JP6589655B2 - 冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷却装置に関し、詳しくは、車両に搭載されるバッテリと電子機器とを冷却する冷却装置に関する。

従来、この種の冷却装置としては、車両の後部にバッテリと共に搭載され、バッテリに冷却風を供給する通気ファンを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、通気ファンを駆動して、リアシートに設けられた空気取り入れ口から取り入れた空気をバッテリに供給している。

特開２００８−１６２８６号公報

上述の冷却装置では、一般に、バッテリの温度が高くなると通気ファンの回転数を上げて風量を増加させるから、通気ファンの騒音が大きくなってしまう。こうした騒音を抑制する手法として、通気ファンの回転数を低下させる方法が考えられるが、この方法では、冷却風の風量が低下するから、バッテリに対する冷却性能が十分に確保できない場合がある。

本発明の冷却装置は、騒音を抑制するとともにバッテリに対する冷却性能を確保することを主目的とする。

本発明の冷却装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の冷却装置は、
車両の後部にバッテリおよび電子機器と共に搭載され、前記バッテリと前記電子機器とを冷却する冷却装置であって、
前記バッテリに冷却風を供給するバッテリ用冷却ファンと、
車室内の乗員の乗車位置に対して前記バッテリ用冷却ファンより離れた位置に配置され、前記電子機器に冷却風を供給する電子機器用冷却ファンと、
前記バッテリに供給された冷却風を前記電子機器用冷却ファンへ流通させる冷却風通路と、
前記バッテリ用冷却ファンを駆動させるときには、前記電子機器用冷却ファンも駆動するように前記バッテリ用冷却ファンと前記電子機器用冷却ファンとを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の冷却装置では、バッテリに供給された冷却風を電子機器用冷却ファンへ流通させる冷却風通路を設け、バッテリ用冷却ファンを駆動させるときには、電子機器用冷却ファンも駆動するようにバッテリ用冷却ファンと電子機器用冷却ファンとを制御する。バッテリ用冷却ファンを駆動させるときには、電子機器用冷却ファンを駆動することにより、電子機器用冷却ファンによる空気の吸い込みにより、バッテリ用冷却ファンの回転数を上げることなく、もしくは、バッテリ用冷却ファンの回転数を上げる程度を低くしても、バッテリに供給される冷却風の風量を多くすることができ、バッテリに対する冷却性能を確保することができる。電子機器用冷却ファンは、車室内の乗員の乗車位置に対してバッテリ用冷却ファンより離れた位置に配置されているから、電子機器用冷却ファンの駆動音が乗員に聴こえ難い。したがって、乗員に耳に入る騒音の増加を抑制しつつ、バッテリに対する冷却性能を確保することができる。

こうした本発明の冷却装置において、前記電子機器としての第１電子機器と、第２電子機器と、前記電子機器用冷却ファンとしての第１冷却ファンと、前記第２電子機器に冷却風を供給する第２冷却ファンと、を備え、前記制御手段は、前記バッテリの温度が第１閾値以上であり且つ前記第１閾値より大きい第２閾値未満であるときには、前記第１冷却ファンを駆動し、前記バッテリの温度が前記第２閾値以上であるときには、前記第１，第２冷却ファンを駆動してもよい。バッテリの温度が第１閾値以上であり且つ第２閾値未満であるときには、第１冷却ファンを駆動するから、ただちに第１，第２冷却ファンを駆動させるものと比較すると、電力の消費を抑制することができる。また、バッテリの温度が第２閾値以上であるときには、第１，第２冷却ファンを駆動することにより、バッテリに対する冷却風をより増加させて冷却性能を向上させることができる。

また、本発明の冷却装置において、前記バッテリの内と外とを仕切る開閉可能な仕切り板を設け、前記バッテリの温度が第３閾値未満であるときには、前記仕切り板を開放し、前記バッテリの温度が第３閾値以上であるときには、前記仕切り板を閉塞してもよい。こうすれば、バッテリの温度が第３閾値未満であるときには、仕切り板を開放して、バッテリ内の空気を排出するから、バッテリの温度上昇を抑制することができる。なお、第３閾値は、上述した第１閾値と同じ値でもよいし、異なる値でもよい。

本発明の一実施例として冷却装置２０の構成の概略を示す構成図である。 実施例のＥＣＵ３０によって実行される制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変形例の冷却装置１２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例の冷却装置１２０のＥＣＵ３０によって実行される制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例として冷却装置２０の構成の概略を示す構成図である。図１中、白抜きの矢印は、電池冷却ファン２２と、ＡＣ電源内蔵ファン２４と、ＰＣＵ内蔵ファン２６と、を駆動したときの冷却風の流れを模式的に示している。冷却装置２０は、図示しない走行用のモータからの動力で走行する電気自動車として構成された車両１０の後方に搭載される電池パック１２やＡＣ電源供給装置１４、パワーコントロールユニット（以下、「ＰＣＵ」という）１６を冷却する装置として構成されている。冷却装置２０は、電池冷却ファン２２と、ＡＣ電源内蔵ファン２４と、ＰＣＵ内蔵ファン２６と、ダクト２８と、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）３０と、を備えている。

なお、電池パック１２は、図示しないモータに電力を供給するバッテリを内蔵しており、リアシート１８内（座面の下の位置）に配置されている。ＡＣ電源供給装置１４は、電池パック１２や電池冷却ファン２２より後方のトランクルームのスペアタイヤを収納する収納空間Ｐに配置されており、トランクルーム内の図示しない電子機器に交流電力を供給するための各種電子部品などを内蔵している。ＰＣＵ１６は、ＡＣ電源供給装置１４と同様に、ランクルームの収納空間Ｐに配置されていて、図示しない走行用のモータを駆動するためのインバータなどを内蔵している。

電池冷却ファン２２は、リアシート１８の下側に配置され、リアシート１８に設けられた通気口から吸い込んだ空気を電池パック１２内部に冷却風として供給している。

ＡＣ電源内蔵ファン２４は、ＡＣ電源供給装置１４に内蔵されており、ＡＣ電源供給装置１４内に冷却風を供給している。

ＰＣＵ内蔵ファン２６は、ＰＣＵ１６に内蔵されており、ＰＣＵ１６内に冷却風を供給している。

ダクト２８は、電池パック１２に供給された冷却風をＡＣ電源内蔵ファン２４やＰＣＵ内蔵ファン２６へ流通させる流通流路として構成されている。

ＥＣＵ３０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。

ＥＣＵ３０には、冷却装置２０を制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートから入力されている。ＥＣＵ３０に入力される信号としては、以下のものを挙げることができる。
・電池パック１２の温度を検出する温度センサ１２ａからの電池パック温度Ｔｂ
・ＡＣ電源供給装置１４の温度を検出する温度センサからのＡＣ電源温度
・ＰＣＵ１６の温度を検出する温度センサからのＰＣＵ温度

ＥＣＵ３０からは、冷却装置２０の各種装置を駆動するための駆動制御信号が出力される。ＥＣＵ３０から出力される信号としては、以下のものを挙げることができる。
・電池冷却ファン２２を駆動制御するための駆動制御信号
・ＡＣ電源内蔵ファン２４を駆動制御するための駆動制御信号
・ＰＣＵ内蔵ファン２６を駆動制御するための駆動制御信号

こうして構成された冷却装置２０では、電池パック温度Ｔｂが閾値Ｔｔｈ１未満のときには電池冷却ファン２２を駆動停止し、電池パック温度Ｔｂが閾値Ｔｈａ以上のときには、電池パック温度Ｔｂの温度が高いときには低いときより電池冷却ファン２２の回転数を高くして、電池パック１２を冷却する。また、ＡＣ電源温度が閾値Ｔｔｈ２未満のときにはＡＣ電源内蔵ファン２４を駆動停止し、ＡＣ電源温度が閾値Ｔｔｈ２以上ではＡＣ電源温度が高いときには低いときよりＡＣ電源内蔵ファン２４の回転数を高くして、ＡＣ電源供給装置１４を冷却する。さらに、ＰＣＵ温度が閾値Ｔｔｈ３未満のときにはＰＣＵ内蔵ファン２６を駆動停止し、ＰＣＵ温度が閾値Ｔｔｈ３以上のときにはＰＣＵ温度が高いときには低いときよりＰＣＵ内蔵ファン２６の回転数を高くしてＰＣＵ１６を冷却する。

次に、こうして構成された冷却装置２０の動作、特に、電池パック温度Ｔｂが高いときの動作について説明する。図２は、実施例のＥＣＵ３０によって実行される制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返して実行される。

制御ルーチンが実行されると、ＥＣＵ３０は、まず、温度センサ１２ａから電池パック温度Ｔｂを入力して（ステップＳ１００）、電池パック温度Ｔｂが閾値Ｔｔｈａ以上であるか否かや電池パック温度Ｔｂが閾値Ｔｔｈｂ以上であるか否かを調べる（ステップＳ１１０）。閾値Ｔｔｈａは、電池冷却ファン２２を駆動するか否かを判定するための温度の閾値であり、閾値Ｔ１と同じ温度であり、例えば、３３℃，３５℃，３７℃などである。実施例では、閾値Ｔｔｈａと閾値Ｔｔｈ１とは同じ温度としたが、異なる温度としてもよい。閾値Ｔｔｈｂは、閾値Ｔｔｈａより高い温度であり、例えば、３８℃，４０℃，４２℃などである。電池パック温度Ｔｂが閾値Ｔｔｈａ未満であるときには（ステップＳ１１０）、電池冷却ファン２２を駆動させる必要がないと判断して、本ルーチンを終了する。

電池パック温度Ｔｂが閾値Ｔｔｈａ以上閾値Ｔｔｈｂ未満であるときには（ステップＳ１１０）、電池冷却ファン２２を駆動し（ステップＳ１２０）、ＡＣ電源内蔵ファン２４が駆動中であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。ＡＣ電源内蔵ファン２４が駆動しているときには（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。ＡＣ電源内蔵ファン２４が駆動していないときには、ＡＣ電源温度に拘わらず、ＡＣ電源内蔵ファン２４を駆動して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。

電池冷却ファン２２を駆動しているときにＡＣ電源内蔵ファン２４を駆動すると、ＡＣ電源内蔵ファン２４による空気の吸い込みにより、電池冷却ファン２２のみを駆動させる場合より、電池パック１２の冷却風の出口側の圧力がより低下する。そのため、ＡＣ電源内蔵ファン２４を駆動することにより、電池冷却ファン２２の回転数を上げることなく、もしくは、電池冷却ファン２２の回転数を上げる程度を低くしても、電池パック１２に対する冷却風の風量を多くすることができ、電池パック１２に対する冷却性能を確保することができる。ＡＣ電源内蔵ファン２４は、電池冷却ファン２２より乗員の乗車位置から離れた位置に配置されている。そのため、ＡＣ電源内蔵ファン２４の駆動音は、電池冷却ファン２２より乗員に聴こえ難いから、乗員の耳に入る騒音の増加を抑制しつつ、電池パック１２への冷却性能を確保することができる。

電池パック温度Ｔｂが閾値Ｔｔｈｂ以上であるときには（ステップＳ１１０）、電池冷却ファン２２を駆動し（ステップＳ１５０）、ＡＣ電源内蔵ファン２４が駆動中であるか否かを判定する（ステップＳ１６０）。ＡＣ電源内蔵ファン２４が駆動しているときには（ステップＳ１３０）、ステップＳ１８０の処理に進み、ＡＣ電源内蔵ファン２４が駆動していないときには、ＡＣ電源温度に拘わらず、ＡＣ電源内蔵ファン２４を駆動して（ステップＳ１７０）、ステップＳ１８０の処理に進む。

続いて、ＰＣＵ内蔵ファン２６が駆動中であるか否かを判定する（ステップＳ１８０）。ＰＣＵ内蔵ファン２６が駆動中であるときには（ステップＳ１８０）、本ルーチンを終了する。ＰＣＵ内蔵ファン２６が駆動していないときには、ＰＣＵ温度に拘わらず、ＰＣＵ内蔵ファン２６を駆動して（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。このように、ＡＣ電源内蔵ファン２４とＰＣＵ内蔵ファン２６とを駆動させることにより、電池パック１２の冷却風の出口側の圧力をより低下させることができる。これにより、電池パック１２への冷却風の風量をより大きくすることができ、電池パック１２に対する冷却性能をより高めることができる。ＰＣＵ内蔵ファン２６は、電池冷却ファン２２より乗員の乗車位置から離れた位置に配置されているから、乗員の耳に入る騒音の増加も抑制することができる。これにより、騒音を抑制しつつ、電池パック１２に対する冷却性能を確保することができる。

以上説明した実施例の冷却装置２０によれば、電池冷却ファン２２を駆動させるときには、ＡＣ電源内蔵ファン２４、または、ＡＣ電源内蔵ファン２４およびＰＣＵ内蔵ファン２６を駆動するから、騒音の増加を抑制しつつ、電池パック１２に対する冷却性能を確保することができる。

実施例の冷却装置２０では、電池パック１２に供給された冷却風をＡＣ電源内蔵ファン２４やＰＣＵ内蔵ファン２６へ流通させるダクト２８を備えているとしているが、こうしたダクト２８と共に、図３の変形例の冷却装置１２０に例示するように、電池パック１２に電池パック１２内と外部とを仕切り、開閉機構を有する仕切り板１４０を備えるものとしてもよい。つまり、仕切り板１４０を開けると電池パック１２内の空気をリアシート１８内に排出し、閉じると電池パック１２内の空気をリアシート１８内に排気しないよう構成されている。仕切り板１４０は、ＥＣＵ３０によりその開閉が制御されている。なお、図３における矢印は、仕切り板１４０を開いたときの空気の流れを模式的に示している。

図４は、変形例の冷却装置１２０のＥＣＵ３０によって実行される制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。図４の制御ルーチンは、ステップＳ１１２，Ｓ１１４，Ｓ１１５の処理が追加されている点を除いて、図２の制御ルーチンと同一の処理が実行される。したがって、同一の処理については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図４の制御ルーチンが実行されると、ＥＣＵ３０は、電池パック温度Ｔｂが閾値Ｔｔｈａ未満であるときには（ステップＳ１００，Ｓ１１０）、仕切り板１４０を開いて（ステップＳ１１２）、本ルーチンを終了する。これにより、電池パック１２内の空気をリアシート１８内に排出するから、電池パック１２の温度上昇を抑制することができる。このように電池冷却ファン２２を駆動することなく電池パック１２の温度上昇を抑制することができるから、電力の消費を回避して、燃費向上を図ることができる。電池パック１２の温度の上昇を抑制するから、リアシート１８自体の温度やリアシート１８の周辺の温度の上昇を抑制することができる。これにより、乗り心地の向上を図ることができる。

電池パック温度Ｔｂが閾値Ｔｔｈａ以上であるときには（ステップＳ１００，Ｓ１１０）、仕切り板１４０を閉じて（ステップＳ１１４，Ｓ１１５）、ステップＳ１２０〜Ｓ１９０の処理を実行する。これにより、電池パック１２内の空気をリアシート１８内に排出せずに、ダクト２８側に導くことができる。これにより、乗員の耳に入る騒音を抑制しつつ、電池パック１２に対する冷却性能を確保することができる。

実施例の冷却装置２０では、電池パック温度Ｔｂが閾値Ｔｔｈａ以上閾値Ｔｔｈｂ未満であるときには、ＡＣ電源内蔵ファン２４を駆動し、電池パック温度Ｔｂが閾値Ｔｔｈｂ以上であるときにはＡＣ電源内蔵ファン２４およびＰＣＵ内蔵ファン２６を駆動しているが、電池パック温度Ｔｂが閾値Ｔｔｈａ以上閾値Ｔｔｈｂ未満であるときには、ＰＣＵ内蔵ファン２６を駆動し、電池パック温度Ｔｂが閾値Ｔｔｈｂ以上であるときにはＡＣ電源内蔵ファン２４およびＰＣＵ内蔵ファン２６の両方を駆動してもよい。電池パック温度Ｔｂが閾値Ｔｔｈａ以上のときに、一律にＡＣ電源内蔵ファン２４およびＰＣＵ内蔵ファン２６の両方を駆動してもよいし、ＡＣ電源内蔵ファン２４およびＰＣＵ内蔵ファン２６のいずれか一つを駆動してもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、電池冷却ファン２２が「バッテリ用冷却ファン」に相当し、ＡＣ電源内蔵ファン２４が「電子機器用冷却ファン」に相当し、ダクト２８が「冷却風通路」に相当し、ＥＣＵ３０が「制御手段」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、冷却装置の製造産業などに利用可能である。

１０ 車両、１２ 電池パック、１２ａ 温度センサ、１４ ＡＣ電源供給装置、１６ パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）、１８ リアシート、２０，１２０ 冷却装置、２２ 電池冷却ファン、２４ ＡＣ電源内蔵ファン、２６ ＰＣＵ内蔵ファン、２８ ダクト、３０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）、１４０ 仕切り板、Ｐ 収納空間。

Claims (1)

1. 車両の後部にバッテリおよび第１、第２電子機器と共に搭載され、前記バッテリと前記第１、第２電子機器とを冷却する冷却装置であって、
   前記バッテリに冷却風を供給するバッテリ用冷却ファンと、
   車室内の乗員の乗車位置に対して前記バッテリ用冷却ファンより離れた位置に配置され、前記第１電子機器に冷却風を供給する第１電子機器用冷却ファンと、
   前記乗車位置に対して前記バッテリ用冷却ファンより離れた位置に配置され、前記第２電子機器に冷却風を供給する第２電子機器用冷却ファンと、
   前記バッテリの内と外とを仕切る開閉可能な仕切り板と、
   前記バッテリに供給された冷却風を前記第１，第２電子機器用冷却ファンへ流通させる冷却風通路と、
   前記バッテリの温度が第１閾値以上であり且つ前記第１閾値より大きい第２閾値未満であるときには、前記バッテリ用冷却ファンと前記第１電子機器用冷却ファンとを駆動し、前記バッテリの温度が前記第２閾値以上であるときには、前記バッテリ用冷却ファンと前記第１，第２電子機器用冷却ファンを駆動する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記バッテリの温度が前記第１閾値未満であるときには、前記仕切り板を開放し、前記バッテリの温度が前記第１閾値以上であるときには、前記仕切り板を閉塞する、
   冷却装置。
   
   

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