてに設けるのに限らない。

図７はバッテリケース３７に収容された状態のメインバッテリ３６を示す側面断面図である。図７において、バッテリケース３７は、ケース前板３７ｆ、ケース後板３７ｒ、ケース上板３７ｕ、ケース底板３７ｂ、およびケース側板３７ｓからなり、バッテリモジュール２を収容する空間を形成する。車体前方側のバッテリモジュール２には点線でバッテリセル９２の外形を示す。残りの２つのバッテリモジュール２にも、同様にバッテリセル９２が上下２段に配置される。

バッテリケース３７の車体前方側の壁（ケース前板）３７ｆには、接続管６５を接続して、接続管６５とバッテリケース３７内とで空気の流通を可能にするための開口（便宜上「吸気口」という）９３が形成される。一方、バッテリケース３７の車体後方側の壁（ケース後板）３７ｒには、後部連結管６９とバッテリケース３７内とで空気の流通を可能にするための開口（便宜上「排気口」という）９４が形成される。

ケース前板３７ｆの内面には、吸気口９３より上方に、車幅方向に延在するリブ３７ａが設けられ、ケース前板３７ｆと車体前方側バッテリモジュール２のカバー６との間にできる間隙をこのリブ３７ａで上下に２分している。一方、ケース後板３７ｒにも同様に、排気口９４より下方に、車幅方向に延在するリブ３７ｃが設けられ、ケース後板３７ｒと車体後方側バッテリモジュール２の後壁５との間にできる間隙をこのリブ３７ｃで上下に２分している。

冷却ファン７０の回転による冷却風の通路は、エアクリーナ６８、前部連結管１１０、バッテリケース３７、および後部連結管６９からなる。

冷却ファン７０は、後述する温度条件および電動車両１の走行状態（例えば、走行速度）によって駆動開始、駆動停止するとともに、正回転または逆回転するように切り替えられる。そして、冷却ファン７０が正回転する（バッテリケース３７内から排気口９４を通じて空気を排気する方向の回転する）と、エアクリーナ６８から空気が吸入され、その空気は、前部連結管１１０を通って吸気口９３からバッテリケース３７内に導入される。バッテリケース３７内に導入された空気はリブ３７ａによって上方に流れるのを阻止されるので、矢印Ａ１に沿って下方に案内され、前記凸部６ａによって形成された領域（間隙）１２を通ってバッテリモジュール２の下部１２ａに回る。そして、矢印Ａ２〜Ａ４で示すように、バッテリセル９２の間を通り、スロット７ｂを抜けてバッテリケース３７の上部空間３７ｄに至る。上部空間３７ｄに流れ込んだ空気はリブ３７ｃによって、下方に流れるのを阻止されるので、排気口９４から後部連結管６９に流れ込み、冷却ファン７０で排気される。

一方、冷却ファン７０が逆回転された場合の空気の流れは図８に示すようになる。図８において、図７と同符号は同一部分を示す。図８において、冷却ファン７０が逆回転される（バッテリケース３７内から吸気口９３を通じて空気を排気する方向に回転する）と、ファン排気口４１から空気が取り込まれ、その空気は後部連結管９を通って排気口９４からバッテリケース３７内に導入される。バッテリケース３７内に導入された空気はリブ３７ｃによって下方に流れるのを阻止されるので、バッテリケース３７の上部空間３７ｄから矢印Ａ５〜Ａ７（前記矢印Ａ２〜Ａ４の逆方向）に沿ってバッテリモジュール２の上部から、スロット７ｂを抜けてバッテリセル９２の間を通り、バッテリモジュール２の下部１２ａに流れる。そして、バッテリモジュール２の下部に流れ込んだ空気はリブ３７ａ、３７ｃによって、上下方に流れるのを阻止されるので、矢印Ａ８（前記矢印Ａ１の逆方向）に示すように吸気口９３から前部連結管１１０を経由してエアクリーナ６８を通り、外部に排気される。

図９は、バッテリ冷却装置における空気（冷却風）の流れ経路を簡略化して示す図である。なお、図９では、温度センサ９１Ｕ、９１Ｌは、それぞれ１つで代表して示す。図９に示すように、冷却ファン７０が正回転時には、エアクリーナ６８、前部連結管１１０、吸気口９３、バッテリケースの下部空間１２ａ、バッテリセル９２間、バッテリケースの上部空間３７ｄ、排気口９４、および後部連結管（第２の冷却風通路）６９を、これら構成要素の列挙順に矢印１００で示すように冷却風が流れ、冷却ファン７０から排気される。

これに対して、冷却ファンが逆回転時には、冷却ファン７０によって取り込まれた冷却風は、後部連結管６９、排気口９４、バッテリケース３７の上部空間３７ｄ、バッテリセル９２間、バッテリケースの下部空間１２ａ、吸気口９３、前部連結管（第１の冷却風通路）１１０、エアクリーナ６８を、これら構成要素の列挙順に矢印１０１で示すように流れる。

次に、前記冷却ファン７０の回転方向の駆動制御について説明する。図１０は、冷却ファン制御装置の要部機能を示すブロック図である。図１０において、車速判断部１０２は、車速センサ（モータ２３の回転数センサ）１０３で検出される車速Ｖが、基準車速Ｖｒｅｆ以下か否かを判断し、車速Ｖが基準車速Ｖｒｅｆ以下であれば、車両停止中であることを示す信号を出力する。基準車速Ｖｒｅｆは、電動車両１が路面の水やほこりを飛び散らせないような、実質的に停止している状態の車速（例えば０〜５ｋｍ／ｈ）に設定する。

温度超過判断部１０４は、温度センサ（上部温度センサ）９１Ｕおよび温度センサ（下部温度センサ）９１Ｌで検出される温度Ｔｕ、Ｔｌのうち高い方（以下、「バッテリ温度Ｔｂ」という）が所定の上限温度Ｔｍａｘ以上か否かを判断し、バッテリ温度Ｔｂが上限温度Ｔｍａｘ以上ならば、ファン作動指示を出力する。上限温度Ｔｍａｘは、例えば４０°〜６０°Ｃの範囲内で予め設定する。

温度差判断部１０５は、上部温度センサ９１Ｕで検出された温度Ｔｕと、下部温度センサ９１Ｌで検出された温度Ｔｌとの差ΔＴが所定値ΔＴｒｅｆを以上か否の判断と、温度ＴｕおよびＴｌのいずれが高いかの判断とを行う。所定値ΔＴｒｅｆは、例えば、０°Ｃ〜５°Ｃの範囲で設定する。温度差判断部１０５は、車速Ｖが基準車速Ｖｒｅｆ以下である場合、つまり実質的に停車している場合であって、温度Ｔｕ、Ｔｌの少なくとも一方が所定の上限温度Ｔｍａｘ以上温度である場合に駆動され、冷却ファン７０の回転方向を切り替える信号を出力する。

この構成により、冷却ファン７０は、温度Ｔｕ、Ｔｌの少なくとも一方が所定の上限温度Ｔｍａｘ以上である場合に駆動される。メインスイッチ８２がオンになって最初に冷却ファン７０を駆動するときは、前記第１の冷却風通路１００を冷却風が流れる方向（正回転方向）に冷却ファン７０を駆動するように設定する。そして、温度ＴｕとＴｌｔとの差や両者の大小関係により冷却ファン７０の回転方向が選択切り替えられる。

図１０に示した機能はＰＤＵ７１に含まれるＥＣＵ内のマイクロコンピュータによって実現できる。

図１１は、冷却ファン７０の駆動制御のための要部フローチャートである。ステップＳ１では、メインスイッチ８２がオン操作されたか否かが判断され、この判断が肯定ならばステップＳ２に進む。ステップＳ２では、バッテリ温度Ｔｂが上限温度Ｔｍａｘ以上か否かが判断され、判断が肯定ならばステップＳ３に進む。

「ステップＳ３では、冷却ファン７０を駆動する。上述のように、このときの回転方向は正回転方向である。ステップＳ４では、車速Ｖが基準車速Ｖｒｅｆ（例えば０〜５ｋｍ／ｈ）以下か否かを判断する。この判断が肯定ならば、ステップＳ５に進んで温度差解消ルーチンを実行する。」

「車速Ｖが基準車速Ｖｒｅｆ以下でなければ、ステップＳ６に進んでメインスイッチ８２がオン操作されているか否かが判断される。メインスイッチ８２がオフになっていれば、ステップＳ７でバッテリ温度Ｔｂが上限温度Ｔｍａｘ以上か否かが判断され、判断が肯定ならばステップＳ５の温度差解消ルーチンへ進む。ステップＳ７の判断が否定の場合、つまりバッテリ温度Ｔｂが上限温度Ｔｍａｘ未満であれば、ステップＳ８に進んで冷却ファン７０を停止させる。ステップＳ６でメインスイッチ８２がオンのままであると判断された場合は、ステップＳ２に進む。」

「ステップＳ５の温度解消ルーチンの後には、ステップＳ９で、車速Ｖが基準車速Ｖｒｅｆ以下か否かを判断する。車速Ｖが基準車速Ｖｒｅｆ以下でなければ（実質的に停車していなければ）ステップＳ６に進む。車速Ｖが基準車速Ｖｒｅｆ以下であれば、ステップＳ９からステップＳ１０に進む。ステップＳ１０では、上部温度Ｔｕと下部温度Ｔｌとの差ΔＴが所定値ΔＴｒｅｆ以下か否か、つまりバッテリモジュール２の上下における温度差が解消されたか否かが判断される。この判断が肯定ならば、前記ステップＳ８に戻って、冷却ファン７０の駆動を停止させる。ステップＳ１０が否定ならば、ステップＳ５に戻る。」

図１２は、前記ステップＳ５の温度差解消ルーチンの詳細を示すフローチャートである。ステップＳ５１では、上部温度センサ９１Ｕで検出された上部温度Ｔｕが下部温度センサ９１Ｌで検出された下部温度Ｔｌより高いか否かが判断される。この判断が肯定ならば、ステップＳ５２に進んで冷却ファン７０の回転方向を切り替え、逆回転させる。

ステップＳ５３では、上部温度センサ９１ｕで検出された上部温度Ｔｕが下部温度センサ９１ｌで検出された下部温度Ｔｌより低いか否かが判断される。この判断が肯定ならば、ステップＳ５４に進んで冷却ファン７０の回転方向を切り替え、正回転させる。

上述のように、本実施形態によれば、電動車両１が走行中はバッテリ温度Ｔｂが上限温度Ｔｍａｘより高ければ、冷却ファン７０を正回転させて、冷却風を第１の冷却風通路１０１を介して冷却風を導入してメインバッテリ３６を冷却する。一方、電動車両１が実質的に停車している場合は、バッテリ温度Ｔｂが上限温度Ｔｍａｘより高く、かつ上部温度Ｔｕと下部温度Ｔｌとの温度差ΔＴが所定値ΔＴｒｅｆより高い場合に冷却ファン７０を駆動し、その回転方向は上部温度Ｔｕおよび下部温度Ｔｌのいずれが高いかによって決定する。

本発明を、実施形態に沿って説明したが、本発明はこの実施形態に限定されない。例えば、３つの上部温度センサ９１Ｕや下部温度センサ９１Ｌの出力を平均して上部温度Ｔｕや下部温度Ｔｌとしたが、これらは３つの温度センサ９１Ｕ、９１Ｌの平均値に限らず、３つの温度センサ９１Ｕ、９１Ｌの出力のうち、最大値を上部温度Ｔｕや下部温度Ｔｌとしてもよい。

１…電動車両、 ２…バッテリモジュール、 ３…セルユニット、 ４…前壁、 ５…後壁、 ６…カバー、 ７…上壁、 ７ｂ…スロット、 ８…側壁、 １２…間隙、 ２０…ステアリング軸、 ２６…ヘッドパイプ、 １３…間隙、 ３６…メインバッテリ、 ３７ｃ…リブ、 ３７…バッテリケース、 ３７ｄ…上部空間、 ４８…サイドカバー、 ６４…ダクト、 ６５、６６…接続管、 ６８…エアクリーナ（フィルタ手段）、 ６９…後部連結管（第２の冷却風通路）、 ７０…冷却ファン（送風手段）、 ７１…ＰＤＵ、 ９１Ｕ…上部温度センサ、９１Ｌ…下部温度センサ、 ９３…吸気口、 ９４…排気口、 １００…第１の冷却風流通方向、 １０１…第２の冷却風流通方向、 １１０…前部連結管（第１の冷却風通路）

Claims (4)

1. 電動車両（１）に搭載されるバッテリ（３６）に、該バッテリ（３６）を冷却する冷却風を導入するための冷却風通路と、前記バッテリ（３６）の温度（Ｔｂ）が所定上限温度（Ｔｍａｘ）以上である間、前記冷却風通路に冷却風を流通させる送風手段（７０）とを有する電動車両用のバッテリ冷却装置において、
   前記冷却風通路が、前記送風手段（７０）の第１方向の駆動によりフィルタ手段（６８）を介して導入された外気を冷却風として前記バッテリ（３６）に導入する第１の冷却風通路（１１０）と、前記電動車両（１）が停止状態にあると判断され、かつ前記バッテリ（３６）の下部温度（Ｔｌ）より上部温度（Ｔｕ）の方が高いと判定されると、前記送風手段（７０）の前記第１方向と反対方向である第２方向の駆動により外気を直接導入して冷却風として前記バッテリ（３６）に導入する第２の冷却風通路（６９）とからなり、
   前記第２の冷却通路（６９）が、前記第１の冷却通路（１１０）から前記バッテリ（３６）に冷却風が導入される場合には、該バッテリ（３６）を冷却した後の冷却風の排出通路として機能し、
   前記第１の冷却通路（１１０）が、該第２の冷却風通路（６９）から前記バッテリ（３６）に冷却風が導入される場合には、該バッテリ（３６）を冷却した後の冷却風の排出通路として機能し、
   前記フィルタ手段（６８）が、前記電動車両（１）のステアリング軸（２０）を枢支するヘッドパイプ（２６）と略同一高さに設けられ、かつ、前記ヘッドパイプ（２６）より下方に配置する前記バッテリ（３６）の下部まで延びる前部連結管（１１０）に接続されており、
   前記送風手段（７０）が前記バッテリ（３６）より上方に設けられていて、後部連結管（６９）によって前記バッテリ（３６）に連結されているとともに、
   前記第１の冷却風通路（１１０）が吸入側となる際には、冷却風が、前記フィルタ手段（６８）、前記前部連結管（１１０）、前記バッテリ（３６）、前記後部連結管（６９）、および前記送風手段（７０）を、これらの順番で流通し、
   前記第２の冷却風通路（６９）が吸入側となる際には、冷却風が、前記送風手段（７０）、前記後部連結管（６９）、前記バッテリ（３６）、前記前部連結管（１１０）および前記フィルタ手段（６８）を、これらの順番で流通するように構成されており、
   前記第１の冷却風通路（１１０）が前記バッテリ（３６）を収納するケース（３７）の車両前方側下部に取り付けられると共に、前記第２の冷却風通路（６９）が前記ケース（３７）の車両後方側上部に取り付けられており、
   前記第１の冷却風通路（１１０）は、前記バッテリ（３６）とケース（３７）との間の空間を上下に仕切るリブ（３７ａ，３７ｃ）より低い位置で前記ケース（３７）に接続され、
   前記第２の冷却風通路（６９）は、前記リブ（３７ａ，３７ｃ）より高い位置で前記ケース（３７）に接続されており、
   前記第１の冷却風通路（１１０）が吸入側となる際には、冷却風が前記バッテリ（３６）の下方から上方に向けて流れると共に、前記第２の冷却風通路（６９）が吸入側となる際には、冷却風が前記バッテリ（３６）の上方から下方に向けて流れるように構成されていることを特徴とする電動車両用のバッテリ冷却装置。
2. 前記バッテリ（３６）は、バッテリケース（３７）内で上下２段にそれぞれ複数配置されたバッテリセルからなるバッテリモジュール（２）が、水平に複数配列されてなり、
   前記第１の冷却風通路および前記第２の冷却風通路から該バッテリ（３６）内に導入された冷却風が、バッテリセル間を上下に流通する経路を含んでいることを特徴とする請求項１記載の電動車両用のバッテリ冷却装置。
3. 前記送風手段（７０）の、外部へ通ずる開口（４１）が、車体の側面カバー（４８）によって覆われていることを特徴とする請求項１または２記載の電動車両用のバッテリ冷却装置。
4. 前記バッテリ（３６）の上部温度（Ｔｕ）を検出する上部温度センサ（９１Ｕ）と、前記バッテリ（３６）の下部温度（Ｔｌ）を検出する下部温度センサ（９１Ｌ）とを備え、電動車両（１）が停止時であって、かつ前記上部温度（Ｔｕ）と前記下部温度（Ｔｌ）との差（ΔＴ）が所定温度差（ΔＴｒｅｆ）以上ある場合に、前記第１の冷却風通路（１００）または第２の冷却風通路（１０２）を選択して前記上部温度（Ｔｕ）と下部温度（Ｔｌ）との差（ΔＴ）を解消するために前記送風手段（７０）の駆動方向を切り替えるように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電動車両用のバッテリ冷却装置。