JP6340960B2 - 車両のバッテリパック温度制御装置 - Google Patents
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Description
本発明は車両のバッテリパック温度制御装置に関する。
バッテリパックを搭載し、バッテリパックから供給される電力によって電気モータを駆動して走行する車両がある。
バッテリパックは、バッテリと、バッテリを収容するバッテリケースとを備えている。
ところで、バッテリは、その温度が低温、例えば、０℃を下回るような状態になると、バッテリの出力が低下し、走行機能を十分に発揮させる上で不利となる。
そのため、バッテリパックにヒータを設け、低温時においてバッテリから十分な出力を取り出せるに足る温度までヒータによりバッテリを加熱することが考えられる。
バッテリパックは、バッテリと、バッテリを収容するバッテリケースとを備えている。
ところで、バッテリは、その温度が低温、例えば、０℃を下回るような状態になると、バッテリの出力が低下し、走行機能を十分に発揮させる上で不利となる。
そのため、バッテリパックにヒータを設け、低温時においてバッテリから十分な出力を取り出せるに足る温度までヒータによりバッテリを加熱することが考えられる。
しかしながら、ヒータによる加熱時に、ヒータのオン状態が維持されたままオフ状態に復帰できないといった故障が発生してバッテリが過剰に昇温されると、バッテリの劣化が促進されるため、バッテリの耐久性の向上を図る上で不利となる。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、バッテリの過剰な昇温を的確に抑制しバッテリの耐久性の向上を図る上で有利な車両のバッテリパック温度制御装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、バッテリの過剰な昇温を的確に抑制しバッテリの耐久性の向上を図る上で有利な車両のバッテリパック温度制御装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、車両走行用のバッテリと、前記バッテリを収容するバッテリケースとを備えるバッテリパックの温度制御装置であって、前記バッテリケースの内部に設けられ加熱媒体を循環させることで前記バッテリを加熱するための加熱媒体循環路と、前記加熱媒体循環路に設けられ前記加熱媒体を加熱する加熱部と、前記加熱媒体循環路に設けられ前記加熱媒体を送風するファンと、前記加熱媒体循環路に設けられ予め定められた温度で前記加熱部の加熱動作を停止する過昇温防止部とを備え、前記加熱媒体循環路には、前記加熱媒体の流れに沿って前記加熱部、前記ファン、前記バッテリが順に配置されており、前記加熱媒体の流れにおいて前記加熱部の下流となる箇所から上方に起立した起立部と、前記起立部の上端から水平方向に屈曲して形成された屈曲部と、前記ファンの吸い込み口に上部が連通した空間部を内部に有する空間内包部と、を有し、前記空間内包部は、前記吸い込み口の軸心を含んだ開口領域に対面して設けられた前記加熱媒体循環路の内壁面を含んで構成されると共に前記起立部に前記屈曲部を介して連通され、前記過昇温防止部は、前記内壁面に配置されている、ことを特徴とする。
請求項２記載の発明は、前記過昇温防止部は、前記吸い込み口の軸心から前記加熱部寄りの箇所に配置されている、ことを特徴とする。
請求項３記載の発明は、前記過昇温防止部は、前記加熱部よりも上方の箇所に位置している、ことを特徴とする。
請求項２記載の発明は、前記過昇温防止部は、前記吸い込み口の軸心から前記加熱部寄りの箇所に配置されている、ことを特徴とする。
請求項３記載の発明は、前記過昇温防止部は、前記加熱部よりも上方の箇所に位置している、ことを特徴とする。
本発明によれば、加熱部で加熱された加熱媒体の過剰な昇温を早期に検知でき、加熱部の過剰な昇温を早期に検知できる。そのため、過昇温防止部によって加熱部の加熱動作を早期に停止することができ、バッテリの過剰な昇温を的確に抑制しバッテリの耐久性の向上を図る上で有利となる。
本発明によれば、過昇温防止部が加熱部から発せられる輻射熱の影響を受けにくくなり、過昇温防止部が加熱部の過剰な昇温をより正確に検知することができる。そのため、過昇温防止部によって加熱部の加熱動作を的確に停止することができ、バッテリの過剰な昇温を的確に抑制しバッテリの耐久性の向上を図る上でより有利となる。
本発明によれば、ファンが停止した状態であっても、加熱部で加熱された加熱媒体が対流により過昇温防止部に到達するので、過昇温防止部によって加熱部の過剰な昇温を検知できる。そのため、ファンが停止した状態であっても、過昇温防止部によって加熱部の加熱動作を的確に停止することができ、バッテリの過剰な昇温を抑制しバッテリの耐久性の向上を図る上でより有利となる。
本発明によれば、過昇温防止部に当たる風量を大きく確保できるため、過昇温防止部は、加熱部で加熱された空気の温度をより早期に検知でき、加熱部の過剰な昇温をより早期に検知できる。そのため、加熱部が過剰に昇温した場合に、過昇温防止部によって加熱部の加熱動作をより早期に停止することができ、バッテリの過剰な昇温を的確に抑制しバッテリの耐久性の向上を図る上でより有利となる。
本発明によれば、過昇温防止部が加熱部から発せられる輻射熱の影響を受けにくくなり、過昇温防止部が加熱部の過剰な昇温をより正確に検知することができる。そのため、過昇温防止部によって加熱部の加熱動作を的確に停止することができ、バッテリの過剰な昇温を的確に抑制しバッテリの耐久性の向上を図る上でより有利となる。
本発明によれば、ファンが停止した状態であっても、加熱部で加熱された加熱媒体が対流により過昇温防止部に到達するので、過昇温防止部によって加熱部の過剰な昇温を検知できる。そのため、ファンが停止した状態であっても、過昇温防止部によって加熱部の加熱動作を的確に停止することができ、バッテリの過剰な昇温を抑制しバッテリの耐久性の向上を図る上でより有利となる。
本発明によれば、過昇温防止部に当たる風量を大きく確保できるため、過昇温防止部は、加熱部で加熱された空気の温度をより早期に検知でき、加熱部の過剰な昇温をより早期に検知できる。そのため、加熱部が過剰に昇温した場合に、過昇温防止部によって加熱部の加熱動作をより早期に停止することができ、バッテリの過剰な昇温を的確に抑制しバッテリの耐久性の向上を図る上でより有利となる。
以下、本発明の実施の形態に係るバッテリパック温度制御装置について図面を参照して説明する。
なお、本実施の形態においてバッテリパックは、電力を用いてモータを駆動して走行する電気自動車、ハイブリッド車、プラグインハイブリッド車などの電動車に搭載され、電動車の走行用電力を蓄電する走行用バッテリとして用いられるものである。
なお、本実施の形態においてバッテリパックは、電力を用いてモータを駆動して走行する電気自動車、ハイブリッド車、プラグインハイブリッド車などの電動車に搭載され、電動車の走行用電力を蓄電する走行用バッテリとして用いられるものである。
図１から図４に示すように、バッテリパック１０は、バッテリケース１２を備え、バッテリケース１２の内部に、バッテリ１４、周辺部品１６、加熱媒体循環路１８、加熱部２０、ファン２２、過昇温防止部２４などが収容保持されている。
また、本実施の形態のバッテリパック温度制御装置１００は、加熱媒体循環路１８と、加熱部２０と、ファン２２と、過昇温防止部２４とを含んで構成されている。
また、本実施の形態のバッテリパック温度制御装置１００は、加熱媒体循環路１８と、加熱部２０と、ファン２２と、過昇温防止部２４とを含んで構成されている。
図１に示すように、バッテリケース１２は、平面視矩形状を呈し、長手方向を車両の前後方向に合致させて車両の車幅方向の中央に配置され、不図示のフロアパネルの下方で不図示の一対のサイドメンバの内側に配置され、バッテリケース１２は、取り付け部材を介して一対のサイドメンバに取着されている。
図３に示すように、バッテリケース１２は、トレー１２Ａと、カバー１２Ｂとを備えている。
バッテリケース１２は、トレー１２Ａの上方からカバー１２Ｂを被せ、それらの間に不図示のシール材を介してねじやクリップにより締結することで構成され、内部に密閉された空間が形成されるように構成されている。
図２、図３に示すように、バッテリケース１２は、矩形状の底面１２０２および上面１２０４と、矩形状の前面１２０６および後面１２０８と、矩形状の左右の側面１２１０，１２１２とを有している。
図３に示すように、バッテリケース１２は、トレー１２Ａと、カバー１２Ｂとを備えている。
バッテリケース１２は、トレー１２Ａの上方からカバー１２Ｂを被せ、それらの間に不図示のシール材を介してねじやクリップにより締結することで構成され、内部に密閉された空間が形成されるように構成されている。
図２、図３に示すように、バッテリケース１２は、矩形状の底面１２０２および上面１２０４と、矩形状の前面１２０６および後面１２０８と、矩形状の左右の側面１２１０，１２１２とを有している。
図１に示すように、バッテリ１４は、第１のバッテリ群１４Ａと第２のバッテリ群１４Ｂとを含んで構成されている。
第１のバッテリ群１４Ａは、２つのバッテリブロック列２６から構成されている。
各バッテリブロック列２６は、４個のバッテリブロック２８が車両前後方向に間隔をおいて並べられて構成され、各バッテリブロック列２６は、車幅方向に間隔をおいて配置されている。
各バッテリブロック２８は、車幅方向に沿って２個、車両前後方向に沿って２個のバッテリモジュール３０がバッテリケース１２の底面１２０２上に並べられることで構成され、図３に示すように、バッテリモジュール３０は長方形板状の６個のバッテリセル３２が厚さ方向に重ね合わされることにより形成されている。
したがって、車両前後方向で隣り合う４個のバッテリブロック２８同士の間に、空気が流通可能な隙間Ｓ１が車幅方向に沿って形成されており、車幅方向において隣り合う４個のバッテリブロック２８同士の間にも、空気が流通可能な隙間Ｓ２が車両前後方向に沿って形成されている。
第１のバッテリ群１４Ａは、２つのバッテリブロック列２６から構成されている。
各バッテリブロック列２６は、４個のバッテリブロック２８が車両前後方向に間隔をおいて並べられて構成され、各バッテリブロック列２６は、車幅方向に間隔をおいて配置されている。
各バッテリブロック２８は、車幅方向に沿って２個、車両前後方向に沿って２個のバッテリモジュール３０がバッテリケース１２の底面１２０２上に並べられることで構成され、図３に示すように、バッテリモジュール３０は長方形板状の６個のバッテリセル３２が厚さ方向に重ね合わされることにより形成されている。
したがって、車両前後方向で隣り合う４個のバッテリブロック２８同士の間に、空気が流通可能な隙間Ｓ１が車幅方向に沿って形成されており、車幅方向において隣り合う４個のバッテリブロック２８同士の間にも、空気が流通可能な隙間Ｓ２が車両前後方向に沿って形成されている。
第２のバッテリ群１４Ｂは、車幅方向に間隔をおいて配置された２つのバッテリモジュール３０から構成されている。
各バッテリモジュール３０は長方形板状の６個のバッテリセル３２が厚さ方向に重ね合わされることにより形成されている。
そして、２つのバッテリモジュール３０の間に空気が流通可能な隙間Ｓ３が車両前後方向に沿って形成されている。
各バッテリモジュール３０は長方形板状の６個のバッテリセル３２が厚さ方向に重ね合わされることにより形成されている。
そして、２つのバッテリモジュール３０の間に空気が流通可能な隙間Ｓ３が車両前後方向に沿って形成されている。
周辺部品１６は、バッテリ１４を機能させるための部品である。
周辺部品１６は、バッテリパック１０の長手方向において第１のバッテリ群１４Ａを挟んで第２のバッテリ群１４Ｂと反対側の箇所に配置されている。
周辺部品１６は、バッテリパック１０の長手方向において第１のバッテリ群１４Ａを挟んで第２のバッテリ群１４Ｂと反対側の箇所に配置されている。
図３、図４に示すように、加熱部２０は、加熱媒体循環路１８に設けられ空気（加熱媒体）を加熱するものである。
加熱部２０は、バッテリケース１２の前面１２０６の後方で第２のバッテリ群１４Ｂの前方箇所に配置されている。
加熱部２０は、この加熱部２０の箇所を通る空気を加熱するように構成されている。
本実施の形態では、加熱部２０としてＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータが用いられている。
ＰＴＣヒータは、温度が上昇すると共に抵抗値が上昇する性質を有している。
したがって、ＰＴＣヒータに電流を供給して加熱動作を開始させると、温度上昇に伴いＰＴＣヒータの抵抗値が上昇し電流値が低下していく。
そのため、ＰＴＣヒータの発熱温度の検出値に基づいてＰＴＣヒータに供給する電流の制御を行なう必要がなく、その発熱温度を安定して維持することができ、加熱部２０の構成の簡素化を図る上で有利となる。
なお、加熱部２０として、ニクロム線やカーボン繊維を用いた従来公知の様々なヒータが使用可能である。その場合は、ヒータの発熱温度を検出して発熱温度が一定となるようにヒータに供給する電流制御を行なう温度制御部が必要となる。
加熱部２０は、バッテリケース１２の前面１２０６の後方で第２のバッテリ群１４Ｂの前方箇所に配置されている。
加熱部２０は、この加熱部２０の箇所を通る空気を加熱するように構成されている。
本実施の形態では、加熱部２０としてＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータが用いられている。
ＰＴＣヒータは、温度が上昇すると共に抵抗値が上昇する性質を有している。
したがって、ＰＴＣヒータに電流を供給して加熱動作を開始させると、温度上昇に伴いＰＴＣヒータの抵抗値が上昇し電流値が低下していく。
そのため、ＰＴＣヒータの発熱温度の検出値に基づいてＰＴＣヒータに供給する電流の制御を行なう必要がなく、その発熱温度を安定して維持することができ、加熱部２０の構成の簡素化を図る上で有利となる。
なお、加熱部２０として、ニクロム線やカーボン繊維を用いた従来公知の様々なヒータが使用可能である。その場合は、ヒータの発熱温度を検出して発熱温度が一定となるようにヒータに供給する電流制御を行なう温度制御部が必要となる。
図３、図４に示すように、ファン２２は、加熱媒体循環路１８に設けられ空気を送風するものである。言い換えると、ファン２２は、加熱媒体循環路１８に空気を循環させるものである。
ファン２２は、バッテリケース１２の上面１２０４の下方で第２のバッテリ群１４Ｂの上方箇所に配置されている。
本実施の形態では、ファン２２としてシロッコファンが用いられている。
図４に示すように、ファン２２は、ハウジング２２０２と、ファンロータ２２０４と、モータ２２０６と、吸い込み口２２０８と、吹き出し口２２１０とを含んで構成されている。
ハウジング２２０２は、ブラケット２３を介してバッテリケース１２に支持されている。
ファンロータ２２０４は、回転軸の周方向に並べられた複数の羽根を有し、回転軸を上下方向に向けてハウジング２２０２に収容されている。
モータ２２０６は、ハウジング２２０２に支持され、ファンロータ２２０４を回転軸周りに回転させるものである。
吸い込み口２２０８は、ハウジング２２０２の下部に開口され、ファンロータ２２０４の回転により空気が吸い込まれる箇所である。
本実施の形態では、吸い込み口２２０８は、加熱媒体循環路１８の内壁面を構成する後述する円盤状底面３４２２に対面して設けられている。
吹き出し口２２１０は、ファンロータ２２０４の回転により空気が吹き出される箇所であり、空気を車両後方に向けて吹き出すように構成されている。
ファン２２は、バッテリケース１２の上面１２０４の下方で第２のバッテリ群１４Ｂの上方箇所に配置されている。
本実施の形態では、ファン２２としてシロッコファンが用いられている。
図４に示すように、ファン２２は、ハウジング２２０２と、ファンロータ２２０４と、モータ２２０６と、吸い込み口２２０８と、吹き出し口２２１０とを含んで構成されている。
ハウジング２２０２は、ブラケット２３を介してバッテリケース１２に支持されている。
ファンロータ２２０４は、回転軸の周方向に並べられた複数の羽根を有し、回転軸を上下方向に向けてハウジング２２０２に収容されている。
モータ２２０６は、ハウジング２２０２に支持され、ファンロータ２２０４を回転軸周りに回転させるものである。
吸い込み口２２０８は、ハウジング２２０２の下部に開口され、ファンロータ２２０４の回転により空気が吸い込まれる箇所である。
本実施の形態では、吸い込み口２２０８は、加熱媒体循環路１８の内壁面を構成する後述する円盤状底面３４２２に対面して設けられている。
吹き出し口２２１０は、ファンロータ２２０４の回転により空気が吹き出される箇所であり、空気を車両後方に向けて吹き出すように構成されている。
ファン２２の吸い込み口２２０８と加熱部２０とはファン吸い込み用ダクト３４で連結されている。
ファン吸い込み用ダクト３４の前端はバッテリケース１２の前面１２０６の後方に位置し、空気導入用開口３４０２とされている。
このファン吸い込み用ダクト３４の前端の内側に加熱部２０が配置され、空気導入用開口３４０２を介してファン吸い込み用ダクト３４内に吸い込まれる空気が加熱部２０により加熱されるように構成されている。
ファン吸い込み用ダクト３４の内部は、起立部３４０４と、屈曲部３４０６と、前後延在部３４０８と、円盤部３４１０とを有している。
起立部３４０４は、加熱部２０の後方の箇所が第２のバッテリ群１４Ｂの前方で上方に起立することで構成されている。
前後延在部３４０８は、起立部３４０４の上端に屈曲部３４０６を介して連通し、車両の前後方向に延在している。
円盤部３４１０は、ファン２２のハウジング２２０２に対応した形状を有し、その内部は円盤状空間部３４１２となっており、円盤状空間部３４１２の上部は吸い込み口２２０８に連通している。
円盤状空間部３４１２は、その外周部下部が環板状底面３４２０で仕切られており、その中央部が円盤状底面３４２２で仕切られており、円盤状底面３４２２は環板状底面３４２０よりも上方の箇所に位置している。
そして、この円盤状底面３４２２は、起立部３４０４と前後延在部３４０８との間に屈曲部３４０６が介在し、また、環板状底面１２０２よりも上方に位置していることから、加熱部２０の輻射熱が遮られる箇所となっている。
言い換えると、円盤状底面３４２２は、屈曲部３４０６とファン２２との間に位置している。
ファン吸い込み用ダクト３４の前端はバッテリケース１２の前面１２０６の後方に位置し、空気導入用開口３４０２とされている。
このファン吸い込み用ダクト３４の前端の内側に加熱部２０が配置され、空気導入用開口３４０２を介してファン吸い込み用ダクト３４内に吸い込まれる空気が加熱部２０により加熱されるように構成されている。
ファン吸い込み用ダクト３４の内部は、起立部３４０４と、屈曲部３４０６と、前後延在部３４０８と、円盤部３４１０とを有している。
起立部３４０４は、加熱部２０の後方の箇所が第２のバッテリ群１４Ｂの前方で上方に起立することで構成されている。
前後延在部３４０８は、起立部３４０４の上端に屈曲部３４０６を介して連通し、車両の前後方向に延在している。
円盤部３４１０は、ファン２２のハウジング２２０２に対応した形状を有し、その内部は円盤状空間部３４１２となっており、円盤状空間部３４１２の上部は吸い込み口２２０８に連通している。
円盤状空間部３４１２は、その外周部下部が環板状底面３４２０で仕切られており、その中央部が円盤状底面３４２２で仕切られており、円盤状底面３４２２は環板状底面３４２０よりも上方の箇所に位置している。
そして、この円盤状底面３４２２は、起立部３４０４と前後延在部３４０８との間に屈曲部３４０６が介在し、また、環板状底面１２０２よりも上方に位置していることから、加熱部２０の輻射熱が遮られる箇所となっている。
言い換えると、円盤状底面３４２２は、屈曲部３４０６とファン２２との間に位置している。
過昇温防止部２４は、加熱媒体循環路１８に設けられ予め定められた温度で加熱部２０の加熱動作を停止するものである。
過昇温防止部２４が加熱部２０の加熱動作を停止する予め定められた温度は、各バッテリセル３２に設けられた安全弁が開弁する作動温度よりも低い温度に設定されている。
過昇温防止部２４は、ファン２２の吸い込み口２２０８に対面する加熱媒体循環路１８の内壁面の箇所である円盤状底面３４２２上で、吸い込み口２２０８の軸心の延長箇所から加熱部２０寄りの箇所に配置されている。
詳細に説明すると、過昇温防止部２４は、ファン２２の吸い込み口２２０８に対向する加熱媒体循環路１８の箇所で、吸い込み口２２０８の軸心の延長箇所から空気の流れの上流側に偏位した箇所に配置されている。すなわち、過昇温防止部２４は、加熱部２０からファン２２の吸い込み口２２０８に至る経路の中で最も風量の多い箇所に配置されている。また、過昇温防止部２４は、加熱部２０の輻射熱が屈曲部３４０６により遮られる箇所に配置されている。
なお、本実施の形態では、過昇温防止部２４が配置される加熱媒体循環路１８の内壁面の箇所が円盤状底面３４２２である場合について説明したが、上記内壁面の箇所の形状は円盤状に限定されるものではなく任意である。
過昇温防止部２４が加熱部２０の加熱動作を停止する予め定められた温度は、各バッテリセル３２に設けられた安全弁が開弁する作動温度よりも低い温度に設定されている。
過昇温防止部２４は、ファン２２の吸い込み口２２０８に対面する加熱媒体循環路１８の内壁面の箇所である円盤状底面３４２２上で、吸い込み口２２０８の軸心の延長箇所から加熱部２０寄りの箇所に配置されている。
詳細に説明すると、過昇温防止部２４は、ファン２２の吸い込み口２２０８に対向する加熱媒体循環路１８の箇所で、吸い込み口２２０８の軸心の延長箇所から空気の流れの上流側に偏位した箇所に配置されている。すなわち、過昇温防止部２４は、加熱部２０からファン２２の吸い込み口２２０８に至る経路の中で最も風量の多い箇所に配置されている。また、過昇温防止部２４は、加熱部２０の輻射熱が屈曲部３４０６により遮られる箇所に配置されている。
なお、本実施の形態では、過昇温防止部２４が配置される加熱媒体循環路１８の内壁面の箇所が円盤状底面３４２２である場合について説明したが、上記内壁面の箇所の形状は円盤状に限定されるものではなく任意である。
本実施の形態では、図５（Ａ）に示すように、過昇温防止部２４は、サーモスタットスイッチで構成されている。
サーモスタットスイッチは、予め定められた温度を下回る温度でオン状態となることで加熱部２０への電流の供給を行い、予め定められた温度以上の温度でオフ状態となることで加熱部２０への電流の供給を停止する。
なお、図５（Ｂ）に示すように、過昇温防止部２４として、後述するように予め定められた温度で溶断する温度ヒューズを用いてもよい。
サーモスタットスイッチは、予め定められた温度を下回る温度でオン状態となることで加熱部２０への電流の供給を行い、予め定められた温度以上の温度でオフ状態となることで加熱部２０への電流の供給を停止する。
なお、図５（Ｂ）に示すように、過昇温防止部２４として、後述するように予め定められた温度で溶断する温度ヒューズを用いてもよい。
加熱媒体循環路１８は、バッテリケース１２の内部で空気を循環させることでバッテリ１４を加熱するためのものである。
図２から図４に示すように、加熱媒体循環路１８は、バッテリケース１２の内面と第１、第２のバッテリ群１４Ａ、１４Ｂとの間の空間部と、送風ダクト３６と、ファン吸い込み用ダクト３４とを含んで構成されている。
送風ダクト３６は、ファン２２の吹き出し口２２１０に連結されている。
送風ダクト３６は、断面が偏平な矩形状を呈して第１のバッテリ群１４Ａの中央でファン２２から後方に延在し、後端が、ファン２２から送給される吹き出される空気を後方に向けて吹き出す後端開口３６０２となっている。
また、送風ダクト３６の下面および左右側面には複数の吹き出し口３６０４、３６０６が形成され、ファン２２から送給される吹き出される空気が送風ダクト３６の下方および左右側方に向けて吹き出されるように構成されている。
ファン２２が駆動されると、ファン吸い込み用ダクト３４の空気導入用開口３４０２からバッテリケース１２内の空気がファン吸い込み用ダクト３４内に吸い込まれる。その際に、バッテリケース１２内の空気は加熱部２０を通過することで加熱される。そして、加熱された空気は、ファン２２の吸い込み口２２０８に吸い込まれ、吹き出し口２２１０から送風ダクト３６内に吹き出される。
図２から図４に示すように、加熱媒体循環路１８は、バッテリケース１２の内面と第１、第２のバッテリ群１４Ａ、１４Ｂとの間の空間部と、送風ダクト３６と、ファン吸い込み用ダクト３４とを含んで構成されている。
送風ダクト３６は、ファン２２の吹き出し口２２１０に連結されている。
送風ダクト３６は、断面が偏平な矩形状を呈して第１のバッテリ群１４Ａの中央でファン２２から後方に延在し、後端が、ファン２２から送給される吹き出される空気を後方に向けて吹き出す後端開口３６０２となっている。
また、送風ダクト３６の下面および左右側面には複数の吹き出し口３６０４、３６０６が形成され、ファン２２から送給される吹き出される空気が送風ダクト３６の下方および左右側方に向けて吹き出されるように構成されている。
ファン２２が駆動されると、ファン吸い込み用ダクト３４の空気導入用開口３４０２からバッテリケース１２内の空気がファン吸い込み用ダクト３４内に吸い込まれる。その際に、バッテリケース１２内の空気は加熱部２０を通過することで加熱される。そして、加熱された空気は、ファン２２の吸い込み口２２０８に吸い込まれ、吹き出し口２２１０から送風ダクト３６内に吹き出される。
そして、送風ダクト３６の後端開口３６０２から吹き出された加熱された空気は、第１のバッテリ群１４Ａの後部の上面を後方に向けて流れ、次に、第１のバッテリ群１４Ａの後面を上方から下方に向けて流れ、次に、第１のバッテリ群１４Ａの左右側面の下部、第１のバッテリ群１４Ａの隙間Ｓ２、第２のバッテリ群１４Ｂの左右側面の下部、第２のバッテリ群１４Ｂの隙間Ｓ３を後方から前方に向けて流れ、第１、第２のバッテリ群１４Ａ、１４Ｂを加熱する。
また、送風ダクト３６の下面の吹き出し口３６０４および送風ダクト３６の左右の側面の吹き出し口３６０６から吹き出された加熱された空気は、第１のバッテリ群１４Ａの上面を左右側方に向けて流れ、次に、第１のバッテリ群１４Ａの側面を上方から下方に向けて流れ、次に、第１のバッテリ群１４Ａの左右側面の下部および第２のバッテリ群１４Ｂの左右側面の下部を後方から前方に向けて流れ、第１、第２のバッテリ群１４Ａ、１４Ｂを加熱する。
また、送風ダクト３６の下面の吹き出し口３６０４および送風ダクト３６の左右の側面の吹き出し口３６０６から吹き出された空気は、第１のバッテリ群１４Ａのバッテリブロック２８の間の隙間Ｓ１、Ｓ２を上方から下方に向けて流れ、次に、第１のバッテリ群１４Ａの左右側面の下部、第１のバッテリ群１４Ａの隙間Ｓ２、第２のバッテリ群１４Ｂの左右側面の下部、第２のバッテリ群１４Ｂの隙間Ｓ３を後方から前方に向けて流れ、第１、第２のバッテリ群１４Ａ、１４Ｂを加熱する。
第１、第２のバッテリ群１４Ａ、１４Ｂを加熱した空気は、ファン吸い込み用ダクト３４の空気導入用開口３４０２からファン吸い込み用ダクト３４内に吸い込まれ、その際に、加熱部２０で加熱され、加熱された空気の循環による第１、第２のバッテリ群１４Ａ、１４Ｂの加熱が繰り返してなされる。
また、送風ダクト３６の下面の吹き出し口３６０４および送風ダクト３６の左右の側面の吹き出し口３６０６から吹き出された加熱された空気は、第１のバッテリ群１４Ａの上面を左右側方に向けて流れ、次に、第１のバッテリ群１４Ａの側面を上方から下方に向けて流れ、次に、第１のバッテリ群１４Ａの左右側面の下部および第２のバッテリ群１４Ｂの左右側面の下部を後方から前方に向けて流れ、第１、第２のバッテリ群１４Ａ、１４Ｂを加熱する。
また、送風ダクト３６の下面の吹き出し口３６０４および送風ダクト３６の左右の側面の吹き出し口３６０６から吹き出された空気は、第１のバッテリ群１４Ａのバッテリブロック２８の間の隙間Ｓ１、Ｓ２を上方から下方に向けて流れ、次に、第１のバッテリ群１４Ａの左右側面の下部、第１のバッテリ群１４Ａの隙間Ｓ２、第２のバッテリ群１４Ｂの左右側面の下部、第２のバッテリ群１４Ｂの隙間Ｓ３を後方から前方に向けて流れ、第１、第２のバッテリ群１４Ａ、１４Ｂを加熱する。
第１、第２のバッテリ群１４Ａ、１４Ｂを加熱した空気は、ファン吸い込み用ダクト３４の空気導入用開口３４０２からファン吸い込み用ダクト３４内に吸い込まれ、その際に、加熱部２０で加熱され、加熱された空気の循環による第１、第２のバッテリ群１４Ａ、１４Ｂの加熱が繰り返してなされる。
次に、図５（Ａ）を参照してバッテリパック温度制御装置１００の制御系について説明する。
バッテリパック温度制御装置１００は、電源部４０と、リレー４２と、過昇温防止部２４と、温度センサ４４と、コントローラ４６とを含んで構成されている。
バッテリパック温度制御装置１００は、電源部４０と、リレー４２と、過昇温防止部２４と、温度センサ４４と、コントローラ４６とを含んで構成されている。
電源部４０は、加熱部２０に電流を供給するものである。
電源部４０は、バッテリパック１０から供給される電力で動作するものであってもよく、あるいは、バッテリパック１０とは別体に設けられた補機用バッテリから供給される電力で動作するものであってもよい。
電源部４０は、バッテリパック１０から供給される電力で動作するものであってもよく、あるいは、バッテリパック１０とは別体に設けられた補機用バッテリから供給される電力で動作するものであってもよい。
リレー４２は、電源部４０と加熱部２０との間に設けられ、コントローラ４６の制御によりオン、オフ動作するものである。
過昇温防止部２４は、加熱部２０と電源部４０との間に直列接続されている。
温度センサ４４は、バッテリモジュール３０毎に設けられ、各バッテリモジュール３０の温度を検出するものである。
コントローラ４６は、各温度センサ４４からの温度の検出結果に基づいてリレー４２のオンオフ制御を行なうものである。
過昇温防止部２４は、加熱部２０と電源部４０との間に直列接続されている。
温度センサ４４は、バッテリモジュール３０毎に設けられ、各バッテリモジュール３０の温度を検出するものである。
コントローラ４６は、各温度センサ４４からの温度の検出結果に基づいてリレー４２のオンオフ制御を行なうものである。
次に、バッテリパック温度制御装置１００の動作について説明する。
コントローラ４６は、各温度センサ４４からの温度の検出結果に基づいてバッテリ１４の加熱が必要であるか否かを判定する。
例えば、各バッテリモジュール３０の温度が予め定められた第１のしきい値ＴＬを下回った場合にバッテリ１４の加熱が必要であると判定し、リレー４２をオンすることで加熱部２０によるバッテリ１４の加熱を実行する。
すなわち、電源部４０からの電流がリレー４２、加熱部２０、過昇温防止部２４を介して流れることで加熱部２０が加熱し、ファン２２が動作することで加熱媒体循環路１８によってバッテリケース１２の内部で加熱された空気が循環され、バッテリ１４が加熱される。
これにより、バッテリ１４の温度が上昇し出力が低下することが回避される。
また、コントローラ４６は、各バッテリモジュール３０の温度が予め定められた第２のしきい値ＴＨ（＞ＴＬ）を上回った場合にバッテリ１４の加熱が不要であると判定し、リレー４２をオフすることで電源部４０から加熱部２０への電流の供給を停止してバッテリ１４の加熱を停止する。
なお、ファン２２は、バッテリ１４の加熱が適切に行なわれるように動作制御がなされればよく、加熱部２０の加熱動作時にファン２２が動作し、加熱部２０の加熱動作の停止時にファン２２が停止するようにするなど任意である。
コントローラ４６は、各温度センサ４４からの温度の検出結果に基づいてバッテリ１４の加熱が必要であるか否かを判定する。
例えば、各バッテリモジュール３０の温度が予め定められた第１のしきい値ＴＬを下回った場合にバッテリ１４の加熱が必要であると判定し、リレー４２をオンすることで加熱部２０によるバッテリ１４の加熱を実行する。
すなわち、電源部４０からの電流がリレー４２、加熱部２０、過昇温防止部２４を介して流れることで加熱部２０が加熱し、ファン２２が動作することで加熱媒体循環路１８によってバッテリケース１２の内部で加熱された空気が循環され、バッテリ１４が加熱される。
これにより、バッテリ１４の温度が上昇し出力が低下することが回避される。
また、コントローラ４６は、各バッテリモジュール３０の温度が予め定められた第２のしきい値ＴＨ（＞ＴＬ）を上回った場合にバッテリ１４の加熱が不要であると判定し、リレー４２をオフすることで電源部４０から加熱部２０への電流の供給を停止してバッテリ１４の加熱を停止する。
なお、ファン２２は、バッテリ１４の加熱が適切に行なわれるように動作制御がなされればよく、加熱部２０の加熱動作時にファン２２が動作し、加熱部２０の加熱動作の停止時にファン２２が停止するようにするなど任意である。
また、リレー４２あるいはコントローラ４６の故障などにより、電源部４０から加熱部２０への電流供給が実行され続け、バッテリ１４の温度が上昇し続け、過昇温防止部２４の温度が予め定められた温度以上になると、過昇温防止部２４がオン状態からオフ状態となり加熱部２０への電流の供給を停止する。
これにより、バッテリ１４の過剰な昇温が抑制される。
これにより、バッテリ１４の過剰な昇温が抑制される。
なお、図５（Ｂ）に示すように、過昇温防止部２４として、温度ヒューズを用いてもよい。但し、温度ヒューズを用いた場合は、いったん温度ヒューズが溶断すると、温度が予め定められた温度よりも低い温度に戻っても加熱部２０の加熱動作を復帰させることができないため、温度ヒューズの交換が必要となる。
これに対して過昇温防止部２４としてサーモスタットを用いると、いったんオフ状態になっても、温度が予め定められた温度よりも低い温度に戻ると加熱部２０の加熱動作を復帰させることができる点で有利である。
これに対して過昇温防止部２４としてサーモスタットを用いると、いったんオフ状態になっても、温度が予め定められた温度よりも低い温度に戻ると加熱部２０の加熱動作を復帰させることができる点で有利である。
以上説明したように本実施の形態によれば、加熱部２０により加熱された空気を、バッテリケース１２の内部に設けられた加熱媒体循環路１８にファン２２により送風することでバッテリ１４を加熱すると共に、加熱媒体循環路１８に設けられた過昇温防止部２４により予め定められた温度で加熱部２０の加熱動作を停止するようにした。そして、過昇温防止部２４を、加熱部２０とファン２２との間に配置した。言い換えると、過昇温防止部２４を、加熱部２０よりも加熱媒体循環路１８における空気の流れの下流側でかつファン２２よりも空気の流れの上流側に配置した。
したがって、加熱部２０で加熱された空気の過剰な昇温を早期に検知でき、加熱部２０の過剰な昇温を早期に検知できる。そのため、過昇温防止部２４によって加熱部２０の加熱動作を早期に停止することができ、バッテリ１４の過剰な昇温を的確に抑制しバッテリ１４の耐久性の向上を図る上で有利となる。
したがって、加熱部２０で加熱された空気の過剰な昇温を早期に検知でき、加熱部２０の過剰な昇温を早期に検知できる。そのため、過昇温防止部２４によって加熱部２０の加熱動作を早期に停止することができ、バッテリ１４の過剰な昇温を的確に抑制しバッテリ１４の耐久性の向上を図る上で有利となる。
また、本実施の形態によれば、加熱媒体循環路１８は、加熱部２０とファン２２との間に屈曲部３４０６を有し、過昇温防止部２４が配置される箇所は、屈曲部３４０６とファン２２との間であり、加熱部２０から発せられる輻射熱が屈曲部３４０６により遮られた箇所である。
したがって、過昇温防止部２４が加熱部２０から発せられる輻射熱の影響を受けにくくなり、過昇温防止部２４によって加熱部２０の過剰な昇温をより正確に検知できる。そのため、過昇温防止部２４によって加熱部２０の加熱動作を的確に停止することができ、バッテリ１４の過剰な昇温を的確に抑制しバッテリ１４の耐久性の向上を図る上でより有利となる。
したがって、過昇温防止部２４が加熱部２０から発せられる輻射熱の影響を受けにくくなり、過昇温防止部２４によって加熱部２０の過剰な昇温をより正確に検知できる。そのため、過昇温防止部２４によって加熱部２０の加熱動作を的確に停止することができ、バッテリ１４の過剰な昇温を的確に抑制しバッテリ１４の耐久性の向上を図る上でより有利となる。
また、本実施の形態では、過昇温防止部２４は、加熱部２０よりも上方の箇所に位置している。
したがって、ファン２２が停止した状態であっても、加熱部２０で加熱された空気が対流により過昇温防止部２４に到達するので、過昇温防止部２４によって加熱部２０の過剰な昇温を的確に検知できる。そのため、ファン２２が停止した状態であっても、過昇温防止部２４によって加熱部２０の加熱動作を停止することができ、バッテリ１４の過剰な昇温を的確に抑制しバッテリ１４の耐久性の向上を図る上でより有利となる。
したがって、ファン２２が停止した状態であっても、加熱部２０で加熱された空気が対流により過昇温防止部２４に到達するので、過昇温防止部２４によって加熱部２０の過剰な昇温を的確に検知できる。そのため、ファン２２が停止した状態であっても、過昇温防止部２４によって加熱部２０の加熱動作を停止することができ、バッテリ１４の過剰な昇温を的確に抑制しバッテリ１４の耐久性の向上を図る上でより有利となる。
また、本実施の形態では、過昇温防止部２４は、ファン２２の吸い込み口２２０８に対面する加熱媒体循環路１８の内壁面の箇所である円盤状底面３４２２上で、吸い込み口２２０８の軸心から加熱部２０寄りの箇所に配置されている。
言い換えると、過昇温防止部２４は、ファン２２の吸い込み口２２０８の近傍の箇所で、吸い込み口２２０８の軸心から空気の流れの上流側に偏位した箇所に配置されている。
したがって、過昇温防止部２４に当たる風量を大きく確保できるため、過昇温防止部２４は、加熱部２０で加熱された空気の温度をより早期に検知でき、加熱部２０の過剰な昇温をより早期に検知できる。そのため、加熱部２０が過剰に昇温した場合に、過昇温防止部２４によって加熱部２０の加熱動作をより早期に停止することができ、バッテリ１４の過剰な昇温を的確に抑制しバッテリ１４の耐久性の向上を図る上でより有利となる。
言い換えると、過昇温防止部２４は、ファン２２の吸い込み口２２０８の近傍の箇所で、吸い込み口２２０８の軸心から空気の流れの上流側に偏位した箇所に配置されている。
したがって、過昇温防止部２４に当たる風量を大きく確保できるため、過昇温防止部２４は、加熱部２０で加熱された空気の温度をより早期に検知でき、加熱部２０の過剰な昇温をより早期に検知できる。そのため、加熱部２０が過剰に昇温した場合に、過昇温防止部２４によって加熱部２０の加熱動作をより早期に停止することができ、バッテリ１４の過剰な昇温を的確に抑制しバッテリ１４の耐久性の向上を図る上でより有利となる。
１００ バッテリパック温度制御装置
１０ バッテリパック
１２ バッテリケース
１４ バッテリ
１８ 加熱媒体循環路
２０ 加熱部
２２ ファン
２２０８ 吸い込み口
２２１０ 吹き出し口
２４ 過昇温防止部
３４ ファン吸い込み用ダクト
３４０６ 屈曲部
１０ バッテリパック
１２ バッテリケース
１４ バッテリ
１８ 加熱媒体循環路
２０ 加熱部
２２ ファン
２２０８ 吸い込み口
２２１０ 吹き出し口
２４ 過昇温防止部
３４ ファン吸い込み用ダクト
３４０６ 屈曲部
Claims (3)
- 車両走行用のバッテリと、前記バッテリを収容するバッテリケースとを備えるバッテリパックの温度制御装置であって、
前記バッテリケースの内部に設けられ加熱媒体を循環させることで前記バッテリを加熱するための加熱媒体循環路と、
前記加熱媒体循環路に設けられ前記加熱媒体を加熱する加熱部と、
前記加熱媒体循環路に設けられ前記加熱媒体を送風するファンと、
前記加熱媒体循環路に設けられ予め定められた温度で前記加熱部の加熱動作を停止する過昇温防止部とを備え、
前記加熱媒体循環路には、前記加熱媒体の流れに沿って前記加熱部、前記ファン、前記バッテリが順に配置されており、前記加熱媒体の流れにおいて前記加熱部の下流となる箇所から上方に起立した起立部と、前記起立部の上端から水平方向に屈曲して形成された屈曲部と、前記ファンの吸い込み口に上部が連通した空間部を内部に有する空間内包部と、を有し、
前記空間内包部は、前記吸い込み口の軸心を含んだ開口領域に対面して設けられた前記加熱媒体循環路の内壁面を含んで構成されると共に前記起立部に前記屈曲部を介して連通され、
前記過昇温防止部は、前記内壁面に配置されている、
ことを特徴とする車両のバッテリパック温度制御装置。 - 前記過昇温防止部は、前記吸い込み口の軸心から前記加熱部寄りの箇所に配置されている、
ことを特徴とする請求項１記載の車両のバッテリパック温度制御装置。 - 前記過昇温防止部は、前記加熱部よりも上方の箇所に位置している、
ことを特徴とする請求項１または２項記載の車両のバッテリパック温度制御装置。
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