JP6496790B2 - 車載機器冷却装置 - Google Patents
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Description
このような電動車両では、バッテリを冷却するための冷却手段が備えられており、バッテリの負荷や温度に応じた冷却制御が行われる。
しかし、渋滞時に単純にバッテリの負荷(発熱量)に応じて冷却強度を強めてしまうと、図5に示すように、バッテリの発熱量に応じた冷却量(第1冷却量)が、乗員に不快感を与えない騒音レベルでの冷却量(第2冷却量)よりも大きくなりやすい。
しかし、この場合には、バッテリの負荷が高くない定常走行時や停車時にバッテリが過剰に冷却されてしまい、燃費の悪化を招来してしまう。
出力に応じた大きさの作動音を発し、車両に搭載された発熱機器を冷却する冷却手段と、
前記車両の走行路が渋滞しているか否かを判定する渋滞判定手段と、
前記発熱機器の発熱量に応じた第1冷却量、及び、前記車両内部の騒音値に応じた第2冷却量を算出する冷却量算出手段と、
前記冷却手段の動作を制御する冷却制御手段と、
を備え、
前記冷却制御手段は、前記走行路が渋滞していると判定されたときであって、前記第1冷却量が前記第2冷却量よりも小さい場合に、冷却量の下降レートを上昇レートよりも低く制限しつつ、前記第1冷却量よりも大きく、かつ前記第2冷却量以下となる冷却量で前記発熱機器が冷却されるように、前記冷却手段を動作させることを特徴とする。
前記冷却制御手段は、前記走行路が渋滞していると判定されたときであって、前記第1冷却量が前記第2冷却量よりも小さい場合に、冷却量を漸減させることを特徴とする。
前記冷却制御手段は、前記走行路が渋滞していると判定されたときであって、前記第1冷却量が前記第2冷却量以上である場合には、前記第2冷却量で前記発熱機器が冷却されるように前記冷却手段を動作させることを特徴とする。
前記第2冷却量は、前記車両の乗員に不快感を与えない騒音レベルの範囲で最大の前記冷却手段の回転数による前記発熱機器の冷却量であることを特徴とする。
前記冷却手段は冷却ファンであり、
前記冷却制御手段は、前記冷却ファンの回転数の変化レートが回転上昇時よりも回転下降時に小さくなるように、前記冷却ファンを制御することを特徴とする。
前記車両は電動車両であり、
前記発熱機器は車両走行用の電力を蓄積する高電圧バッテリであることを特徴とする。
またこの場合には、冷却量の下降レートが上昇レートよりも低く制限されつつ、第1冷却量よりも大かつ第2冷却量以下となる冷却量で発熱機器が冷却される。これにより、発熱機器の状態に応じて必要な冷却量を確保しやすくするとともに、冷却量の上下変動を抑えることができ、ひいては車内の静粛性を向上させることができる。
したがって、渋滞時において、車内の静粛性を保ちつつ発熱機器を好適に冷却することができる。
まず、本実施形態における車載機器冷却装置100の構成について、図1を参照して説明する。
図1は、車載機器冷却装置100を備える車両1の概略構成を示すブロック図である。
具体的に、車両1は、高電圧バッテリ11と、冷却ファン12と、バッテリCU(Control Unit)20と、センサ群(31〜33)とを備える。
冷却ファン12は、高電圧バッテリ11を冷却するための冷却手段であり、出力に応じた大きさの作動音を発する。
バッテリCU20は、高電圧バッテリ11や車載機器冷却装置100の各部の動作を制御する。具体的に、バッテリCU20は、高電圧バッテリ11の充放電を制御したり、センサ群からの入力信号等に基づいて冷却ファン12の動作を制御したりする。
このうち、バッテリ温度計31は、高電圧バッテリ11の温度を検出する。
車速センサ32は、車両1の車速を検出する。
ステレオカメラ33は、車両1に前方向きに搭載されており、距離情報を含んだステレオ画像を取得する。このステレオ画像から、前走車との車間距離等を検出可能となっている。
続いて、高電圧バッテリ11を冷却するときの車載機器冷却装置100の動作について説明する。
図2は、この車載機器冷却装置100の動作の流れを示すフローチャートである。
具体的に、バッテリCU20は、車速センサ32及びステレオカメラ33からの入力信号に基づいて、車両1の車速や前走車との車間距離を取得する。そして、バッテリCU20は、これら車速及び車間距離に基づいて、低車速での発進・停止が所定頻度以上に繰り返されていることを検知した場合に、車両1の走行路が渋滞していると判定する。
なお、この渋滞判定手法は上記のものに限定されず、従来より公知の各種手法を用いることができる。例えば、VICS(Vehicle Information and Communication System:登録商標)による交通情報の提供サービスを利用して、走行路が渋滞しているか否かを判定してもよい。また、渋滞判定を行うものはバッテリCU20でなくともよく、例えば他のECU(Electric Control Unit)が渋滞判定を行って、バッテリCU20がその判定結果を取得することとしてもよい。
具体的に、バッテリCU20は、バッテリ温度計31により高電圧バッテリ11の温度を取得し、この温度を正常な温度範囲まで下げる(又は維持する)ことができる第1冷却量R1(図3参照)を算出する。但し、この第1冷却量R1は、高電圧バッテリ11の発熱量に応じたものであれば、その算出手法などは特に限定されない。
具体的に、バッテリCU20は、車速センサ32により取得した車速等(HEVの場合にはエンジン回転数なども含む)に基づいて車内の騒音値を推定し、この騒音値に基づいて、乗員に不快感を与えない(乗員が気にならない)騒音レベルの範囲で最大の冷却ファン12の回転数による第2冷却量R2(図3参照)を算出する。
そして、第1冷却量R1が第2冷却量R2以上である場合(ステップS4;Yes)、バッテリCU20は、本実施形態では、第2冷却量R2で高電圧バッテリ11が冷却されるように、冷却ファン12の出力を制御する(ステップS5)。但し、この場合には、第2冷却量R2以下の冷却量で高電圧バッテリ11が冷却されればよい。
またこのとき、すなわち第1冷却量R1より大かつ第2冷却量R2以下の冷却量で高電圧バッテリ11を冷却する場合には、バッテリCU20は、この冷却量の下降レート(下降時の変化レート)を、上昇レート(上昇時の変化レート)よりも低い値に制限する。具体的に、バッテリCU20は、冷却ファン12の回転数の変化レートが回転上昇時よりも回転下降時において小さくなるように当該冷却ファン12を制御することで、これを実現する(図4参照)。
そのうえで、第1冷却量R1が第2冷却量R2よりも小さい場合には、高電圧バッテリ11の発熱状態としては第1冷却量R1で足りるところを、騒音が問題とならない第2冷却量R2以下の範囲で、高電圧バッテリ11がやや過剰に冷却される。これにより、高電圧バッテリ11の発熱量があまり大きくないときに、高電圧バッテリ11の冷却を促進させておくことができる。ひいては、第1冷却量R1が第2冷却量R2よりも小さくなる(騒音抑制が温度低下よりも優先される)状況・時間を増やして、車内の静粛性をより高めることができる。
また、第1冷却量R1より大かつ第2冷却量R2以下の冷却量で高電圧バッテリ11を冷却する場合には、冷却量の下降レートが上昇レートよりも低い値に制限されるため、冷却量を増えやすく且つ減りにくくすることができる。
一方、例えば運転者の終了操作などにより高電圧バッテリ11の冷却処理を終了させると判定した場合には(ステップS7;Yes)、バッテリCU20は、当該冷却処理を終了させる。
続いて、上述した車載機器冷却装置100の動作について、具体例を挙げて説明する。ここでは、渋滞時の走行として、車両1が停止状態(車速0km/h)から車速10km/hまでの発進と停車を繰り返す場合における、高電圧バッテリ11の冷却態様について説明する。
図3は、渋滞走行時での車速、バッテリ発熱量、バッテリ冷却量、バッテリ温度のタイムチャートの一例を示す図であり、図4は、渋滞走行時での冷却ファン12のファン回転数Nとその変化レートとの関係の一例を示す図である。なお、図3における第1冷却量R1は、概略値であって正確なものではない。
このときには、第1冷却量R1が第2冷却量R2よりも大きいため、バッテリCU20は、高電圧バッテリ11の冷却量を、加速に伴って大きくなる第2冷却量R2に維持する(図3のf1)。具体的に、バッテリCU20は、冷却ファン12のファン回転数Nの変化レートを徐々に上げつつ当該ファン回転数Nを上昇させ、冷却量を増加させる(図4のn1)。
この加速時には、高電圧バッテリ11が第1冷却量R1よりも小さい第2冷却量R2でしか冷却されていないため、高電圧バッテリ11の温度はやや上昇する。
そのため、高電圧バッテリ11の発熱状態としては第1冷却量R1で足りるところを、騒音が問題とならない第2冷却量R2以下の範囲で、高電圧バッテリ11がやや過剰に冷却される。これにより、高電圧バッテリ11の冷却量は発熱量の低下に応じて次第に低下するため、高電圧バッテリ11を不必要に冷却し過ぎることがない。
またこのとき、バッテリCU20は、冷却量の下降レートを上昇レート(例えば加速時の上昇レート)よりも低い値に制限して、冷却量を漸減させる。そのため、高電圧バッテリ11の冷却量は高電圧バッテリ11の温度に応じて次第に低下する。これにより、高電圧バッテリ11の過剰な温度低下が抑制され、当該温度の上下変動が抑えられる。
なお、冷却ファン12の騒音(風切音など)は、その回転変化時に大きくなる。そのため、ファン回転数Nを上昇させる(つまり、相対的に騒音が小さい状態から大きい状態に移行させる)ときには、その変化レートをファン回転数Nの上昇に伴って次第に小さくすることが好ましい。
このときには、加速時同様に第1冷却量R1が第2冷却量R2よりも大きいため、バッテリCU20は、高電圧バッテリ11の冷却量を、減速に伴って小さくなる第2冷却量R2に維持する(図3のf3)。具体的に、バッテリCU20は、冷却ファン12のファン回転数Nの変化レートを回転上昇時よりも緩やかに下げつつ当該ファン回転数Nを下降させる(図4のn3)。
そのため、高電圧バッテリ11の発熱状態としては第1冷却量R1で足りるところを、騒音が問題とならない第2冷却量R2以下の範囲で、高電圧バッテリ11がやや過剰に冷却される。これにより、高電圧バッテリ11の冷却量は発熱量の低下に応じて次第に低下するため、高電圧バッテリ11を不必要に冷却し過ぎることがない。
またこのとき、バッテリCU20は、定常走行時と同様に、冷却量の下降レートを上昇レート(例えば加速時の上昇レート)よりも低い値に制限して、冷却量を漸減させる。そのため、高電圧バッテリ11の冷却量は高電圧バッテリ11の温度に応じて次第に低下する。これにより、高電圧バッテリ11の過剰な温度低下が抑制され、当該温度の上下変動が抑えられる。
なお、冷却ファン12の騒音は、その回転変化時に大きくなる。そのため、ファン回転数Nを下降させる(つまり、相対的に騒音が大きい状態から小さい状態に移行させる)ときには、いきなり大きな変化レートで急激にファン回転数Nを下降させずに、ファン回転数Nの下降に伴って次第に変化レートを大きくすることが好ましい。
以上のように、本実施形態の車載機器冷却装置100によれば、渋滞中であって、高電圧バッテリ11の発熱量に応じた第1冷却量R1が車内の騒音値に応じた第2冷却量R2よりも小さい場合に、第1冷却量R1よりも大かつ第2冷却量R2以下となる冷却量で高電圧バッテリ11が冷却される。そのため、車内の静粛性を保ちつつ、高電圧バッテリ11の発熱量に応じた第1冷却量R1よりも大きい冷却量によって高電圧バッテリ11がやや過剰に冷却される。これにより、高電圧バッテリ11の発熱量があまり大きくないときに、その冷却を促進させておくことができる。
また、この場合には、冷却量の下降レートが上昇レートよりも低く制限されつつ、第1冷却量R1よりも大かつ第2冷却量R2以下となる冷却量で高電圧バッテリ11が冷却される。これにより、高電圧バッテリ11の状態に応じて必要な冷却量を確保しやすくするとともに、冷却量の上下変動を抑えることができ、ひいては車内の静粛性を向上させることができる。
したがって、渋滞時において、車内の静粛性を保ちつつ高電圧バッテリ11を好適に冷却することができる。
なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
この場合、高電圧バッテリ11の負荷は、そのときの車両1の走行モード(EVモードかHEVモードか、など)、残SOC(State Of Charge)、補機類の利用度合い(例えば、夜間にヘッドライト点灯する)などに基づいて推定すればよい。
11 高電圧バッテリ
12 冷却ファン
20 バッテリCU
100 車載機器冷却装置
R1 第1冷却量
R2 第2冷却量
N ファン回転数
Claims (6)
- 出力に応じた大きさの作動音を発し、車両に搭載された発熱機器を冷却する冷却手段と、
前記車両の走行路が渋滞しているか否かを判定する渋滞判定手段と、
前記発熱機器の発熱量に応じた第1冷却量、及び、前記車両内部の騒音値に応じた第2冷却量を算出する冷却量算出手段と、
前記冷却手段の動作を制御する冷却制御手段と、
を備え、
前記冷却制御手段は、前記走行路が渋滞していると判定されたときであって、前記第1冷却量が前記第2冷却量よりも小さい場合に、冷却量の下降レートを上昇レートよりも低く制限しつつ、前記第1冷却量よりも大きく、かつ前記第2冷却量以下となる冷却量で前記発熱機器が冷却されるように、前記冷却手段を動作させることを特徴とする車載機器冷却装置。 - 前記冷却制御手段は、前記走行路が渋滞していると判定されたときであって、前記第1冷却量が前記第2冷却量よりも小さい場合に、冷却量を漸減させることを特徴とする請求項1に記載の車載機器冷却装置。
- 前記冷却制御手段は、前記走行路が渋滞していると判定されたときであって、前記第1冷却量が前記第2冷却量以上である場合には、前記第2冷却量で前記発熱機器が冷却されるように前記冷却手段を動作させることを特徴とする請求項1又は2に記載の車載機器冷却装置。
- 前記第2冷却量は、前記車両の乗員に不快感を与えない騒音レベルの範囲で最大の前記冷却手段の回転数による前記発熱機器の冷却量であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の車載機器冷却装置。
- 前記冷却手段は冷却ファンであり、
前記冷却制御手段は、前記冷却ファンの回転数の変化レートが回転上昇時よりも回転下降時に小さくなるように、前記冷却ファンを制御することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の車載機器冷却装置。 - 前記車両は電動車両であり、
前記発熱機器は車両走行用の電力を蓄積する高電圧バッテリであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の車載機器冷却装置。
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