JP6164397B2 - バッテリ冷却装置 - Google Patents
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Description
この発明はバッテリ冷却装置に係り、特に状況に応じて冷却用ファンの運転制御を行い、バッテリ温度の上昇防止を図るバッテリ冷却装置に関するものである。
電動車両では駆動用に大容量の電池を搭載している。
この電池は使用していると過熱していくが、所定の温度以上になると劣化が加速してしまう。
そのため、電池が所定の温度以上にならないように、通常は空冷などの冷却システムが搭載され、充電設備からのプラグイン充電時などにおいて制御がなされる（特開２００４−８０９１４号公報参照。）。
しかし、電池冷却のために空冷を採用した車両においては、電池温度よりも送風される空気の温度が高い場合には、電池を冷却できなくなる。
これを解決するために、特許文献１に開示されるように、空気温度の方が電池温度より高い場合は送風しないようにすることが行われてきている。
また、送風される空気の温度を測定するセンサについては、電池パックの冷却風取り込み口に一般には取り付けされるが、全く送風しない状態では、電池によって過熱された空気の温度を測定することになり、冷却風の温度を正確に測定できない可能性があった。
そのため、特開２００２−６３９４６号公報（この特許出願での目的は結露防止のための空気入れ替え）に記載されているように、ファンを間欠運転するという方法がとられることがある。
この電池は使用していると過熱していくが、所定の温度以上になると劣化が加速してしまう。
そのため、電池が所定の温度以上にならないように、通常は空冷などの冷却システムが搭載され、充電設備からのプラグイン充電時などにおいて制御がなされる（特開２００４−８０９１４号公報参照。）。
しかし、電池冷却のために空冷を採用した車両においては、電池温度よりも送風される空気の温度が高い場合には、電池を冷却できなくなる。
これを解決するために、特許文献１に開示されるように、空気温度の方が電池温度より高い場合は送風しないようにすることが行われてきている。
また、送風される空気の温度を測定するセンサについては、電池パックの冷却風取り込み口に一般には取り付けされるが、全く送風しない状態では、電池によって過熱された空気の温度を測定することになり、冷却風の温度を正確に測定できない可能性があった。
そのため、特開２００２−６３９４６号公報（この特許出願での目的は結露防止のための空気入れ替え）に記載されているように、ファンを間欠運転するという方法がとられることがある。
ところで、従来のバッテリ冷却装置において、電池を家庭用電力などからプラグイン充電する際に、真夏においては直射日光や路面の輻射等によって、５０℃以上の高温の空気を電池に送風してしまう可能性がある。
そして、この時に冷却風温度を正確に測定するために空冷ファンを通常時のように間欠運転してしまうと、電池温度を急激に上昇させてしまうという不都合がある。
また、電動車両の中でも内燃機関を伴うもの（プラグインハイブリッド車、レンジエクステンダ等）において、電池冷却機構が外気を取り込む空冷方式である場合には、走行直後には床下に内燃機関、マフラなどで暖められた空気が滞留し、電池冷却風の取り込み口に回りこんでしまう場合がある。
この結果、内燃機関で暖められた空気は６０℃以上の高温となることもあり、結局はその送風によって電池温度を上昇させてしまうという不都合がある。
そして、この時に冷却風温度を正確に測定するために空冷ファンを通常時のように間欠運転してしまうと、電池温度を急激に上昇させてしまうという不都合がある。
また、電動車両の中でも内燃機関を伴うもの（プラグインハイブリッド車、レンジエクステンダ等）において、電池冷却機構が外気を取り込む空冷方式である場合には、走行直後には床下に内燃機関、マフラなどで暖められた空気が滞留し、電池冷却風の取り込み口に回りこんでしまう場合がある。
この結果、内燃機関で暖められた空気は６０℃以上の高温となることもあり、結局はその送風によって電池温度を上昇させてしまうという不都合がある。
この発明は、空冷の電池冷却機構を備えるプラグイン型ハイブリッド車両において、状況に応じて冷却用ファンの運転制御を行うことにより、バッテリ温度の上昇を防止することを目的とする。
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、充電可能なバッテリと、前記バッテリに外気を送風してこのバッテリを冷却する送風手段と、前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段と、前記送風手段により送風される外気の温度を検出する外気温度検出手段と、前記バッテリの温度が設定値以下となった場合に、前記送風手段の運転を停止させる電池制御手段とを備えたバッテリ冷却装置において、前記送風手段は、送風する風量の大小を調節できる機能を備え、前記電池制御手段は、前記送風手段の運転が実行されている場合において、前記外気温度検出手段により得られた外気温度が前記バッテリ温度検出手段により得られたバッテリ温度を超える時は、前記外気温度が前記バッテリ温度以下である時よりも前記送風手段の風量が少なくなるように制御を実行し、前記バッテリが外部充電中であり、かつ前記送風手段を停止させる制御を実行中の場合には、前記電池制御手段はバッテリの充電電力を制限することを特徴とする。
この発明によれば、外気温度がバッテリ温度よりも高い場合には送風手段の冷却ファンの動きを抑え、バッテリ温度上昇を加速させるような要因を排除することができる。
また、熱風がバッテリに送風されることによるバッテリ温度の上昇を抑制することができる。
また、熱風がバッテリに送風されることによるバッテリ温度の上昇を抑制することができる。
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
図１及び図２はこの発明の実施例を示すものである。
図２において、１は例えばプラグイン型ハイブリッド車両（単に「車両」ともいう。）に搭載されるバッテリ冷却装置、２は充電器である。
このバッテリ冷却装置１は、充電可能なバッテリ（図示せず）と、バッテリに外気を送風してこのバッテリを冷却する送風手段であるファン３と、前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段である電池温度センサ４と、前記送風手段であるファン３により送風される外気の温度を検出する外気温度検出手段、例えば冷却風温度センサ５と、前記バッテリの温度が設定値以下となった場合に、前記送風手段であるファン３の運転を停止させる電池制御手段（「電池コントローラ」ともいう。）６とを備えている。
つまり、前記充電器２は、前記電池制御手段６へプラグイン充電信号を出力し、電力制限信号を電池制御手段６から入力する。
また、前記送風手段であるファン３は、前記電池制御手段６からの駆動信号を入力する。
前記電池温度センサ４は、前記バッテリの個数に応じた個数が設けられ、各バッテリの温度信号を前記電池制御手段６に出力する。
前記外気温度検出手段、例えば冷却風温度センサ５は、ファン３により送風される外気の温度を検出し、温度信号を前記電池制御手段６に出力する。
更に、バッテリ冷却装置１は、図２に示す如く、イグニッションスイッチ（図示せず）のＯＮ・ＯＦＦ状態を検出し、ＩＧ−ＯＮ／ＯＦＦ信号を前記電池制御手段６に出力する車両コントローラ７と、車両に搭載されるエンジン（図示せず）の動作状態（例えば、エンジン回転速度など）を把握し、動作信号を前記電池制御手段６に出力するエンジンコントローラ８とを備えている。
図２において、１は例えばプラグイン型ハイブリッド車両（単に「車両」ともいう。）に搭載されるバッテリ冷却装置、２は充電器である。
このバッテリ冷却装置１は、充電可能なバッテリ（図示せず）と、バッテリに外気を送風してこのバッテリを冷却する送風手段であるファン３と、前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段である電池温度センサ４と、前記送風手段であるファン３により送風される外気の温度を検出する外気温度検出手段、例えば冷却風温度センサ５と、前記バッテリの温度が設定値以下となった場合に、前記送風手段であるファン３の運転を停止させる電池制御手段（「電池コントローラ」ともいう。）６とを備えている。
つまり、前記充電器２は、前記電池制御手段６へプラグイン充電信号を出力し、電力制限信号を電池制御手段６から入力する。
また、前記送風手段であるファン３は、前記電池制御手段６からの駆動信号を入力する。
前記電池温度センサ４は、前記バッテリの個数に応じた個数が設けられ、各バッテリの温度信号を前記電池制御手段６に出力する。
前記外気温度検出手段、例えば冷却風温度センサ５は、ファン３により送風される外気の温度を検出し、温度信号を前記電池制御手段６に出力する。
更に、バッテリ冷却装置１は、図２に示す如く、イグニッションスイッチ（図示せず）のＯＮ・ＯＦＦ状態を検出し、ＩＧ−ＯＮ／ＯＦＦ信号を前記電池制御手段６に出力する車両コントローラ７と、車両に搭載されるエンジン（図示せず）の動作状態（例えば、エンジン回転速度など）を把握し、動作信号を前記電池制御手段６に出力するエンジンコントローラ８とを備えている。
前記バッテリ冷却装置１において、前記送風手段であるファン３は、送風する風量の大小を調節できる機能を備え、前記電池制御手段６は、プラグイン充電時に、前記送風手段であるファン３の運転が実行されている場合において、前記外気温度検出手段、例えば冷却風温度センサ５により得られた外気温度が前記バッテリ温度検出手段である電池温度センサ４により得られたバッテリ温度を超える時は、前記外気温度が前記バッテリ温度以下である時よりも前記ファン３の風量が少なくなるように制御する構成とする。
詳述すれば、前記電池制御手段６は、前記外気温度と前記バッテリ温度とを比較し、外気温度がバッテリ温度を超える時には、外気温度がバッテリ温度以下である時、つまり、通常時よりも前記ファン３の風量が少なくなるように制御するものである。
これにより、前記外気温度が前記バッテリ温度を超える時には、前記ファン３の動きを抑え、バッテリ温度上昇を加速させるような要因を排除することができる。
また、熱風が前記バッテリに送風されることによるバッテリ温度上昇を抑制することができる。
詳述すれば、前記電池制御手段６は、前記外気温度と前記バッテリ温度とを比較し、外気温度がバッテリ温度を超える時には、外気温度がバッテリ温度以下である時、つまり、通常時よりも前記ファン３の風量が少なくなるように制御するものである。
これにより、前記外気温度が前記バッテリ温度を超える時には、前記ファン３の動きを抑え、バッテリ温度上昇を加速させるような要因を排除することができる。
また、熱風が前記バッテリに送風されることによるバッテリ温度上昇を抑制することができる。
また、車両に搭載されるエンジンを停止してから所定時間（「禁止時間」とも換言できる。）Ｔｓｐが経過するまでの間は、前記電池制御手段６は前記送風手段であるファン３の運転を停止するように制御する。
つまり、前記電池制御手段６は、前記車両コントローラ７からのＩＧ−ＯＮ／ＯＦＦ信号を入力し、エンジンを停止した後の経過時間を把握する。
そして、この経過時間と前記所定時間Ｔｓｐとを比較し、所定時間Ｔｓｐが経過するまでの間は、前記電池制御手段６は前記ファン３の運転を停止するように制御するものである。
なお、上述した所定時間Ｔｓｐに関しては、例えば、以下の表１に開示するようにエンジンの動作負荷に基づいて変更することが可能である。
これにより、走行直後のエンジン熱によるバッテリ温度上昇を抑制することができる。
つまり、前記電池制御手段６は、前記車両コントローラ７からのＩＧ−ＯＮ／ＯＦＦ信号を入力し、エンジンを停止した後の経過時間を把握する。
そして、この経過時間と前記所定時間Ｔｓｐとを比較し、所定時間Ｔｓｐが経過するまでの間は、前記電池制御手段６は前記ファン３の運転を停止するように制御するものである。
なお、上述した所定時間Ｔｓｐに関しては、例えば、以下の表１に開示するようにエンジンの動作負荷に基づいて変更することが可能である。
更に、前記充電器２が外部充電中であり、かつ制御を実行中の場合には、前記電池制御手段６は充電器２の充電電力を制限する。
つまり、前記電池制御手段６によって、
（１）外気温度がバッテリ温度を超える時に、外気温度がバッテリ温度以下である時、つまり、通常時よりも前記ファン３の風量が少なくなるように制御する。
（２）エンジンを停止してから所定時間Ｔｓｐが経過するまでの間は、前記ファン３の運転を停止するように制御する。
のいずれか一方の制御が行われている場合に、前記電池制御手段６は充電器２の充電電力を制限するものである。
このとき、前記電池制御手段６は、前記充電器２が外部充電中であり、かつ制御を実行中の場合に、充電電力が通常の所定値以下となるように制限する。
なお、充電電力は、以下の表２に開示される最高電池温度（℃）とバッテリ充電状態ＳＯＣ（％）とからなる充電制限電力マップ（単に「電力マップ」または「充放電マップ」とも換言できる。）の一例に基づいて制御する。
これにより、少なくとも前記ファン３の出力に制限をかけている時には、充電時のバッテリ温度上昇を抑制することができる。
つまり、前記電池制御手段６によって、
（１）外気温度がバッテリ温度を超える時に、外気温度がバッテリ温度以下である時、つまり、通常時よりも前記ファン３の風量が少なくなるように制御する。
（２）エンジンを停止してから所定時間Ｔｓｐが経過するまでの間は、前記ファン３の運転を停止するように制御する。
のいずれか一方の制御が行われている場合に、前記電池制御手段６は充電器２の充電電力を制限するものである。
このとき、前記電池制御手段６は、前記充電器２が外部充電中であり、かつ制御を実行中の場合に、充電電力が通常の所定値以下となるように制限する。
なお、充電電力は、以下の表２に開示される最高電池温度（℃）とバッテリ充電状態ＳＯＣ（％）とからなる充電制限電力マップ（単に「電力マップ」または「充放電マップ」とも換言できる。）の一例に基づいて制御する。
前記電池制御手段６は、上述した前記ファン３の運転を停止する制御のファン停止条件が不成立および解除され、ファン送風が可能な場合には、ファン３を間欠動作させている。
このとき、このファン３の間欠動作の時間間隔においては、前記外気温度が前記バッテリ温度を超える時に、通常時時間間隔Ｔｎｏｒｍより長い制御時時間間隔Ｔｌｇに設定する。
また、前記外気温度が前記バッテリ温度以下になった場合には、前記ファン３の間欠動作の時間間隔を制御時時間間隔Ｔｌｇから通常時時間間隔Ｔｎｏｒｍに戻している。
そして、前記バッテリが満充電となるまで、前記ファン３の間欠動作の時間間隔に関する、通常時時間間隔Ｔｎｏｒｍによる制御と制御時時間間隔Ｔｌｇによる制御とを繰り返し行う。
これにより、部品・機構を追加することなく、バッテリ温度の上昇を抑制するとともに、ファン駆動のために余分なエネルギを使うことを防ぐことができる。
このとき、このファン３の間欠動作の時間間隔においては、前記外気温度が前記バッテリ温度を超える時に、通常時時間間隔Ｔｎｏｒｍより長い制御時時間間隔Ｔｌｇに設定する。
また、前記外気温度が前記バッテリ温度以下になった場合には、前記ファン３の間欠動作の時間間隔を制御時時間間隔Ｔｌｇから通常時時間間隔Ｔｎｏｒｍに戻している。
そして、前記バッテリが満充電となるまで、前記ファン３の間欠動作の時間間隔に関する、通常時時間間隔Ｔｎｏｒｍによる制御と制御時時間間隔Ｔｌｇによる制御とを繰り返し行う。
これにより、部品・機構を追加することなく、バッテリ温度の上昇を抑制するとともに、ファン駆動のために余分なエネルギを使うことを防ぐことができる。
次に、前記バッテリ冷却装置１の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。
このバッテリ冷却装置１の制御用プログラムがスタート（「プラグイン充電開始」とも記載する。）（１０１）すると、プラグイン充電が終了したか否かの判断（１０２）に移行する。
このプラグイン充電が終了したか否かの判断（１０２）において、判断（１０２）がＹＥＳの場合には、後述する前記バッテリ冷却装置１の制御用プログラムの終了（１１２）に移行する。
プラグイン充電が終了したか否かの判断（１０２）がＮＯの場合には、エンジンを停止してから所定時間Ｔｓｐが経過したか否かの判断（１０３）に移行する。
この判断（１０３）においては、前記電池制御手段６が前記車両コントローラ７からのＩＧ−ＯＮ／ＯＦＦ信号を入力し、エンジンを停止した後の経過時間を把握した後、この経過時間と前記所定時間Ｔｓｐとを比較している。
このエンジンを停止してから所定時間Ｔｓｐが経過したか否かの判断（１０３）において、判断（１０３）がＮＯの場合には、電力制限値を所定値に設定して送信する処理（１０４）に移行し、その後に上述したプラグイン充電が終了したか否かの判断（１０２）に戻る。
また、エンジンを停止してから所定時間Ｔｓｐが経過したか否かの判断（１０３）がＹＥＳの場合には、プラグイン充電が終了したか否かの判断（１０５）に移行する。
このプラグイン充電が終了したか否かの判断（１０５）において、判断（１０５）がＹＥＳの場合には、前記バッテリ冷却装置１の制御用プログラムの終了（１１２）に移行する。
プラグイン充電が終了したか否かの判断（１０５）がＮＯの場合には、電力制限値を電力マップに基づき送信する処理（１０６）に移行する。
この処理（１０６）においては、充電電力を、表２に開示される最高電池温度（℃）とバッテリ充電状態ＳＯＣ（％）とからなる充電制限電力マップの一例に基づいて制御する。
そして、前記ファン３を駆動する処理（１０７）に移行する。
この処理（１０７）においては、前記電池制御手段６が駆動信号を前記ファン３に出力する。
このとき、前記外気温度は前記バッテリ温度以下であるか否かの判断（１０８）に移行する。
この外気温度はバッテリ温度以下であるか否かの判断（１０８）において、判断（１０８）がＮＯの場合には、外気温度がバッテリ温度を超えるため、通常時時間間隔Ｔｎｏｒｍより長い制御時時間間隔Ｔｌｇに設定する処理（１０９）に移行する。
また、外気温度はバッテリ温度以下であるか否かの判断（１０８）がＹＥＳの場合には、外気温度がバッテリ温度以下であるため、制御時時間間隔Ｔｌｇから通常時時間間隔Ｔｎｏｒｍに戻して設定する処理（１１０）に移行する。
そして、前記ファン３の間欠動作の時間間隔を、上述の処理（１０９）において制御時時間間隔Ｔｌｇに設定、あるいは、上述の処理（１１０）において通常時時間間隔Ｔｎｏｒｍに設定した後には、前記ファン３を間欠運転する処理（１１１）に移行し、その後にプラグイン充電が終了したか否かの判断（１０５）に戻る。
このプラグイン充電が終了したか否かの判断（１０２）において、判断（１０２）がＹＥＳの場合には、後述する前記バッテリ冷却装置１の制御用プログラムの終了（１１２）に移行する。
プラグイン充電が終了したか否かの判断（１０２）がＮＯの場合には、エンジンを停止してから所定時間Ｔｓｐが経過したか否かの判断（１０３）に移行する。
この判断（１０３）においては、前記電池制御手段６が前記車両コントローラ７からのＩＧ−ＯＮ／ＯＦＦ信号を入力し、エンジンを停止した後の経過時間を把握した後、この経過時間と前記所定時間Ｔｓｐとを比較している。
このエンジンを停止してから所定時間Ｔｓｐが経過したか否かの判断（１０３）において、判断（１０３）がＮＯの場合には、電力制限値を所定値に設定して送信する処理（１０４）に移行し、その後に上述したプラグイン充電が終了したか否かの判断（１０２）に戻る。
また、エンジンを停止してから所定時間Ｔｓｐが経過したか否かの判断（１０３）がＹＥＳの場合には、プラグイン充電が終了したか否かの判断（１０５）に移行する。
このプラグイン充電が終了したか否かの判断（１０５）において、判断（１０５）がＹＥＳの場合には、前記バッテリ冷却装置１の制御用プログラムの終了（１１２）に移行する。
プラグイン充電が終了したか否かの判断（１０５）がＮＯの場合には、電力制限値を電力マップに基づき送信する処理（１０６）に移行する。
この処理（１０６）においては、充電電力を、表２に開示される最高電池温度（℃）とバッテリ充電状態ＳＯＣ（％）とからなる充電制限電力マップの一例に基づいて制御する。
そして、前記ファン３を駆動する処理（１０７）に移行する。
この処理（１０７）においては、前記電池制御手段６が駆動信号を前記ファン３に出力する。
このとき、前記外気温度は前記バッテリ温度以下であるか否かの判断（１０８）に移行する。
この外気温度はバッテリ温度以下であるか否かの判断（１０８）において、判断（１０８）がＮＯの場合には、外気温度がバッテリ温度を超えるため、通常時時間間隔Ｔｎｏｒｍより長い制御時時間間隔Ｔｌｇに設定する処理（１０９）に移行する。
また、外気温度はバッテリ温度以下であるか否かの判断（１０８）がＹＥＳの場合には、外気温度がバッテリ温度以下であるため、制御時時間間隔Ｔｌｇから通常時時間間隔Ｔｎｏｒｍに戻して設定する処理（１１０）に移行する。
そして、前記ファン３の間欠動作の時間間隔を、上述の処理（１０９）において制御時時間間隔Ｔｌｇに設定、あるいは、上述の処理（１１０）において通常時時間間隔Ｔｎｏｒｍに設定した後には、前記ファン３を間欠運転する処理（１１１）に移行し、その後にプラグイン充電が終了したか否かの判断（１０５）に戻る。
なお、この発明は上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。
例えば、この発明の実施例においては、エンジンの負荷として、表１に記載されるエンジン回転数を例として説明したが、燃料の消費量などの他の因子を使用する特別構成とすることも可能である。
１ バッテリ冷却装置
２ 充電器
３ ファン
４ 電池温度センサ
５ 冷却風温度センサ
６ 電池制御手段（「電池コントローラ」ともいう。）
７ 車両コントローラ
８ エンジンコントローラ
２ 充電器
３ ファン
４ 電池温度センサ
５ 冷却風温度センサ
６ 電池制御手段（「電池コントローラ」ともいう。）
７ 車両コントローラ
８ エンジンコントローラ
Claims (2)
- 充電可能なバッテリと、前記バッテリに外気を送風してこのバッテリを冷却する送風手段と、前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段と、前記送風手段により送風される外気の温度を検出する外気温度検出手段と、前記バッテリの温度が設定値以下となった場合に、前記送風手段の運転を停止させる電池制御手段とを備えたバッテリ冷却装置において、前記送風手段は、送風する風量の大小を調節できる機能を備え、前記電池制御手段は、前記送風手段の運転が実行されている場合において、前記外気温度検出手段により得られた外気温度が前記バッテリ温度検出手段により得られたバッテリ温度を超える時は、前記外気温度が前記バッテリ温度以下である時よりも前記送風手段の風量が少なくなるように制御を実行し、前記バッテリが外部充電中であり、かつ前記送風手段を停止させる制御を実行中の場合には、前記電池制御手段はバッテリの充電電力を制限することを特徴とするバッテリ冷却装置。
- 車両に搭載されるエンジンを停止してから所定時間が経過するまでの間は、前記電池制御手段は前記送風手段の運転を停止するように制御することを特徴とする請求項１に記載のバッテリ冷却装置。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
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| JP2013017999A JP6164397B2 (ja) | 2013-02-01 | 2013-02-01 | バッテリ冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014148245A JP2014148245A (ja) | 2014-08-21 |
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Family Applications (1)
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