JP6641185B2

JP6641185B2 - 車載充電器冷却装置

Info

Publication number: JP6641185B2
Application number: JP2016015585A
Authority: JP
Inventors: 善朗中曽
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2016-01-29
Filing date: 2016-01-29
Publication date: 2020-02-05
Anticipated expiration: 2036-01-29
Also published as: JP2017135929A

Description

本発明は、車両に搭載された車載充電器を冷却する技術に関する。

電気自動車やプラグインハイブリッド自動車には、蓄電池であるバッテリを充電するための車載充電器が搭載されている。この車載充電器は、バッテリの充電中には温度上昇による部品焼損等を防ぐために冷却されるが、周辺温度が高いなどの理由で温度上昇を抑え切れない場合には、出力を制限することで発熱量を抑制するようになっている。
しかし、車載充電器の出力が制限されると、充電時間が延びたり充電効率が低下したりといったデメリットが生じてしまう。

そこで、例えば特許文献１に記載の技術では、バッテリの充電前に車載充電器を予め冷却しておくことで、充電時における車載充電器の温度上昇を抑えている。より詳しくは、ダクト内に冷却ファン、バッテリ及び車載充電器をこの順に配置し、車両の走行中において将来の充電実施が推定された場合に、冷却ファンによって車載充電器をバッテリとともに予め冷却している。

特許第５２５７０７９号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、車載充電器に対し、バッテリを挟んで配置された冷却ファンによって車両の走行中に冷却が行われる。そのため、駆動中のバッテリの発熱を吸収した温風が車載充電器に当たることとなり、当該車載充電器を好適に予冷することができない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、車載充電器を好適に予冷することができる車載充電器冷却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に記載の発明は、車両に搭載され、バッテリを充電する車載充電器の冷却を行う車載充電器冷却装置であって、
前記車載充電器を冷却する冷却手段と、
前記車載充電器の温度を検出する温度検出手段と、
前記冷却手段の動作を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記車両の停車時であって前記車載充電器による前記バッテリの充電前に、前記温度検出手段により検出された前記車載充電器の温度に基づいて、前記冷却手段を駆動して前記車載充電器を予め冷却することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車載充電器冷却装置において、
前記冷却手段による前回の前記車載充電器の予冷時からの経過時間を計測するタイマー手段を備え、
前記制御手段は、前記車載充電器により前記バッテリが充電されるまで、前記タイマー手段が計測した前記経過時間に基づいて、定期的に前記車載充電器を予冷することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の車載充電器冷却装置において、
前記バッテリの充電実施時刻を予約可能なタイマー手段を備え、
前記制御手段は、前記タイマー手段に設定された前記充電実施時刻よりも所定時間だけ前に、前記車載充電器を予冷することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の車載充電器冷却装置において、
前記車載充電器の周辺の温度を検出する周辺温度検出手段を備え、
前記冷却手段は、前記車載充電器に向けて冷却風を発生させる冷却ファンであり、
前記制御手段は、前記温度検出手段により検出された前記車載充電器の温度が、前記周辺温度検出手段により検出された前記車載充電器の周辺の温度よりも所定温度以上高い場合に、前記車載充電器を予冷することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の車載充電器冷却装置において、
前記制御手段は、前記温度検出手段により検出された前記車載充電器の温度が所定温度よりも高い場合に、前記車載充電器を予冷することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の車載充電器冷却装置において、
前記制御手段は、前記バッテリの充電量が所定量以上であった場合には、前記車載充電器の予冷を行わないことを特徴とする。

本発明によれば、車両の停車時であって車載充電器によるバッテリの充電前に、実測された車載充電器の温度に基づいて、冷却手段が駆動されて車載充電器が予め冷却される。したがって、車載充電器を好適に予冷することができる。

車載充電器冷却装置の制御構成を示すブロック図である。車載充電器冷却装置による冷却処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明に係る車載充電器冷却装置の実施形態について、図面を参照して説明する。

［車載充電器冷却装置の構成］
まず、本実施形態における車載充電器冷却装置１の構成について説明する。
図１は、車載充電器冷却装置１の制御構成を示すブロック図である。

図１に示すように、車載充電器冷却装置１は、図示しない車両に搭載されて、車載充電器２の冷却を行うものである。車両は、電気自動車（ＥＶ）またはプラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ、ＰＨＥＶ）であり、車載充電器２により充電されたバッテリ３の電気エネルギーによって走行可能なものである。

車載充電器２は、バッテリ３を充電するためのものであり、例えば図示しない車両の荷室内にバッテリ３とともに配置されている。この車載充電器２は、車両の停車時に図示しない外部充電設備に接続されることで、当該バッテリ３を充電する。
バッテリ３は、例えばリチウムイオン電池であり、車両を走行等させるための電気エネルギーを蓄電する。

具体的に、車載充電器冷却装置１は、冷却ファン４と、充電器温度センサ５と、周辺温度センサ６と、タイマー７と、ＥＣＵ（Engine Control Unit）１０とを備えて構成されている。

冷却ファン４は、車載充電器２を冷却するための冷却手段であり、車載充電器２の近傍に配置されて、駆動時に車載充電器２に向けて冷却風を発生させる。
充電器温度センサ５は、車載充電器２に取り付けられて当該車載充電器２の温度を検出（計測）するセンサであり、計測した温度をＥＣＵ１０に出力する。この充電器温度センサ５は、本実施形態においては、車載充電器２内の図示しない基板の温度を計測するように設けられている。
周辺温度センサ６は、車載充電器２の周辺（本実施形態では車両の荷室内）の雰囲気温度を検出（計測）するセンサであり、計測した温度をＥＣＵ１０に出力する。
タイマー７は、時刻や経過時間を計測するものであり、本実施形態においては、後述するように、冷却ファン４による前回の車載充電器２の予冷時からの経過時間を計測する。

ＥＣＵ１０は、車両の各部と電気的に接続されて当該各部を制御するものであり、本実施形態では、冷却ファン４やタイマー７の動作を制御可能なほか、充電器温度センサ５及び周辺温度センサ６から各計測温度が出力されるようになっている。
また、ＥＣＵ１０は、車載充電器２の動作を検知してバッテリ３の充電状態を検出可能なほか、バッテリ３の充電量（蓄電量）も検出可能に構成されている。
また、ＥＣＵ１０は、車載充電器２によるバッテリ３の充電時に、充電器温度センサ５から出力された車載充電器２の温度が所定の高温（例えば、基板上の素子が動作不良を起こし得る温度）に達した場合には、それ以上の温度上昇を抑制するために車載充電器２の出力を制限するようになっている。

［車載充電器冷却装置の動作］
続いて、車載充電器２を冷却する冷却処理時の車載充電器冷却装置１の動作について説明する。
図２は、車載充電器冷却装置１による冷却処理の流れを示すフローチャートである。
なお、この冷却処理時には車両は停車しているものとする。ここで、「停車」とは、完全にエンジンが停止している状態を言い、アイドリング状態や一時的なアイドリング停止状態を含まない。

図２に示すように、まずＥＣＵ１０は、バッテリ３が充電中であるか否かを判定する（ステップＳ１）。具体的に、ＥＣＵ１０は、車載充電器２の動作を検知したり、車載充電器２が外部充電設備に接続されたことを検知したりすることで、バッテリ３が充電されるか否かを判定する。

このステップＳ１において、バッテリ３が充電中であると判定した場合には（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１０は、冷却ファン４を駆動させて（ステップＳ２）、車載充電器２の冷却を行う。
それから、ＥＣＵ１０は、バッテリ３の充電量を検出して当該バッテリ３の充電が完了したか否かを判定する（ステップＳ３）。そして、ＥＣＵ１０は、バッテリ３の充電が完了していないと判定した場合には（ステップＳ３；Ｎｏ）、当該ステップＳ３の処理を繰り返し、バッテリ３の充電が完了したと判定した場合には（ステップＳ３；Ｙｅｓ）、冷却ファン４を停止させて（ステップＳ４）、冷却処理を終了する。

また、ステップＳ１において、バッテリ３が充電中でないと判定した場合には（ステップＳ１；Ｎｏ）、ＥＣＵ１０は、バッテリ３の充電量が所定量以上であるか否かを判定し（ステップＳ５）、所定量以上であると判定した場合には（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、冷却処理を終了する。
このステップＳ５では、バッテリ３が例えば最大容量近くまで十分充電された状態であるか否かが判定される。そして、バッテリ３が十分充電された状態であると判定されると、この後に充電はされないと推定されて冷却処理が終了される。

このステップＳ５において、バッテリ３の充電量が所定量未満であると判定した場合には（ステップＳ５；Ｎｏ）、ＥＣＵ１０は、後述するステップＳ８〜Ｓ１０における車載充電器２の予冷を前回に実施したときから所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ６）。
具体的に、ＥＣＵ１０は、タイマー７からの出力信号に基づいて、前回の予冷時から予め設定された所定時間（例えば１時間）が経過したか否かを判定する。タイマー７は、後述するステップＳ１０において、冷却ファン４が停止されて予冷が終了したときに、経過時間計測がリセットされるようになっている。また、車載充電器２の予冷が未だ一度も実施されていない場合には、例えば車両がエンジン停止してからの時間で判定を行う。

このステップＳ６において、前回の予冷時から所定時間が経過していないと判定した場合には（ステップＳ６；Ｎｏ）、ＥＣＵ１０は、上述のステップＳ１へ処理を移行する。

また、ステップＳ６において、前回の予冷時から所定時間が経過したと判定した場合には（ステップＳ６；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１０は、車載充電器２の温度が周辺の雰囲気温度よりも所定温度以上高いか否かを判定する（ステップＳ７）。
具体的に、ＥＣＵ１０は、充電器温度センサ５及び周辺温度センサ６から出力された車載充電器２の温度とその周辺の雰囲気温度との温度差を算出し、この温度差を予め設定された所定温度と比較する。ここで、判定の温度閾値である所定温度は、車載充電器２内の基板上の各種素子が動作不良を起こし得る高温側の温度に基づいて予め設定されている。

そして、ステップＳ７において、車載充電器２の温度が周辺の雰囲気温度よりも所定温度以上高くはないと判定した場合には（ステップＳ７；Ｎｏ）、車載充電器２の冷却が不要であるか、或いは周辺空気による空冷では冷却効果が得られないため、ＥＣＵ１０は、上述のステップＳ１へ処理を移行する。

また、ステップＳ７において、車載充電器２の温度が周辺の雰囲気温度よりも所定温度以上高いと判定した場合には（ステップＳ７；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１０は、冷却ファン４を駆動して（ステップＳ８）、車載充電器２の冷却（充電前の予冷）を行う。

次に、ＥＣＵ１０は、車載充電器２と周辺雰囲気との温度差が所定温度未満まで低下したか否かを判定し（ステップＳ９）、当該温度差が所定温度未満まで低下していないと判定した場合には（ステップＳ９；Ｎｏ）、当該ステップＳ９の処理を繰り返す。

また、ステップＳ９において、車載充電器２と周辺雰囲気との温度差が所定温度未満まで低下したと判定した場合には（ステップＳ９；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１０は、冷却ファン４を停止させるとともにタイマー７の経過時間計測をリセットし（ステップＳ１０）、上述のステップＳ１へ処理を移行する。
このとき、車載充電器２の予冷終了時にタイマー７の経過時間計測がリセットされて、上述のステップＳ６（前回の予冷時からの経過時間の判定）よりもフローの手前まで処理が移行されるため、車載充電器２によりバッテリ３が充電されるまで定期的に車載充電器２が予冷される。

［効果］
以上のように、本実施形態によれば、車両の停車時であって車載充電器２によるバッテリ３の充電前に、実測された車載充電器２の温度に基づいて、冷却ファン４が駆動されて車載充電器２が予め冷却される。
したがって、車載充電器２を好適に予冷することができ、ひいては、バッテリ３の充電時における車載充電器２の温度上昇を抑えて出力制限の発生を抑制することができる。

また、車載充電器２によりバッテリ３が充電されるまで、定期的に冷却ファン４が駆動されて車載充電器２が予冷されるので、バッテリ３の充電がいつ行われても問題ないように車載充電器２を予冷しておくことができる。

また、車載充電器２の温度がその周辺の温度よりも所定温度以上高い場合に当該車載充電器２が予冷されるので、周辺空気が高温であるために空冷では冷却効果が得られない場合には冷却ファン４は駆動されない。したがって、冷却ファン４による空冷を効率的に行うことができる。

［変形例］
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。

例えば、上記実施形態では、車載充電器２の温度が周辺の雰囲気温度よりも所定温度以上高い場合に車載充電器２の予冷を行うこととしたが、車載充電器２の周辺の雰囲気温度を用いずに、車載充電器２の温度が所定の温度閾値よりも高い場合に車載充電器２の予冷を行うこととしてもよい。なお、この場合、車載充電器２の温度が温度閾値よりも低くなるまで車載充電器２の予冷を行うこととするのは勿論である。

また、定期的に車載充電器２の予冷が行われることとしたが、バッテリ３の充電実施時刻を予約可能なタイマー充電を行う場合には、この充電実施時刻よりも所定時間だけ前（例えば１０分前）に、車載充電器２を予冷することとしてもよい。この場合の「所定時間」は、冷却ファン４の冷却能力等に基づいて、充電開始時には予冷が終了するように設定されることが好ましい。

また、冷却ファン４は、車載充電器２の冷却が可能な他の冷却手段に代えてもよく、例えば車載充電器２に冷却水を循環させるウォーターポンプに代えてもよい。この場合、車載充電器２の周辺の温度を計測する周辺温度センサ６に代えて、冷却水の温度を計測する冷却水温度センサを設ければよい。

また、冷却ファン４は、車載充電器２の予冷時において、温度計測に基づいて停止させるのではなく、その冷却能力に基づく所定時間だけ駆動させた後に停止させることとしてもよい。

１車載充電器冷却装置
２車載充電器
３バッテリ
４冷却ファン（冷却手段）
５充電器温度センサ（温度検出手段）
６周辺温度センサ（周辺温度検出手段）
７タイマー（タイマー手段）
１０ＥＣＵ（制御手段）

Claims

車両に搭載され、バッテリを充電する車載充電器の冷却を行う車載充電器冷却装置であって、
前記車載充電器を冷却する冷却手段と、
前記車載充電器の温度を検出する温度検出手段と、
前記冷却手段の動作を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記車両の停車時であって前記車載充電器による前記バッテリの充電前に、前記温度検出手段により検出された前記車載充電器の温度に基づいて、前記冷却手段を駆動して前記車載充電器を予め冷却することを特徴とする車載充電器冷却装置。
前記冷却手段による前回の前記車載充電器の予冷時からの経過時間を計測するタイマー手段を備え、
前記制御手段は、前記車載充電器により前記バッテリが充電されるまで、前記タイマー手段が計測した前記経過時間に基づいて、定期的に前記車載充電器を予冷することを特徴とする請求項１に記載の車載充電器冷却装置。
前記バッテリの充電実施時刻を予約可能なタイマー手段を備え、
前記制御手段は、前記タイマー手段に設定された前記充電実施時刻よりも所定時間だけ前に、前記車載充電器を予冷することを特徴とする請求項１に記載の車載充電器冷却装置。
前記車載充電器の周辺の温度を検出する周辺温度検出手段を備え、
前記冷却手段は、前記車載充電器に向けて冷却風を発生させる冷却ファンであり、
前記制御手段は、前記温度検出手段により検出された前記車載充電器の温度が、前記周辺温度検出手段により検出された前記車載充電器の周辺の温度よりも所定温度以上高い場合に、前記車載充電器を予冷す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充電器冷却装置。
前記制御手段は、前記温度検出手段により検出された前記車載充電器の温度が所定温度よりも高い場合に、前記車載充電器を予冷す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充電器冷却装置。
前記制御手段は、前記バッテリの充電量が所定量以上であった場合には、前記車載充電器の予冷を行わない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充電器冷却装置。