JP6764803B2 - 電動車両の温調装置 - Google Patents
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Description
そこで、例えば特許文献1には、非接触給電に対応した電動車両において、車両外部の給電装置が受電コイルに向けて発生させる電磁場によって、二次電池等の車載機器を昇温させる技術が提案されている。
車両外部の送電手段から電磁場を介して非接触で電力を受信する受電手段と、当該受電手段が受信した電力を蓄積する二次電池とを備える電動車両に搭載され、所定の車載機器の温度を調節する電動車両の温調装置であって、
前記二次電池から前記受電手段に電力を供給させる給電制御手段と、
前記受電手段の近傍に設けられ、当該受電手段の周囲の磁束を受けて生じる電流により発熱するとともに、その熱を前記車載機器へ伝搬可能に構成された導電性部材と、
を備えることを特徴とする。
前記導電性部材と前記車載機器との間に配置されるとともに、冷却機構を有し、前記導電性部材から前記車載機器へ伝搬する熱量を調整可能な熱伝搬量調整手段をさらに備えることを特徴とする。
前記受電手段は、前記電動車両の車両底部に配置され、
前記車載機器は、前記受電手段の上方に配置された前記二次電池であり、
前記導電性部材は、前記受電手段と前記二次電池との各々の近傍であって、当該受電手段と当該二次電池との上下方向の間に配置されていることを特徴とする。
前記導電性部材は、前記二次電池の筐体のうち少なくとも底板を含む部分であることを特徴とする。
前記給電制御手段は、前記電動車両が走行しているときに、前記二次電池から前記受電手段に交流電力を供給させることを特徴とする。
したがって、非接触充電に対応した電動車両において、車両外部からの給電時以外であっても車載機器の温度を好適に調節することができる。
図1は、本実施形態における電動車両の温調装置(以下、単に「温調装置」という。)10の概略構成を示す模式図である。なお、図1では、各構成要素間を結ぶ線のうち、実線が電力ラインを示し、破線が信号ラインを示している。
図1に示すように、温調装置10は、電動車両100に搭載され、車載機器(本実施形態では、後述の高電圧バッテリ12)の温度を調節するものである。
また、高電圧バッテリ12には、当該高電圧バッテリ12の温度を検出する少なくとも1つのバッテリ温度センサ120が設けられている。このバッテリ温度センサ120は、高電圧バッテリ12の温度を検出してECU15に出力する。
なお、発熱部材13の材質としては、ジュール熱を発生させるものであれば特に限定はされないが、透磁率や電気抵抗が大きく発熱効率の高いもの(例えば鉄など)が好ましい。
なお、熱伝搬量調整器14は、冷却機構を備えて、発熱部材13から高電圧バッテリ12へ伝搬する熱量を調整可能であれば、その具体構成については特に限定されない。例えば、当該熱伝搬量調整器14は、空冷ファン142とその通風路141aを有する空冷機構に代えて、ラジエータからの冷却水が流れる水冷ジャケットを本体部141に設けてなる水冷機構を有するものであってもよい。
続いて、高電圧バッテリ12の温度を調節する際の温調装置10の動作について説明する。
まず、高電圧バッテリ12の充電時における温調装置10の動作について説明する。
図2は、このバッテリ充電時における温調装置10の動作を説明するための模式図である。
これにより、例えば寒冷地等の極低温環境下であっても、高電圧バッテリ12の容量低下などが抑制され、当該高電圧バッテリ12が好適に充電される。
これにより、発熱部材13から高電圧バッテリ12に伝搬する熱量が熱伝搬量調整器14によって調整され、高電圧バッテリ12の温度が充電に適した温度範囲内に保たれる。
続いて、電動車両100の走行時における温調装置10の動作について説明する。
図3は、この車両走行時における温調装置10の動作を説明するための模式図である。
より詳しくは、ECU15は、高電圧バッテリ12の温度に基づいて、当該高電圧バッテリ12の温度が充電に適した温度範囲よりも低い(または低くなりそうな)場合に、AC/DCコンバータ16を通じて高電圧バッテリ12から受信コイル11に交流電力を供給する。すると、発熱部材13は、受信コイル11周囲の磁束変化(漏れ磁束)を受けて誘導加熱により発熱する。そして、この発熱部材13からの熱が熱伝搬量調整器14の本体部141を介して上方の高電圧バッテリ12に伝搬し、当該高電圧バッテリ12の温度を上昇させる。
これにより、例えば寒冷地等の極低温環境下であっても、高電圧バッテリ12の容量低下や出力低下などが好適に抑制される。
以上のように、本実施形態の温調装置10によれば、受信コイル11の近傍に設けられた発熱部材13が、高電圧バッテリ12から受信コイル11に供給された交流電力による当該受信コイル11の周囲の磁束変化を受けて、誘導加熱により発熱し、その熱が高電圧バッテリ12へ伝搬する。これにより、電動車両100に搭載された高電圧バッテリ12から受信コイル11への給電によって、当該高電圧バッテリ12の温度を調節することができる。
したがって、非接触充電に対応した電動車両100において、車両外部からの給電時以外であっても高電圧バッテリ12の温度を好適に調節することができる。
またこれにより、従来から高電圧バッテリの昇温に用いられていた電気ヒーター等の暖機装置を廃すことができ、省スペース化を図ることができる。
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。
具体的には、図4に示すように、温調装置10として、上記実施形態における高電圧バッテリ12及び発熱部材13に代えて、その筐体171のうちの底板171aが導電性部材であることとした高電圧バッテリ17を備えるものとしてもよい。この場合、筐体171の底板171aは、受信コイル11の上側近傍に位置しており、上記実施形態における発熱部材13と同様に構成されている。但し、筐体171のうち少なくとも底板を含む部分が導電性部材であればよい。またこの場合、熱伝搬量調整器14は、例えば、筐体171内のスタック172の下側に、底板171aに当接させて配置すればよい。
このように構成することにより、本発明に係る導電性部材を高電圧バッテリ17の筐体171の一部と一体化させて、省スペース化を図ることができる。また、底板171aとして鉄系などの高強度材を用いることができるため、高電圧バッテリ17の筐体171に要求される強度(剛性)を担保することも可能である。
なお、図4では、ECU15等の図示を省略している。
この場合、受信コイル11に供給される電力は直流でよいため、例えば、高電圧バッテリ12と受信コイル11との間にAC/DCコンバータ16を経由しない電力経路を設け、この経路を通じて高電圧バッテリ12から受信コイル11へ直流電力を供給すればよい。あるいは、この経路上に電力量を調整する手段(例えばDC/DCコンバータ等)を設け、受信コイル11に供給する電力量を調整することで発熱部材13の発熱量を制御してもよい。このように構成することにより、高電圧バッテリ12と受信コイル11との間のAC/DCコンバータ16は、バッテリ充電時のDC変換機能さえ備えればよいものとなる。つまり、当該AC/DCコンバータを双方向変換可能なものとする必要がなくなるため、製造コストを低減することができる。
但し、この場合には受信コイル11に起電力が発生しないため、電力伝送を行うことができないのは勿論である。つまり、受信コイル11への直流電力の供給による発熱部材13の加熱は、非接触給電によるバッテリ充電時には適用できない。
なお、有線(充電ケーブル)によるバッテリ充電時(接触充電時)であれば、直流電力供給による発熱部材13の加熱を問題なく適用することができる。この場合には、充電ケーブルからの充電電力の一部を、直流電力として受信コイル11へ供給することで、高電圧バッテリ12を充電するとともに、当該高電圧バッテリ12の暖機を行うことができる。なお、高電圧バッテリ12の充電と暖機とは同一タイミングでなくともよく、高電圧バッテリ12の充電前に暖機しておくようにしてもよい。
但し、車両走行時(一定車速以上のとき)には、受信コイル11からの磁場が悪影響を及ぼし得る対象が車両の下側に存在することは考えにくい。そのため、上記シールド板の使用は、車両停止時のみでよい。
10 温調装置
11 受信コイル(受電手段)
12、17 高電圧バッテリ(二次電池、車載機器)
171 筐体
171a 底板(導電性部材)
13 発熱部材(導電性部材)
14 熱伝搬量調整器(熱伝搬量調整手段)
15 ECU(給電制御手段)
16 AC/DCコンバータ
21 送信コイル(送電手段)
Claims (5)
- 車両外部の送電手段から電磁場を介して非接触で電力を受信する受電手段と、当該受電手段が受信した電力を蓄積する二次電池とを備える電動車両に搭載され、所定の車載機器の温度を調節する電動車両の温調装置であって、
前記二次電池から前記受電手段に電力を供給させる給電制御手段と、
前記受電手段の近傍に設けられ、当該受電手段の周囲の磁束を受けて生じる電流により発熱するとともに、その熱を前記車載機器へ伝搬可能に構成された導電性部材と、
を備えることを特徴とする電動車両の温調装置。 - 前記導電性部材と前記車載機器との間に配置されるとともに、冷却機構を有し、前記導電性部材から前記車載機器へ伝搬する熱量を調整可能な熱伝搬量調整手段をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の電動車両の温調装置。
- 前記受電手段は、前記電動車両の車両底部に配置され、
前記車載機器は、前記受電手段の上方に配置された前記二次電池であり、
前記導電性部材は、前記受電手段と前記二次電池との各々の近傍であって、当該受電手段と当該二次電池との上下方向の間に配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の電動車両の温調装置。 - 前記導電性部材は、前記二次電池の筐体のうち少なくとも底板を含む部分であることを特徴とする請求項3に記載の電動車両の温調装置。
- 前記給電制御手段は、前記電動車両が走行しているときに、前記二次電池から前記受電手段に交流電力を供給させ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電動車両の温調装置。
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