JP6172201B2 - 車載二次電池の冷却システム - Google Patents

車載二次電池の冷却システム Download PDF

Info

Publication number
JP6172201B2
JP6172201B2 JP2015080905A JP2015080905A JP6172201B2 JP 6172201 B2 JP6172201 B2 JP 6172201B2 JP 2015080905 A JP2015080905 A JP 2015080905A JP 2015080905 A JP2015080905 A JP 2015080905A JP 6172201 B2 JP6172201 B2 JP 6172201B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
cooling fan
main battery
secondary battery
duty
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2015080905A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2016201917A (ja
Inventor
純太 泉
純太 泉
徳貴 池尻
徳貴 池尻
清恵 落合
清恵 落合
清仁 町田
清仁 町田
土生 雅和
雅和 土生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2015080905A priority Critical patent/JP6172201B2/ja
Priority to US15/092,166 priority patent/US10505238B2/en
Priority to CN201610212242.6A priority patent/CN106058388B/zh
Publication of JP2016201917A publication Critical patent/JP2016201917A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6172201B2 publication Critical patent/JP6172201B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625Vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00271HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B60H1/00278HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit for the battery
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/613Cooling or keeping cold
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63Control systems
    • H01M10/633Control systems characterised by algorithms, flow charts, software details or the like
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6561Gases
    • H01M10/6563Gases with forced flow, e.g. by blowers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/66Heat-exchange relationships between the cells and other systems, e.g. central heating systems or fuel cells
    • H01M10/663Heat-exchange relationships between the cells and other systems, e.g. central heating systems or fuel cells the system being an air-conditioner or an engine
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Description

本発明は、車両駆動用の二次電池を冷却する冷却システムに関する。
ハイブリッド車両や電気自動車等の電動車両には、車両駆動用の電気エネルギを蓄える二次電池(バッテリ)が搭載されている。二次電池は内部抵抗があり、充放電を行うことにより温度が上昇してくるので冷却を行うことが必要となる。そこで、従来から、二次電池周辺に冷却ファンを設け、冷却ファンにより二次電池を強制空冷することが提案されている。
例えば、特許文献1には、二次電池近傍に冷却ファンを設けた車両電装品の冷却装置が開示されている。この特許文献1では、冷却ファンの駆動により生じた冷却風が流れるダクトを、途中で2方向に分岐させ、車両に搭載された充電器の温度に応じて、冷却風の経路を切り替えている。この冷却装置では、冷却ファンの指令デューティは、冷却対象である高電圧二次電池や車載充電器の温度に応じて変化させている。また、この冷却装置は、冷却ファンの故障の有無を検知し、故障が生じた場合には、ダイアグ出力するとともに、故障の内容に応じて電装品の制御を変更する。
特開2010−158964号公報
ところで、冷却ファンの異常の有無判断は、冷却ファンの実回転数等の検出パラメータに基づいて行われることが多い。こうした異常の有無判断は、冷却ファンの駆動が安定した定常状態で行うことが望ましい。これは、冷却ファンの駆動状態(ファン回転数等)が大きく変動すると、検出パラメータに制御遅れ等に起因する誤差が含まれることになるため、故障の有無判断の精度を保てないからである。
特許文献1では、高電圧二次電池や充電器の温度に応じて指令デューティを変化させており、定常状態になり難いため、冷却ファンの異常の有無判断を正確に行うのは難しかった。そこで、冷却ファンの指令デューティ(指令回転数)を変化させず、一定デューティ(一定回転数)で駆動させることも考えられる。この場合、冷却ファンの駆動状態が安定するため、異常の有無判断を正確に行うことができる。しかし、二次電池の状態や走行状態に関わらず、常に一定デューティ(一定回転数)で駆動した場合、回転数が不足して十分に冷却できずに二次電池が劣化したり、逆に、不必要に回転数が高く、不要な騒音や電力消費を招いたりするといった問題があった。
本発明の車載二次電池の冷却システムは、電動車両に搭載された車両駆動用の二次電池を冷却する冷却システムであって、前記二次電池に冷却風を送風する冷却ファンと、前記二次電池の温度を検出する温度センサと、を備え、前記電動車両の始動後に前記二次電池の温度が第1所定温度以上になった場合に、所定期間の間、一定の指令値で前記冷却ファンを駆動させるとともに、その際の前記冷却ファンの実回転数に基づいて前記冷却ファンの異常の有無を検出する異常検出処理を行う冷却システムにおいて、前記電動車両の始動が、前記二次電池の外部充電操作に基づくものである場合には、前記一定の指令値での前記冷却ファンの駆動を禁止することを特徴とする。また、前記外部充電操作は、外部電源のコネクタを前記電動車両に設けられた充電コネクタに接続する操作であることとしても好適である。
電動車両の始動後に第1所定温度になった場合に一定の指令値での冷却ファンの駆動を行うことで、冷却ファンの異常検出の機会を確保しつつ、電池劣化やSOCの不要な消費を抑制することができるが、外部充電操作により電動車両が始動した場合にも冷却ファンの異常検出が行われ、充電期間の長期化がおこる。本発明は、外部充電操作によって車両が始動された場合に、冷却ファンを一定の指令値で駆動することを禁止するので、充電中の二次電池の電力消費を抑制し、二次電池の充電時間が長期化することを防止できる。
本発明の車載二次電池の冷却システムにおいて、前記二次電池の温度が前記第1所定温度よりも高い第2所定温度以上の場合には、前記一定の指令値での前記冷却ファンの駆動を禁止することとしても好適である。
これにより、本発明は電動車両始動時に二次電池の温度が低い場合には冷却ファンの異常検出処理の機会を確保し、電動車両始動時の二次電池の温度が高い時には冷却ファンの異常検出処理の機会確保よりも二次電池の冷却を優先して二次電池の劣化を抑制するので、冷却ファンの異常の有無検知の機会を確保しつつ、二次電池を適切に冷却することができる。
本発明の車載二次電池の冷却システムにおいて、前記一定の指令値を、前記二次電池の温度に応じて指令値を可変とする制御を行う場合の当該温度に対応する指令値よりも小さい値とすることとしても好適である。
これにより、冷却ファンの騒音によりユーザを不快にさせることがなく、また、充電中の二次電池の電力消費を抑制することができる。
本発明の車載二次電池の冷却システムにおいて、前記二次電池の温度が前記第1所定温度以上で前記第2所定温度未満の第3所定温度よりも高い場合には、前記一定の指令値を、前記二次電池の温度に応じて指令値を可変とする制御を行う場合の当該温度に対応する指令値よりも大きい値とすることとしても好適である。
これにより、電動車両の始動時の二次電池の温度が冷却ファンの異常検出処理が禁止されていない温度範囲の中で高い領域の場合に、二次電池を効果的に冷却して二次電池の劣化を抑制することができる。
本発明は、冷却ファンの異常の有無検知の機会を十分に確保しつつ、充電中の二次電池の電力消費を抑制して充電時間が長期化することを抑制することができる。
本発明の実施形態における車載二次電池の冷却システムの構成を示す系統図である。 デューティ制御の説明図である。 指令デューティに対する冷却ファンの回転数を示すグラフである。 指令デューティを決定するためのデューティマップである。 本発明の実施形態における車載二次電池の冷却システムの動作を示すフローチャートである。 始動時のメインバッテリの温度が第1所定温度T0未満の際の冷却ファンの回転数の変化を示すタイムチャートである。 始動時のメインバッテリの温度が第1所定温度T0未満の際のメインバッテリの温度の変化を示すタイムチャートである。 始動時のメインバッテリの温度が第1所定温度T0以上、第3所定温度T2以下の際の冷却ファンの回転数の変化を示すタイムチャートである。 始動時のメインバッテリの温度が第1所定温度T0以上、第3所定温度T2以下の際のメインバッテリ温度の変化を示すタイムチャートである。 始動時のメインンバッテリの温度が第3所定温度T2より高く、第2所定温度T1未満の際の冷却ファンの回転数の変化を示すタイムチャートである。 始動時のメインバッテリの温度が第3所定温度T2より高く、第2所定温度T1未満の際のメインバッテリ温度の変化を示すタイムチャートである。
<電動車両の系統構成>
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。最初に本実施形態の車載二次電池の冷却システム80が搭載される電動車両90の系統構成について説明する。なお、図1中の一点鎖線は信号線を示すものである。車両駆動用のメインバッテリ10は、プラス側バスバー11aとマイナス側バスバー12aとによりシステムメインリレー13のプラス側、マイナス側の各入力端子に接続されている。メインバッテリ10は、例えば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の充放電可能な二次電池である。システムメインリレー13のプラス側出力端子とマイナス側出力端子はそれぞれプラス側、マイナス側バスバー11b,12bにより昇圧コンバータ14に接続されている。昇圧コンバータ14のプラス側、マイナス側の各出力端子は、インバータ15のプラス側、マイナス側の各入力端子に接続されている。インバータ15には、U相,V相,W相の3本の出力バスバーが接続され、各出力バスバーは第1、第2モータジェネレータ16,18の各相の入力端子に接続されている。各モータジェネレータ16,18の出力軸17,19は、遊星歯車装置等を用いた動力分配機構22に接続されている。また、エンジン20の出力軸21も動力分配機構22に接続されている。動力分配機構22の出力軸23は、ギヤ機構25、車軸24を介して車輪26を駆動する。車軸24には回転数から車速を検出する車速センサ65が取り付けられている。
メインバッテリ10に接続されたプラス側バスバー11aとマイナス側バスバー12aからは、それぞれプラス側バスバー51、マイナス側バスバー52が分岐している。各バスバー51,52は、充電リレー53を介して外部のAC電源からの電力をメインバッテリ10に充電する充電電力に変換する充電器54が接続されている。充電器54には、コネクタ55(いわゆるインレット)が接続されている。このコネクタ55は、AC電源100(例えば、商用電源)のコネクタ101(いわゆるAC充電プラグ)に接続することができる。コネクタ101をコネクタ55に接続することによりAC電源100によりメインバッテリ10を充電することができる。また、プラス側、マイナス側の各バスバー51,52には充電リレー53を介して外部のDC電源102のコネクタ103(いわゆるDC充電プラグ)が接続可能なコネクタ56が取り付けられている。これにより、メインバッテリ10は、外部のDC電源102により充電することもできる。
メインバッテリ10が接続されるシステムメインリレー13のプラス側出力端子とマイナス側出力端子とがそれぞれ接続されるプラス側、マイナス側バスバー11b,12bにはそれぞれプラス側、マイナス側バスバー31,32によりDC/DCコンバータ33が接続されている。DC/DCコンバータ33の出力は、プラス側、マイナス側の各低圧バスバー34,35によって補機バッテリ36に接続されており、DC/DCコンバータ33は、メインバッテリ10の電圧を、例えば、12V、24V等の補機電圧まで降圧して補機バッテリ36を充電する。また、各低圧バスバー34,35には、冷却ファン40が接続されている。冷却ファン40は、インペラが格納されたファン本体41と、インペラを駆動するモータ44と、モータ44の速度制御を行うコントロールユニット45とから構成されており、コントロールユニット45が各低圧バスバー34,35に接続されている。ファン本体41の吸込口42には冷却空気を吸い込む吸込みダクト46が接続され、ファン本体41の吐出口43には冷却空気をメインバッテリ10が収容されるケーシング48に供給する接続ダクト47が接続されている。ケーシング48にはメインバッテリ10を冷却した空気を排気する排気ダクト49が取り付けられている。なお、上記実施形態では、冷却ファン40から吐出された空気によってメインバッテリ10を冷却することとして説明したが、これに限らず、冷却ファン40を排気ダクト49の側に配置し、冷却ファン40を駆動してケーシング48に負圧を生じさせることによってメインバッテリ10に冷却風を送風するように構成してもよい。なお、本実施形態では、冷却ファン40を駆動するモータ44は直流モータでも交流モータでもよい。
また、電動車両90の車室内には、電動車両90の始動、停止の信号を出力するイグニッションスイッチ27と、アクセル28、ブレーキ29が取り付けられている。また、車室内には、電動車両90の現在位置の検出或いは目的地までのルート案内等を行うナビゲーションシステム30が搭載されている。
メインバッテリ10には温度を検出する温度センサ61が取り付けられている。また、メインバッテリ10に接続されたプラス側、マイナス側の各バスバー11a,12aの間には、メインバッテリ10の電圧を検出する電圧センサ62が接続されている。メインバッテリ10とシステムメインリレー13との間のプラス側バスバー11aにはメインバッテリ10の充放電電流を検出する電流センサ63が取り付けられている。また、冷却ファン40にはモータ44の回転数を検出する回転数センサ64が取り付けられており、吸込みダクト46には、吸気温度を検出する温度センサ66が取り付けられている。
図1に示すように、冷却ファン40のコントロールユニット45は制御部70に接続され、冷却ファン40は、制御部70の指令によって駆動される。イグニッションスイッチ27、温度センサ61,66、電圧センサ62、電流センサ63、回転数センサ64、車速センサ65も制御部70に接続されており、イグニッションスイッチ27のオン動作信号、オフ動作信号、各センサ61〜66の検出信号は制御部70に入力される。また、アクセル28の開度、ブレーキ29の踏込量の各信号、及び、コネクタ55,56が接続状態か解放状態かの信号も制御部70に入力されるよう構成されている。制御部70は、内部に演算処理、信号処理を行うCPU71と、制御データ、制御用のマップ、プログラム等を格納するメモリ72とを備えるコンピュータである。また、制御部70には他の制御装置からエンジン20が動作しているか停止しているかのオン/オフ信号が入力される。
<電動車両の基本動作>
以上のように構成された電動車両90の基本動作について簡単に説明する。イグニッションスイッチ27がオン動作され、ECUが起動されて電動車両がReady−ONとされるとシステムメインリレー13がオンとなり、メインバッテリ10の直流電力が昇圧コンバータ14を介してインバータ15から各モータジェネレータ16,18に供給される。ここで、電動車両90がReady−ONの状態となることは、電動車両90が始動され、電動車両90のECUが起動されている状態を意味する。以下、本明細書では、電動車両90が始動されることはECUが起動されて電動車両90がReady−ONの状態となることであるとして説明する。また、電動車両90がReady−OFFの状態となることは、電動車両90のECUが停止されている状態を意味する。
各モータジェネレータ16に電力が供給されると、制御部70は、第1モータジェネレータ16を始動し、エンジン20を始動する。エンジン20の出力は動力分配機構22で分配されて出力の一部は第1モータジェネレータ16を駆動し、残余の出力はモータとして機能する第2モータジェネレータ18の出力と共に動力分配機構22から出力軸23に出力され、車輪26を回転させて電動車両90を走行させる。第1モータジェネレータ16は発電機として機能し、発電した交流電力は、第2モータジェネレータ18の駆動電力として消費される。この時、メインバッテリ10は放電により第2モータジェネレータ18に要求電力を供給する。一方、第1モータジェネレータ16の発電電力が第2モータジェネレータ18の必要電力よりも大きい場合、発電された余剰の交流電力はインバータ15で直流に変換された後、メインバッテリ10に充電される。電動車両90が減速する際には、第2モータジェネレータ18は発電機として機能して車輪26の回転を低下させる。この際に発電された交流電力はインバータ15で直流電力に変換されてメインバッテリ10に充電される。
<外部電源によるメインバッテリ充電の基本動作>
外部のAC電源100によって電動車両90に搭載されているメインバッテリ10を充電する場合には、AC電源100に接続されているコネクタ101(AC充電プラグ)が電動車両90のAC電源用のコネクタ55に差し込まれる。コネクタ101がコネクタ55に差し込まれると、コネクタ55から接続信号が制御部70に入力される。制御部70は、コネクタ55からの接続信号が入力されると、ECUを起動し、システムメインリレー13をオンとして各機器が動作可能となるReady−ONの状態とする。そして、制御部70は、充電器54を始動してAC電力をメインバッテリ10に充電するための直流電力に変換すると共に、充電リレー53をオンにしてメインバッテリ10の充電を開始する。コネクタ101(AC充電プラグ)がコネクタ55から引き抜かれると、コネクタ55から制御部70に接続解放信号が入力される。この信号が入力されると、制御部70は充電器54を停止すると共に、充電リレー53をオフとし、電動車両90をReady−OFFの状態、つまり、ECUが停止された状態とする。外部のDC電源102によってメインバッテリ10を充電する場合も同様に、コネクタ103(DC充電プラグ)がコネクタ56に差し込まれると、コネクタ56から制御部70に接続信号が入力されて電動車両90がReady−ONとなり、充電リレー53がオンとなってDC電源102によってメインバッテリ10が充電される。そして、コネクタ103(DC充電プラグ)がコネクタ56から引き抜かれると、コネクタ56から制御部70に接続解放信号が入力される。この信号が入力されると、制御部70は、充電リレー53をオフとして電動車両90をReady−OFFの状態とする。
以上説明したように、AC電源100、またはDC電源102の外部電源によりメインバッテリ10を充電する外部充電操作を行うと電動車両90は、Ready−ON状態となり、外部充電を解除すると電動車両90はReady-OFFの状態に戻る。
<冷却ファンへの電力供給と補機バッテリ36の充電>
先に説明したように、冷却ファン40を含む各種の補機(例えば、空調機器等)は、補機バッテリ36に接続された低圧バスバー34,35から供給される直流電力で駆動される。冷却ファン40等への電力供給のために補機バッテリ36が放電すると補機バッテリ36の電圧が低下してくる。その場合、制御部70は、DC/DCコンバータ33を始動してメインバッテリ10の直流電圧を降圧して補機バッテリ36を充電し、各補機に低圧の直流電力の供給が行えるようにする。メインバッテリ10によって補機バッテリ36を充電すると、メインバッテリ10の残存容量(SOC)は低下する。従って、冷却ファン40等の補機を駆動すると、メインバッテリ10の残存容量(SOC)が低下してくる。このため、外部電源によってメインバッテリ10を充電中に、冷却ファン40を運転すると、メインバッテリ10の充電電力が補機バッテリ36の充電電力或いは冷却ファン40の駆動電力として消費されてしまい、充電時間が長くなってしまう場合がある。
<冷却ファンの駆動制御>
冷却ファン40のモータ44の回転数はデューティ制御によって調整される。デューティ制御は、図2に示すように、モータ44に印加する電圧を周期的にオン・オフし、オン・オフの周期(P=オン時間+オフ時間)に対するオン時間の割合((オン時間/(P=オン時間+オフ時間)))であるデューティを変化させる制御方式である。

オン時間 オン時間
デューティ=―――― = ―――――――――――― ------ (式1)
周期P (オン時間+オフ時間)

デューティがゼロの場合はモータ44に電圧が印加されないので冷却ファン40は駆動されず、デューティが100%(MAXデューティ)の場合には、低圧バスバー34,35の電圧がそのままモータ44に印加される。デューティがゼロと100%との間にある場合には、低圧バスバー34,35の電圧にデューティを掛けた電圧がモータ44に印加される平均電圧となる。
図3に示すように、モータ44の回転数とデューティとは一定の関係があるので、デューティ制御によってデューティを調整することによりモータ44の回転数、つまり、冷却ファン40の回転数を所望の回転数に調整することができる。また、冷却ファン40の回転数と風量との間にも一定の関係があるので、デューティを調整することにより、冷却ファン40の風量を所望の風量に調整することができる。冷却ファン40のコントロールユニット45は内部に電流をオン・オフするスイッチング素子を備えており、制御部70から入力される指令デューティDに従ってモータ44に供給する電流をオン・オフする。従って、指令デューティDは、冷却ファン40を駆動させる指令値である。
制御部70は、メインバッテリ10の温度TB、温度センサ66によって検出した冷却ファン40の吸気温度と温度センサ61で検出したメインバッテリ10の温度TBとの温度差ΔT、車速センサ65で検出した車速Vel等の検知パラメータに応じたデューティマップに基づいて冷却ファン40の指令デューティDを決定し、コントロールユニット45に出力する。デューティマップとしては、いろいろなものが適用可能であるが、一例を示すと、図4のようなマップがある。図4に示す実線s1は、外気温度が常温近傍でメインバッテリ10の温度TBと冷却ファン40の吸気温度との温度差ΔTが大きい場合のメインバッテリ10の温度TBに対する指令デューティDを規定する基準線である。この場合、指令デューティDは図4の実線s1に示すように、メインバッテリ10の温度TBが温度T10まではゼロ、メインバッテリ10の温度が温度T10から温度T11までの間は、最小値D1(MIN)に設定される。最小値D1は、デューティ制御によって安定してモータ44の回転数を制御するための最小のデューティであり、例えば、10%程度である。メインバッテリ10の温度TBが温度T11を超えると指令デューティDはメインバッテリ10の温度TBの上昇に伴って高くなり、メインバッテリ10の温度TBが温度T12に達すると指令デューティDは最大値D3(MAX,100%デューティ)となる。T10、T11、T12は、メインバッテリ10の特性、電池の種類(ニッケル水素電池或いはリチウムイオン電池)等によっていろいろな値を取りうるが、一例を示すと、T10としては、38℃程度、T11としては40℃程度、T12としては45℃程度が考えられる。
指令デューティDは、メインバッテリ10の温度TB以外に、電動車両90の車速Vel等の検知パラメータを反映して決定される。例えば、電動車両90の車速Velが高い場合には、必要動力が大きく、メインバッテリ10の入出力電力が大きくなるので、指令デューティDを図4の実線s1から一点鎖線s2に上昇させる。逆に電動車両90の車速Velが低い場合には、必要動力も小さく、メインバッテリ10の入出力電力があまり大きくならないので、指令デューティDを図4の実線s1から一点鎖線s3に低下させる。このように、指令デューティDは、メインバッテリ10の温度TBと冷却ファン40の吸気温度との温度差ΔTが一定の場合でも電動車両90の車速Vel等の検知パラメータにより図4の一点鎖線s2とs3の間のハッチングした領域Aの中で変化する。
また、外気温度が高く、メインバッテリ10の温度TBと冷却ファン40の吸気温度との温度差ΔTが小さい場合には、メインバッテリ10を冷却するためにより多くの風量が必要となる。この場合、メインバッテリ10の温度TBに対する指令デューティDを規定する基準線は、先に説明した実線s1よりもデューティを高く設定する実線u1となる。この場合、指令デューティDはメインバッテリ10の温度TBが温度T10まではゼロ、メインバッテリ10の温度が温度T10から温度T21(T11よりも低い)までの間は、D2に設定される。D2は、メインバッテリ10の温度TBと冷却ファン40の吸気温度との温度差ΔTが小さい場合に、メインバッテリ10を冷却するために必要な風量を供給できるデューティである。メインバッテリ10の温度TBが温度T21を超えると指令デューティDはメインバッテリ10の温度TBの上昇に伴って高くなり、メインバッテリ10の温度TBが温度T22に達すると指令デューティDは最大値D3(MAX,100%デューティ)となる。この際、メインバッテリ10の温度TBに対する指令デューティの上昇割合は、先に説明した実線s1の場合よりも大きくなっている。そして、先に説明した温度差ΔTが大きい場合と同様、指令デューティDは、電動車両90の車速Vel等により図4の二点鎖線u2とu3の間のハッチングした領域Bの中で変化する。T21、T22もT10、T11、T12同様、いろいろな値を取りうるが、一例を示すと、T21としては、37℃程度、T22としては42℃程度が考えられる。
制御部70は、以上説明した様なデューティマップに基づいて冷却ファン40の指令デューティD(冷却ファン40を駆動させる指令値)を決定しコントロールユニット45に出力する。従って、指令デューティDは、メインバッテリ10の温度、メインバッテリ10の温度TBと冷却ファン40の吸気温度との温度差ΔT、車速Vel、その他のいろいろな検出パラメータによって様々に変化する。
<車載二次電池の冷却システムの基本動作>
次に、図5を参照しながら車載二次電池の冷却システム80の動作について説明する。制御部70は、イグニッションスイッチ27がオン動作されたり、外部電源のコネクタ101または103が電動車両90のコネクタ55または56に接続されたりして電動車両90がReady−ONの状態(電動車両90が始動され、ECUが起動されている状態)になったら、図5のステップS101に示すように、温度センサ61によりメインバッテリ10の温度TBを検出し、第1所定温度T0と比較する。ここで、第1所定温度T0はメインバッテリ10の冷却が必要ない温度であり、逆に冷却ファン40を駆動してメインバッテリ10の冷却を行うと過冷却となる虞のある温度である。第1所定温度T0としては、例えば、36℃程度の温度である。
メインバッテリ10の温度TBが第1所定温度T0未満の場合、制御部70は、ステップS101でYESと判断して図5のステップS102、S103に進み、メインバッテリ10の温度TBを検出し、メインバッテリ10の温度TBが第1所定温度T0以上となるまで待機する。そして、メインバッテリ10の温度TBが第1所定温度T0まで上昇したら図5のステップS103でYESと判断し図5のステップS104に進み、電動車両90がReady−ONの状態となったのは外部電源のコネクタ101または103が電動車両90のコネクタ55または56に接続されたことによるものか、つまり、外部充電操作によるReady−ONかどうか判断する。
制御部70は、外部充電操作によるReady−ONと判断した場合(図5のステップS104でYESと判断した場合)には、冷却ファン40の一定デューティ制御を禁止して図5のステップS107に進み、図4に示すデューティマップに従って冷却ファン40を可変デューティ制御とする。一方、制御部70は、Ready−ON状態はイグニッションスイッチ27がオン動作されたことによるものであり、外部充電操作によるReady−ONではない判断した場合(図5のステップS104でNOと判断した場合)には、図5のステップS105に進み、冷却ファン40を所定期間、一定デューティで駆動する一定デューティ制御を行い、ステップS106に進んで冷却ファン40の異常の有無を検出する異常検出処理を実行する。
異常検出処理は、冷却ファン40を一定デューティ制御している所定期間の間に、図1に示す回転数センサ64によってモータ44の実回転数、すなわち、冷却ファン40の実回転数を検出し、指令デューティDに基づく一定の目標回転数と実回転数とを比較し、その差或いはその差の絶対値が所定の閾値以上である場合には、冷却ファン40に異常が発生していると判断してファン異常信号を例えばダイアグ等に出力し、その差が所定の閾値未満の場合には、冷却ファン40に異常はないと判断してファン正常信号を例えばダイアグ等に出力する処理である。ここで、所定期間とは、冷却ファン40の実回転数と指令デューティに基づく目標回転数との差異を判断できるだけの期間であり、例えば、数十秒から数分程度の時間である。
また、メインバッテリ10の温度TBが第1所定温度T0以上の場合、制御部70は、ステップS101でNOと判断して図5のステップS108に進み、メインバッテリ10の温度TBが第2所定温度T1未満かどうかを判断する。ここで、第2所定温度T1は、指令デューティDを一定にして冷却ファン40を駆動してもメインバッテリ10に影響が出ないような温度であり、例えば、40℃程度の温度である。メインバッテリ10の温度TBが第2所定温度T1未満の場合、制御部70は、図5のステップS108でYESと判断して図5のステップS104に進み、電動車両90がReady−ONの状態となったのは外部充電操作によるReady−ONかどうか判断する。先に説明したと同様、制御部70は、外部充電操作によるReady−ONと判断した場合には、冷却ファン40の一定デューティ制御を禁止して図5のステップS107に進み、冷却ファン40を可変デューティ制御とし、外部充電操作によるReady−ONではないと判断した場合には、図5のステップS105に進み、冷却ファン40を所定期間、一定デューティで駆動する一定デューティ制御を行い、ステップS106に進んで冷却ファン40の異常の有無を検出する異常検出処理を実行する。
Ready−ONの際のメインバッテリ10の温度TBが第2所定温度T1以上で第4所定温度T3未満の場合、制御部70は図5のステップS109でYESと判断して図5のステップS110に進み、図4に示すデューティマップの中で、外気温度が常温近傍でメインバッテリ10の温度TBと冷却ファン40の吸気温度との温度差ΔTが大きい場合のメインバッテリ10の温度TBに対する指令デューティDを規定する領域A(通常デューティマップ)の中で指令デューティDを変化させる可変デューティ制御を行いて冷却ファン40を駆動する。一方、Ready−ONの際のメインバッテリ10の温度TBが第4所定温度T3以上の場合、図5のステップS109でNOと判断して図5のステップS111に進み、図4に示すデューティマップの中で、外気温度が高く、メインバッテリ10の温度TBと冷却ファン40の吸気温度との温度差ΔTが小さい場合のメインバッテリ10の温度TBに対する指令デューティDを規定する領域B(高デューティマップ)の中で指令デューティDを変化させる可変デューティ制御を用いて冷却ファン40を駆動する。ここで、第4所定温度T3は、メインバッテリ10を急速に冷却することが必要な温度であり、例えば、45℃程度の温度であってもよい。
制御部70は、図5のステップS110、S111で指令デューティを図4に示すデューティマップに基づいて変更する可変デューティ制御を開始したら、図5のステップS101に戻り、メインバッテリ10の温度TBを監視する。そして、メインバッテリ10の温度TBが第4所定温度T3未満になったら、高デューティマップから通常デューティマップによる可変デューティ制御に移行し、更に、メインバッテリ10の温度が第2所定温度T1未満になったら、図5のステップS108でYESと判断して図5のステップS104にジャンプして外部充電操作によるReady−ONかどうかを判断し、外部充電操作によるReady−ONと判断した場合には冷却ファン40の一定デューティ制御を禁止し、外部充電操作によるReady−ONではないと判断した場合には、ステップS105に示すように冷却ファン40の一定デューティ制御を行い、ステップS106に進んで冷却ファン40の異常検出処理を行う。
制御部70は、図5のステップS106で冷却ファン40の異常検出処理を行ったら、図5のステップS107に進み冷却ファン40の制御を図4のデューティマップに基づく可変デューティ制御とし、図5のフローチャートに示す動作を終了する。また、制御部70は、図5のフローチャートに示す動作を実行中に、イグニッションスイッチ27からオフ動作されてECUが停止し、Ready−OFF状態となった場合には、図5のフローチャートの実行を中断して動作を終了する。
本実施形態の車載二次電池の冷却システム80は、外部充電操作によるReady−ONの場合には、冷却ファン40の一定デューティ制御を禁止するので、メインバッテリ10の充電中にメインバッテリ10の電力が補機バッテリ36の充電或いは、冷却ファン40の駆動電力として消費されてしまい、充電時間が長くなってしまうことを抑制することができる。また、本実施形態の車載二次電池の冷却システム80は、外部充電操作によるReady−ONでない場合には、Ready−ONの際のメインバッテリ10の温度TBが第2所定温度T1以上の場合には冷却ファン40の一定デューティ制御を禁止し、Ready−ONの際のメインバッテリ10の温度TBが第1所定温度T0以上で第2所定温度T1未満の場合に、冷却ファン40を所定期間、一定デューティで駆動する一定デューティ制御を行って冷却ファン40の異常の有無を検出する異常検出処理を実行するので、電動車両90の始動時に冷却ファン40の異常検出処理の機会を確保し、電動車両90の始動時のメインバッテリ10の温度TBが高い時には冷却ファン40の異常検出処理の機会確保よりもメインバッテリ10の冷却を優先して劣化を抑制するので、冷却ファン40の異常の有無検知の機会を確保しつつ、メインバッテリ10を適切に冷却することができる。
<車載二次電池の冷却システムの動作の具体例>
以上、車載二次電池の冷却システムの基本動作と異常検出処理について説明したが、次にReady−ONの際のメインバッテリ10の温度TBのいろいろな場合の、車載二次電池の冷却システムの動作の具体例について図6A〜図8Bを参照しながら説明する。なお、以下の説明において、第3所定温度T2は第2所定温度T1未満の温度であって、メインバッテリ10の温度TBがその温度を超える場合に冷却ファン40の指令デューティDを最大値D3とする設定温度である。
<メインバッテリの温度TBが第1所定温度T0未満の場合>
まず、図6A、図6Bを参照しながらReady−ONの際のメインバッテリ10の温度TBが第1所定温度T0未満の場合の車載二次電池の冷却システムの動作について説明する。図6A、図6Bの時刻t0にイグニッションスイッチ27がオン動作されて、或いは、図1に示すコネクタ101がコネクタ55に接続されるかコネクタ103がコネクタ56に接続されて電動車両90がReady−ONの状態となる。時刻t0の直前では電動車両90はReady−OFF状態で、電動車両90、冷却ファン40は停止しており、冷却ファン40の回転数はゼロである。また、時刻t0の直前では、メインバッテリ10の温度TBは、第1所定温度T0より低い温度Taである。なお、図6Aに示す実線a1は、外部充電操作によるReady−ONでない場合の冷却ファン40の回転数Rの時間変化を示す線であり、図6Aに示す一点鎖線a2は外部充電操作によるReady−ONの場合の冷却ファン40の回転数Rの時間変化を示す線であり、図6Bに示す実線b1は外部充電操作によるReady−ONでない場合のメインバッテリ10の温度TBの時間変化を示す線であり、図6Bに示す一点鎖線b2は外部充電操作によるReady−ONの場合のメインバッテリ10の温度TBの時間変化を示す線である。
制御部70は、時刻t0にReady−ON状態となったら、図5のステップS101に示すように、温度センサ61によりメインバッテリ10の温度TBを検出し、第1所定温度T0と比較する。図6A,図6Bの場合、メインバッテリ10の温度TBは、第1所定温度T0未満の温度Taであるから、制御部70は、図5のステップS101でYESと判断し、図5のステップS102、S103に進み、メインバッテリ10の温度TBを検出し、メインバッテリ10の温度TBが第1所定温度T0以上となるまで待機する。時刻t0にイグニッションスイッチ27がオン動作されてReady−ON状態となり、時刻t0から電動車両90が走行を開始すると、メインバッテリ10は、第2モータジェネレータ18に電力を供給するために放電したり、第1モータジェネレータ16の発電電力が充電されたりするので、図6Bに示す実線b1に示すように、その温度TBが次第に上昇してくる。また、外部充電操作によるReady−ONの場合、時刻t0からメインバッテリ10の充電が始まり、これによってメインバッテリ10の温度は上昇してくる。そして、図6Bに示す時刻t1にメインバッテリ10の温度TBが第1所定温度T0まで上昇し、TB=T0となると、制御部70は、図5のステップS103でYESと判断し、図5のステップS104に進み、外部充電操作によるReady−ONかどうかを判断する。
外部充電操作によるReady−ONの場合、制御部70は、冷却ファン40の一定デューティ制御を禁止して図5のステップS107に進み、冷却ファン40を可変デューティ制御とする。この場合、図6Aの一点鎖線a2に示すように、時刻t1以降、冷却ファン40の回転数Rは変化する。また、図6Bの一点鎖線b2に示すように、時刻t1以降、メインバッテリ10の温度TBは少しずつ上昇し、しばらくすると通常運転温度TSとなる。
一方、外部充電操作によるReady−ONではなく、イグニッションスイッチ27がオン動作されたことによりReady−ON状態となった場合、制御部70は、図5のステップS105に進み、冷却ファン40を所定期間、一定デューティで駆動する一定デューティ制御を行い、図5のステップS106に進んで冷却ファン40の異常の有無の検出を行う異常検出処理を実行する。図6Bに示す場合、メインバッテリ10の温度TBが時刻t0で第1所定温度T0よりも低いTaであるので、図6Aに示す所定期間Δtの間、指令デューティDを最小値D1一定にする。指令デューティDの最小値D1は、メインバッテリ10の温度TBに対応する可変デューティ制御の際の指令値よりも小さい値である。このため、図6Aの実線a1に示す指令デューティD1で一定デューティ制御の場合の冷却ファン40の回転数R0は、図6Aの一点鎖線a2に示す可変デューティ制御の場合の冷却ファン40の回転数よりも低くなっている。図6Aの実線a1に示すように、所定期間Δtの間、冷却ファン40は回転数R0(最小回転数)で制御される。制御部70は、この間に冷却ファン40の実回転数と指令デューティDに基づく目標回転数との差異により冷却ファン40の異常の有無の検出を行う。
図6A、図6Bの時刻t2に冷却ファン40の一定デューティ制御及び異常検出処理が終了したら、制御部70は、図5のステップS107に進んで冷却ファン40の制御を図4のデューティマップに基づく可変デューティ制御としてプログラムの動作を終了する。これにより、図6Aの実線a1に示すように、冷却ファン40の回転数Rはメインバッテリ10の温度等によっていろいろに変化する。一方、メインバッテリ10の温度は、図6Bの実線b1に示すように通常運転温度TSの近傍に制御される。
<メインバッテリの温度TBが第1所定温度T0以上、第3所定温度T2以下の場合>
次に、図7A、図7Bを参照しながらReady−ONの際のメインバッテリ10の温度TBが第1所定温度T0以上で、且つ、第3所定温度T2以下の場合の車載二次電池の冷却システムの動作について説明する。図7A、図7Bの時刻t0は、図6A、図6Bと同様、電動車両90がReady−ON状態となる時刻である。図7Bに示すように、時刻0の直前では、メインバッテリ10の温度TBは、第1所定温度T0以上で第3所定温度T2以下の温度Tbである。なお、第3所定温度T2は第2所定温度T1未満であり、図7Bでは、T0<TB<T2<T1の場合を示している。なお、図7Aに示す実線c1は、外部充電操作によるReady−ONでない場合の冷却ファン40の回転数Rの時間変化を示す線であり、二点鎖線c2は、外部充電操作によるReady−ONの場合の冷却ファン40の回転数Rの時間変化を示す線である。また、図7Bに示す実線e1は、外部充電操作によるReady−ONでない場合を示す線であり、二点鎖線e2は、外部充電操作によるReady−ONの場合のメインバッテリ10の温度TBの時間変化を示す線である。
制御部70は、時刻t0にReady−ON状態となったら、図5のステップS101に示すように、温度センサ61によりメインバッテリ10の温度TBを検出し、第1所定温度T0と比較する。図7A,図7Bの場合、メインバッテリ10の温度TBは、第1所定温度T0と第3所定温度T2との間の温度Tbであるから、制御部70は、図5のステップS101でNOと判断し、図5のステップS108に進む。図7Bに示すように、温度TBは、第2所定温度T1よりも低い温度であるから、制御部70は、図5のステップS108でYESと判断し、図5のステップS104に進み、外部充電操作によるReady−ONかどうかを判断する。
外部充電操作によるReady−ONの場合、制御部70は、冷却ファン40の一定デューティ制御を禁止して図5のステップS107に進み、冷却ファン40を可変デューティ制御とする。この場合、図7Aの二点鎖線c2に示すように、時刻t0に冷却ファン40の回転数Rは最小の回転数R0となり、その後時間と共に変化する。また、図7Bの二点鎖線e2に示すように、時刻t0以降、メインバッテリ10の温度TBは少しずつ上昇し、しばらくすると通常運転温度TSとなる。
一方、外部充電操作によるReady−ONではなく、イグニッションスイッチ27がオン動作されたことによりReady−ON状態となった場合、制御部70は、図5のステップS105に進み、冷却ファン40の一定デューティ制御を行い、ステップS106に進み異常検出処理を行う。図7A、図7Bに示す場合、メインバッテリ10の初期温度は第1所定温度T0より高く、メインバッテリ10の温度TBが第3所定温度T2以上かどうかを判断する。図7Bに示すように、Ready−ONとなった際のメインバッテリ10の温度は、第3所定温度T2よりも低いTbであるから制御部70は、指令デューティを最小値D1と最大値D3の間の中間値DM一定にする一定デューティ制御を行い、冷却ファン40の異常検出処理を行う。この際、冷却ファン40の回転数Rは、図7Aの実線c1に示すように、最小回転数である回転数R0より高く最大回転数の回転数R3より小さい回転数R1で駆動される。この間、図7Bの実線e1に示すように、メインバッテリ10の温度TBは少しずつ上昇していく。なお、冷却ファン40の回転数Rが最小の回転数R0よりも高い回転数R1となっているので、メインバッテリ10の温度上昇は、回転数RがR0の場合よりも緩やかになっている。
そして、所定期間Δtが経過する時刻t3に冷却ファン40の一定デューティ制御と異常検出処理が終了したら、制御部70は、図5のステップS107に進んで、冷却ファン40の制御を図4のデューティマップに基づく可変デューティ制御としてプログラムの動作を終了する。時刻t3以降、図7Aの実線c1に示すように、冷却ファン40の回転数はメインバッテリ10の温度等によっていろいろに変化し、図7Bの実線e1に示すように、時刻t3以降、メインバッテリ10の温度TBは、通常運転温度TSの近傍に制御される。
<メインバッテリの温度TBが第3所定温度T2を超え、第2所定温度T1未満の場合>
次に、図8A、図8Bを参照しながらReady−ONの際のメインバッテリ10の温度TBが第3所定温度T2を超え、且つ、第2所定温度T1未満の場合の車載二次電池の冷却システムの動作について説明する。図8A、図8Bの時刻t0は、電動車両90がReady−ON状態となる時刻である。図8Bに示すように、時刻t0の直前では、メインバッテリ10の温度TBは、第3所定温度T2を超え、第2所定温度T1未満の温度Tcである。図8Bでは、T2<TB<T1の場合を示している。なお、図8Aに示す実線g1は、外部充電操作によるReady−ONでない場合の冷却ファン40の回転数Rの時間変化を示す線であり、二点鎖線g2は、外部充電操作によるReady−ONの場合の冷却ファン40の回転数Rの時間変化を示す線である。また、図8Bに示す実線i1は、外部充電操作によるReady−ONでない場合で、且つ、特定の条件を一つも満たさない場合のメインバッテリ10の温度TBの時間変化を示す線であり、二点鎖線i2は、外部充電操作によるReady−ONの場合のメインバッテリ10の温度TBの時間変化を示す線である。
制御部70は、時刻t0に電動車両90がReady−ON状態となったら、図5のステップS101に示すように、温度センサ61によりメインバッテリ10の温度TBを検出し、第1所定温度T0と比較する。図8A,図8Bの場合、メインバッテリ10の温度TBは、第1所定温度T0よりも高く、第3所定温度T2と第2所定温度T1との間の温度Tcであるから、制御部70は、図5のステップS101でNOと判断し、図5のステップS108でYESと判断し、図5のステップS104に進み、外部充電操作によるReady−ONかどうかを判断する。
外部充電操作によるReady−ONの場合、制御部70は、冷却ファン40の一定デューティ制御を禁止して図5のステップS107に進み、冷却ファン40を可変デューティ制御とする。この場合、図8Aの二点鎖線g2に示すように、時刻t0に冷却ファン40の回転数Rは最の回転数R0となり、その後時間と共に回転数が大きくなり時刻t3以降は、回転数は上下に変化する。また、図7Bの二点鎖線i2に示すように、時刻t0以降、メインバッテリ10の温度TBは少しずつ低下し、しばらくすると通常運転温度TSとなる。
一方、外部充電操作によるReady−ONではなく、イグニッションスイッチ27がオン動作されたことによりReady−ON状態となった場合、制御部70は、図5のステップS105に進み、冷却ファン40の一定デューティ制御を行う。図8A、図8Bに示す場合、Ready−ONとなった際のメインバッテリ10の温度TBは、第3所定温度T2を超え、第2所定温度T1未満のTcであるから、制御部70は、指令デューティを最大値D3一定に保持して冷却ファン40を一定デューティ制御し、異常検出処理を行う。この際、冷却ファン40の回転数は、図8Aの実線g1に示すように最大回転数の回転数R2で駆動される。指令デューティDの最大値D3は、メインバッテリ10の温度TBに対応する可変デューティ制御の際の指令値よりも大きい値であり、図8Aの実線g1に示す指令デューティD3の場合の冷却ファン40の回転数は、図8Aの二点鎖線g2に示す可変デューティ制御の場合の冷却ファン40の回転数よりも高い回転数となっている。冷却ファン40が最大回転数の回転数R2で駆動さると風量も大きくなるので、メインバッテリ10の温度TBは、図8Bの実線i1に示すように温度Tcから低下していく。
そして、先に述べたと同様、所定期間Δtが経過する時刻t3に冷却ファン40の一定デューティ制御及び異常検出処理が終了したら、制御部70は、図5のステップS107に進んで、冷却ファン40の制御を図4のデューティマップに基づく可変デューティ制御としてプログラムの動作を終了する。時刻t3以降、図8Aの実線g1に示すように、冷却ファン40の回転数はメインバッテリ10の温度等によっていろいろに変化し、図8Bの実線i1に示すように、時刻t3以降、メインバッテリ10の温度TBは、通常運転温度TSの近傍に制御される。
<メインバッテリの温度TBが第2所定温度T1以上の場合>
Ready−ON状態でメインバッテリ10の温度TBが第2所定温度T1以上の場合、制御部70は、図5のステップS101及びS108でNOと判断し、図5のステップS109に進み、ステップS109でのYESまたはNOの判断に応じて、ステップS110又はステップS111に進み冷却ファン40を可変デューティ制御し、図5のステップS101に戻ってメインバッテリ10の温度TBを監視する。そして、メインバッテリ10の温度TBが第4所定温度T3未満になったら、高デューティマップから通常デューティマップによる可変デューティ制御に移行し、更に、メインバッテリ10の温度が第2所定温度T1未満になったら、図5のステップS108でYESと判断して図5のステップS104にジャンプして外部充電操作によるReady−ONかどうかを判断する。そして、外部充電操作によるReady−ONと判断した場合には冷却ファン40の一定デューティ制御を禁止し、外部充電操作によるReady−ONではないと判断した場合には、先に図8Aを参照して説明したと同様、ステップS105に示すように指令デューティを最大値D3一定に保持して冷却ファン40の一定デューティ制御を行い、ステップS106に進んで冷却ファン40の異常検出処理を行う。そして、先に図8Aを参照して説明したと同様、所定期間Δtが経過し、冷却ファン40の一定デューティ制御及び異常検出処理が終了したら、制御部70は、図5のステップS107に進んで、冷却ファン40の制御を図4のデューティマップに基づく可変デューティ制御としてプログラムの動作を終了する。
以上説明した実施形態では、制御部70において指令デューティDを算出、出力することとして説明したが、冷却ファン40のコントロールユニット45において指令デューティDの算出を行うと共にモータ44の制御を行うようにしてもよい。すなわち、制御部70が、メインバッテリ10の温度TB等の冷却ファン40の駆動制御に必要な情報をコントロールユニット45に出力し、コントロールユニット45が、これらの情報に基づいて、冷却ファン40を駆動するためのデューティを演算するようにしてもよい。また、本実施形態では、冷却ファン40は、モータ44によって駆動されるものとして説明したが、交流モータで駆動されるように構成してもよい。この場合、コントロールユニット45においてデューティに応じた交流駆動波形を生成して交流モータの回転数を制御するようにしてもよい。
また、以上説明した実施形態では、図4に示すデューティマップを用いて指令デューティDを決定し、メインバッテリ10の温度が第4所定温度T3以上の場合には、図4の領域Bによって可変デューティ制御を行うこととして説明したが、2種類以上のデューティマップをメモリ72の中に格納しておき、メインバッテリ10の温度によって使用するデューティマップを切換えるようにしてもよい。例えば、メインバッテリ10の温度TB、冷却ファン40の吸気温度、車室内の温度、車速Vel、エアコン駆動状態、メインバッテリ10の電流、エンジン駆動状態等の検知パラメータに対する指令デューティDが比較的高めに設定されている高デューティマップと、検知パラメータに対する指令デューティDが低めに設定されている低デューティマップとをメモリ72に格納しておき、メインバッテリ10の温度TBや電動車両90の駆動状況に基づいて使用するデューティマップを切換えるようにしてもよい。この場合、メインバッテリ10の温度TBが第4所定温度T3以上でメインバッテリ10を急速に冷却したい場合や、冷却ファン40の騒音が問題にならない場合には、高デューティマップに基づいて指令デューティDが決定され、メインバッテリ10の温度TBが第4所定温度T3未満の場合のようにメインバッテリ10の冷却速度が遅くても問題が無い場合や、冷却ファン40の騒音が問題になる場合には、低デューティマップに基づいて指令デューティが決定されるようにしてもよい。
本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲により規定されている本発明の技術的範囲ないし本質から逸脱することない全ての変更及び修正を包含するものである。
10 メインバッテリ、11a,11b,31,51 プラス側バスバー、12a,12b,32,52 マイナス側バスバー、13 システムメインリレー、14 昇圧コンバータ、15 インバータ、16 第1モータジェネレータ、17,19,21,23 出力軸、18 第2モータジェネレータ、20 エンジン、22 動力分配機構、24 車軸、25 ギヤ機構、26 車輪、27 イグニッションスイッチ、28 アクセル、29 ブレーキ、30 ナビゲーションシステム、33 DC/DCコンバータ、34,35 低圧バスバー、36 補機バッテリ、40 冷却ファン、41 ファン本体、42 吸込口、43 吐出口、44 モータ、45 コントロールユニット、46 吸込みダクト、47 接続ダクト、48 ケーシング、49 排気ダクト、53 充電リレー、54 充電器、55,56 コネクタ、61,66 温度センサ、62 電圧センサ、63 電流センサ、64 回転数センサ、65 車速センサ、70 制御部、71 CPU、72 メモリ、80 冷却システム、90 電動車両、100 AC電源、101,103 コネクタ、102 DC電源、D 指令デューティ、D1 最小値、D3 最大値、DM 中間値、T0 第1所定温度、T1 第2所定温度、T2 第3所定温度、T3 第4所定温度、TB メインバッテリの温度、TS 通常運転温度、R0,R1 回転数、Δt 所定期間。

Claims (5)

  1. 電動車両に搭載された車両駆動用の二次電池を冷却する冷却システムであって、
    前記二次電池に冷却風を送風する冷却ファンと、
    前記二次電池の温度を検出する温度センサと、を備え、
    前記電動車両の始動後に前記二次電池の温度が第1所定温度以上になった場合に、所定期間の間、一定の指令値で前記冷却ファンを駆動させるとともに、その際の前記冷却ファンの実回転数に基づいて前記冷却ファンの異常の有無を検出する異常検出処理を行う冷却システムにおいて、
    前記電動車両の始動が、前記二次電池の外部充電操作に基づくものである場合には、前記一定の指令値での前記冷却ファンの駆動を禁止する車載二次電池の冷却システム。
  2. 請求項1に記載の車載二次電池の冷却システムであって、
    前記外部充電操作は、外部電源のコネクタを前記電動車両に設けられた充電コネクタに接続する操作である車載二次電池の冷却システム。
  3. 請求項1または2に記載の車載二次電池の冷却システムであって、
    前記二次電池の温度が前記第1所定温度よりも高い第2所定温度以上の場合には、前記一定の指令値での前記冷却ファンの駆動を禁止する車載二次電池の冷却システム。
  4. 請求項1から3のいずれか1項に記載の車載二次電池の冷却システムであって、
    前記一定の指令値を、前記二次電池の温度に応じて指令値を可変とする制御を行う場合の当該温度に対応する指令値よりも小さい値とする車載二次電池の冷却システム。
  5. 請求項3に記載の車載二次電池の冷却システムであって、
    前記二次電池の温度が前記第1所定温度以上で前記第2所定温度未満の第3所定温度よりも高い場合には、前記一定の指令値を、前記二次電池の温度に応じて指令値を可変とする制御を行う場合の当該温度に対応する指令値よりも大きい値とする車載二次電池の冷却システム。
JP2015080905A 2015-04-10 2015-04-10 車載二次電池の冷却システム Expired - Fee Related JP6172201B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015080905A JP6172201B2 (ja) 2015-04-10 2015-04-10 車載二次電池の冷却システム
US15/092,166 US10505238B2 (en) 2015-04-10 2016-04-06 Cooling system for on-vehicle secondary battery
CN201610212242.6A CN106058388B (zh) 2015-04-10 2016-04-07 车载二次电池的冷却系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015080905A JP6172201B2 (ja) 2015-04-10 2015-04-10 車載二次電池の冷却システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016201917A JP2016201917A (ja) 2016-12-01
JP6172201B2 true JP6172201B2 (ja) 2017-08-02

Family

ID=57112841

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015080905A Expired - Fee Related JP6172201B2 (ja) 2015-04-10 2015-04-10 車載二次電池の冷却システム

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10505238B2 (ja)
JP (1) JP6172201B2 (ja)
CN (1) CN106058388B (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI656046B (zh) * 2017-09-30 2019-04-11 大陸商比亞迪股份有限公司 車輛的充電裝置以及車輛

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6299549B2 (ja) * 2014-09-29 2018-03-28 トヨタ自動車株式会社 電池の冷却装置
DE102017210747A1 (de) * 2017-06-27 2018-12-27 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Vorwärmen einer Batterie eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs sowie Ladevorrichtung
US11569553B2 (en) 2018-06-06 2023-01-31 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery system configured to detect abnormal battery system conditions and method of the same
US11820302B2 (en) * 2018-12-11 2023-11-21 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Vehicle noise reduction for vehicle occupants
JP7192533B2 (ja) * 2019-01-29 2022-12-20 トヨタ自動車株式会社 バッテリ冷却制御装置
CN110171284B (zh) * 2019-05-23 2021-02-19 浙江吉利控股集团有限公司 一种模块化集成式混合动力系统
IT201900008463A1 (it) * 2019-06-10 2020-12-10 Johnson Electric Asti S R L Sistema di motore elettrico, gruppo ventilatore per un veicolo e connettore elettrico
JP7238856B2 (ja) * 2020-06-25 2023-03-14 株式会社村田製作所 ファン制御装置および機器
JP7559453B2 (ja) 2020-09-15 2024-10-02 三菱自動車工業株式会社 電池パックの冷却制御装置
CN112848862A (zh) * 2021-02-20 2021-05-28 安徽安凯汽车股份有限公司 一种纯电动车冷却系统

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2100515U (zh) * 1991-01-17 1992-04-01 邹叔鑫 旅行手电扇
JP2894427B2 (ja) * 1994-05-12 1999-05-24 三菱自動車工業株式会社 電気自動車用バッテリの冷却装置
JP3240973B2 (ja) 1997-03-05 2001-12-25 トヨタ自動車株式会社 車両用電池冷却システム
EP1475876B1 (de) * 2003-05-03 2011-01-05 Metabowerke GmbH Ladegerät für einen Akkupack, sowie Anordnung aus Ladegerät und Akkupack
JP4715708B2 (ja) * 2006-10-03 2011-07-06 トヨタ自動車株式会社 電動車両および車両充電システム
JP5161634B2 (ja) * 2008-04-04 2013-03-13 本田技研工業株式会社 ファン故障検知制御装置
JP5257079B2 (ja) 2009-01-07 2013-08-07 日産自動車株式会社 車両の電装品冷却装置及びその方法
US8679658B2 (en) * 2009-05-26 2014-03-25 GM Global Technology Operations LLC Methods and systems for conditioning energy storage systems of vehicles
CN102892991B (zh) 2011-03-04 2014-12-10 丰田自动车株式会社 车辆的冷却系统
JP6113455B2 (ja) * 2012-10-12 2017-04-12 日野自動車株式会社 車載用電力制御装置の冷却システム及びその異常診断方法
JP2014120457A (ja) * 2012-12-19 2014-06-30 Denso Corp 電源装置
JP5776735B2 (ja) * 2013-07-04 2015-09-09 株式会社デンソー 電池温調装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI656046B (zh) * 2017-09-30 2019-04-11 大陸商比亞迪股份有限公司 車輛的充電裝置以及車輛

Also Published As

Publication number Publication date
CN106058388A (zh) 2016-10-26
US20160301115A1 (en) 2016-10-13
CN106058388B (zh) 2019-02-15
US10505238B2 (en) 2019-12-10
JP2016201917A (ja) 2016-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6172201B2 (ja) 車載二次電池の冷却システム
JP6269559B2 (ja) 車載二次電池の冷却システム
JP6222159B2 (ja) 車載二次電池の冷却システム
JP6168092B2 (ja) 車載二次電池の冷却システム
JP5372561B2 (ja) 電気自動車の制御装置
US8849491B2 (en) Electric vehicle
JP5500250B2 (ja) 車両用制御装置および車両用制御方法
JP6384441B2 (ja) 電源制御装置、車両及び電源の制御方法
JP6287938B2 (ja) 車載二次電池の冷却システム
WO2007086231A1 (ja) 冷却ファンの制御装置および制御方法
US11014452B2 (en) Electrically driven vehicle
JP6414112B2 (ja) 表示装置
JP2019221025A (ja) 車両の駆動システムの駆動制御装置
JP2016199153A (ja) 車載二次電池の冷却システム
JP5906641B2 (ja) 車両の駆動制御装置
JP2019030196A (ja) 電源システム
JP2011235807A (ja) 車両の空調制御装置及び空調制御方法
JP2019110044A (ja) 車両
JP5954188B2 (ja) 二次電池管理装置
JP7068936B2 (ja) 制御装置
JP4096885B2 (ja) 車両に搭載された電力変換機構の冷却装置
JP2019221024A (ja) 制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160824

TRDD Decision of grant or rejection written
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170531

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170606

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170619

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6172201

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees