JP7388385B2 - 制御装置および制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、バッテリを冷却する装置を制御する制御装置および制御方法に関する。
走行中の電気自動車に搭載されたバッテリの劣化を抑制するためにバッテリを冷却することが提案されている（例えば、特許文献１）。
特開２０１４－０４３１８１号公報
特許文献１に記載の技術では、冷却水回路を循環する冷却水とバッテリとを熱交換させることによりバッテリを冷却する。熱交換後の冷却水は、チラーにおいて冷凍サイクルを循環する低圧冷媒により再度冷却される。特許文献１に記載の技術では、冷凍サイクルの構成要素である電動圧縮機の消費電力が大きくなるという問題があった。
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、バッテリの冷却に要する電力を低減させることができる技術を提供することを目的とする。
本発明の第１の態様の制御装置は、バッテリと熱交換させる冷却水を冷却するための二次冷媒を循環させる冷凍サイクルに含まれる電動コンプレッサを制御する制御装置であって、前記バッテリのセルの温度を取得する取得部と、前記バッテリの充電率を特定する特定部と、前記特定部が特定した前記充電率に基づいて、冷却開始セル温度を決定し、前記取得部が取得した温度が前記決定した当該冷却開始セル温度より高いことを条件として、前記電動コンプレッサを動作させて前記二次冷媒による前記冷却水の冷却を開始する冷却制御部と、を備え、前記冷却制御部は、第１の前記充電率を前記特定部が特定した場合に、当該第１の充電率より高い第２の充電率を前記特定部が特定した場合に比べて高い前記冷却開始セル温度を決定する。
前記冷却制御部は、前記バッテリのバッテリ切れが生じるまでの時間において前記セル内の温度が所定の上限温度を超えないように、前記二次冷媒により前記冷却水を冷却してもよい。
前記制御装置は、前記冷凍サイクルに含まれるエバポレータにおいて前記二次冷媒と室内の空気とを熱交換させることにより、前記室内の温度を低下させ、前記取得部が取得した前記温度が遷移温度よりも高いことを条件として、前記冷却制御部が前記二次冷媒により前記冷却水を冷却している状態において前記二次冷媒と前記室内の空気との熱交換を所定時間ごとに当該所定時間より短い停止時間だけ停止させる空調制御部をさらに備えてもよい。
前記制御装置は、前記バッテリの出力を検知する出力検知部をさらに備え、前記空調制御部は、前記バッテリの出力が基準値以下である場合に、前記二次冷媒と前記室内の空気との熱交換を停止させなくてもよい。前記特定部は、前記バッテリの劣化度を特定し、前記冷却制御部は、前記特定部が特定した前記充電率が所定値以上である状態において第１の前記劣化度を前記特定部が特定した場合に、前記充電率が前記所定値以上である状態において当該第１の充電率より高い第２の充電率を前記特定部が特定した場合に比べて高い前記冷却開始セル温度を決定してもよい。
前記取得部は、前記バッテリと前記冷却水とを熱交換させる冷却水回路において前記冷却水と外気とを熱交換させるラジエータの上流に配置された第１水温センサが測定した前記冷却水の第１水温と、当該ラジエータの下流に配置された第２水温センサが測定した前記冷却水の第２水温を取得し、前記第１水温から前記第２水温を差し引いた値が第１基準値以上である場合に、前記ラジエータを通る第１冷却水回路を前記冷却水が循環するように、前記冷却水の流路を切り替えるための切替部を制御し、前記第１水温から前記第２水温を差し引いた値が、前記第１基準値よりも小さい第２基準値未満である場合に、前記ラジエータを通らない第２冷却水回路を前記冷却水が循環するように、当該切替部を制御する切替制御部をさらに備えてもよい。前記冷却制御部は、前記制御装置が搭載された車両が目的地に到達する到達予定時刻を特定し、当該到達予定時刻までに前記バッテリのセル内の温度を所定の停止前温度以下に低下させるように、前記二次冷媒により前記冷却水を冷却してもよい。
本発明の第２の態様の制御方法は、バッテリと熱交換させる冷却水を冷却するための二次冷媒を循環させる冷凍サイクルに含まれる電動コンプレッサを制御する制御方法であって、前記バッテリのセルの温度を取得するステップと、前記バッテリの充電率を特定するステップと、特定した前記充電率に基づいて、冷却開始セル温度を決定するステップと、取得した温度が決定した当該冷却開始セル温度より高いことを条件として、前記電動コンプレッサを動作させて前記二次冷媒による前記冷却水の冷却を開始するステップと、を備え、前記冷却開始セル温度を決定するステップでは、第１の前記充電率を特定した場合に、当該第１の充電率より高い第２の充電率を特定した場合に比べて高い前記冷却開始セル温度を決定する。
本発明によれば、バッテリの冷却に要する電力を低減させるという効果を奏する。
実施形態の制御装置を搭載した車両の概要を示す図である。 車両の主要な構成を示す。 冷却開始セル温度と、バッテリの充電率と、バッテリの劣化度との関係を示す。 バッテリのセル内の温度と、冷却制御部の動作との関係を示す。 冷却制御部による二次冷媒による冷却水の冷却の例を示す。 空調制御部による冷媒膨張弁の制御の一例を示す。 切替制御部による切替部の制御の例を示す。 切替制御部による切替部の制御の例を示す。 制御装置が二次冷媒により冷却水を冷却する処理手順を示すフローチャートである。
［車両１００の概要］
図１は、本実施形態の制御装置１を搭載した車両１００の概要を示す図である。本実施形態の制御装置１は、放電中又は充電中のバッテリ２を冷却水により冷却する冷却水回路において、この冷却水を二次冷媒により冷却する。制御装置１は、バッテリ２の充電率に応じて、二次冷媒による冷却水の冷却を開始するタイミングを変化させることにより、バッテリ２の冷却に要する電力を低減させることができる。
車両１００は、制御装置１、バッテリ２、ラジエータ３、ラジエータファン４、切替部５、ポンプ６、チラー７、水温センサ８、水温センサ９、電動コンプレッサ１１、コンデンサ１２、コンデンサファン１３、冷媒膨張弁１４、エバポレータ１５、ブロアファン１６、冷媒膨張弁１７を備える。
バッテリ２は、例えば、電気自動車用リチウムイオンバッテリーである。バッテリ２は、放電時及び充電時に発熱する。バッテリ２は、冷却水回路を循環する冷却水と熱交換することにより冷却される。図１の上側には、冷却水回路を示す。冷却水回路は、バッテリ２と冷却水とを熱交換させ、この冷却水を冷却水回路内において循環させる。
ラジエータ３は、冷却水回路において冷却水と外気とを熱交換させる。ラジエータファン４は、回転してラジエータ３を通過する外気の流れを発生させることにより、ラジエータ３内を通過する冷却水を冷却する。
切替部５は、冷却水の流路を切り替える。図１の例では、切替部５は、ラジエータ３に冷却水を流すか否かを切り替えるバルブである。ポンプ６は、冷却水回路において冷却水の流れを発生させる。チラー７は、冷却水と二次冷媒とを熱交換させることにより冷却水を冷却する。チラー７は、冷媒膨張弁１７を通過した低温低圧の霧状の二次冷媒と高温の冷却水とを熱交換させることにより、二次冷媒を気化させる。二次冷媒は、気化する際に周囲の冷却水から熱を奪うことにより冷却水を冷却する。
水温センサ８（第１水温センサに相当）は、冷却水回路においてラジエータ３の上流に配置される。水温センサ８は、ラジエータ３へ流入する冷却水の第１水温を測定する。水温センサ９（第２水温センサに相当）は、冷却水回路においてラジエータ３の下流に配置される。水温センサ９は、ラジエータ３において外気と熱交換した後の冷却水の第２水温を測定する。
図１の下側には、二次冷媒の蒸発と凝縮とを繰り返させる冷凍サイクルを示す。冷凍サイクルは、冷却水を冷却するための二次冷媒を循環させる。電動コンプレッサ１１は、チラー７において冷却水との熱交換により気化した低温低圧の二次冷媒を圧縮して高温高圧の状態にする。コンデンサ１２は、コンデンサファン１３が発生させる冷却風により、高温高圧の二次冷媒を冷却して凝縮させる。
冷媒膨張弁１４、エバポレータ１５及びブロアファン１６は、車両１００の車室内に設けられる。冷媒膨張弁１４は、コンデンサ１２が凝縮させた液状の二次冷媒を小孔から強制的に噴霧することにより、二次冷媒を膨張させて低温低圧の霧状にする。冷媒膨張弁１４は、低温低圧の霧状の二次冷媒をエバポレータ１５へ供給する。冷媒膨張弁１４は、制御装置１からの制御信号に基づいて、二次冷媒をエバポレータ１５へ供給する開状態と、二次冷媒をエバポレータ１５へ供給しない閉状態とを切り替える。
エバポレータ１５は、冷媒膨張弁１４を通過した低温低圧の霧状の二次冷媒と、車室内の空気とを熱交換させることにより、二次冷媒を気化させる。二次冷媒は、気化する際に車室内の空気から熱を奪うことにより車室内の温度を低下させる。ブロアファン１６は、車室内の空気がエバポレータ１５を通過するように空気の流れを作り出し、二次冷媒と車室内の空気とを熱交換させる。
冷媒膨張弁１７は、上述した冷媒膨張弁１４と同様に、液状の二次冷媒を小孔から強制的に噴霧することにより、二次冷媒を膨張させて低温低圧の霧状にする。冷媒膨張弁１７は、低温低圧の霧状の二次冷媒をチラー７へ供給する。冷媒膨張弁１７は、制御装置１からの制御信号に基づいて、二次冷媒をチラー７へ供給する開状態と、二次冷媒をチラー７へ供給しない閉状態とを切り替える。
制御装置１は、例えば、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。制御装置１は、ラジエータ３による冷却水の冷却を制御する。制御装置１は、二次冷媒を循環させる冷凍サイクルに含まれる電動コンプレッサ１１を制御する。制御装置１は、バッテリ２の端子電圧を測定し、測定した端子電圧に基づいて、バッテリ２の充電率を特定する。制御装置１は、バッテリ２のセル内に設けられたセル温度センサが測定したバッテリ２のセル内の温度を取得する。
制御装置１は、特定したバッテリ２の充電率に基づいて、二次冷媒による冷却水の冷却を開始するための冷却開始セル温度を決定する。このとき、制御装置１は、特定したバッテリ２の充電率が高いほど、より低い冷却開始セル温度を決定する。制御装置１は、決定した冷却開始セル温度よりもセル内の温度が高いことを条件として、電動コンプレッサ１１を動作させて二次冷媒による冷却水の冷却を開始する。
制御装置１が二次冷媒により冷却水を冷却している状態においてもバッテリ２のセル内温度は上昇する。しかしながら、バッテリ２の充電率が低い状態では、バッテリ２のセル内の温度が高くなる前にバッテリ切れが生じやすい。このため、制御装置１は、バッテリ２の充電率が低い状態では、バッテリ２の冷却を開始するための冷却開始セル温度として高い温度を決定する。このようにして、制御装置１は、二次冷媒による冷却水の冷却を開始するタイミングを遅らせることにより、バッテリ２の冷却に要する電力を低減させることができる。
一方、バッテリ２の充電率が高い状態では、バッテリ２が長時間動作することにより、バッテリ２のセル内の温度が高くなる可能性がある。このため、制御装置１は、バッテリ２の冷却を開始するための冷却開始セル温度として低い温度を決定する。このようにして、制御装置１は、二次冷媒によるバッテリ２の冷却を早期に開始することにより、バッテリ２のセル内の温度が高くなることを抑制することができる。
［車両の構成］
図２は、車両１００の主要な構成を示す。車両１００は、制御装置１、切替部５、水温センサ８、水温センサ９、冷媒膨張弁１４、冷媒膨張弁１７、セル温度センサ２１、電圧センサ２２及び電流センサ２３を備える。制御装置１は、記憶部１０１及び制御部１０２を備える。
セル温度センサ２１は、バッテリ２のセル内の温度を測定する。複数のセル温度センサ２１は、バッテリ２の複数のセルにそれぞれ配置される。一つのセル当たり複数のセル温度センサ２１が配置されるものとする。セル温度センサ２１は、セルにおいて最も高温になる位置に配置されることが好ましい。セル温度センサ２１は、セル内の温度の測定結果を取得部２０１に入力する。
電圧センサ２２は、バッテリ２の端子電圧を測定する。電圧センサ２２は、バッテリ２の端子電圧の測定結果を特定部２０２及び出力検知部２０３に入力する。電流センサ２３は、バッテリ２を流れる電流を測定する。電流センサ２３は、電流の測定結果を特定部２０２及び出力検知部２０３に入力する。
記憶部１０１は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等により構成される。記憶部１０１は、制御部１０２を機能させるための各種プログラムや各種データを記憶する。制御部１０２は、記憶部１０１に記憶されているプログラムを実行することにより、取得部２０１、特定部２０２、出力検知部２０３、冷却制御部２０４、空調制御部２０５及び切替制御部２０６として機能する。
取得部２０１は、バッテリ２のセル内の温度を取得する。例えば、取得部２０１は、セル温度センサ２１が測定したバッテリ２のセル内の温度をセルごとに取得する。取得部２０１は、ラジエータ３の上流に配置された水温センサ８（第１水温センサに相当）が測定した冷却水の第１水温を取得する。取得部２０１は、ラジエータ３の下流に配置された水温センサ９（第２水温センサに相当）が測定した冷却水の第２水温を取得する。取得部２０１は、取得したセル内の温度を示す情報を冷却制御部２０４及び空調制御部２０５へ出力する。取得部２０１は、取得した第１水温及び第２水温を示す情報を切替制御部２０６へ出力する。
特定部２０２は、バッテリ２の充電率を特定する。例えば、特定部２０２は、電圧センサ２２が測定したバッテリ２の端子電圧に基づいて、バッテリ２の端子電圧が満充電状態から低下した低下量を特定する。特定部２０２は、特定したバッテリ２の端子電圧の低下量に基づいて、バッテリ２の充電率を特定する。
特定部２０２は、バッテリ２の容量低下又は内部抵抗増加等の劣化度を特定する。特定部２０２は、バッテリ２の電圧及び電流をそれぞれ電圧センサ２２及び電流センサ２３により測定し、バッテリ２の電圧波形及び電流波形を解析することにより、バッテリ２の劣化度を特定する。特定部２０２は、特定した劣化度を示す情報を冷却制御部２０４へ出力する。
出力検知部２０３は、バッテリ２の出力を検知する。バッテリ２の出力は、例えば、バッテリ２が供給する電力である。例えば、出力検知部２０３は、電圧センサ２２が測定したバッテリ２の端子間電圧と、電流センサ２３が測定したバッテリ２に流れる電流とに基づいて、バッテリ２の出力を検知する。出力検知部２０３は、検知したバッテリ２の出力を空調制御部２０５へ通知する。
［冷却開始セル温度の決定］
冷却制御部２０４は、二次冷媒による冷却水の冷却を制御する。まず、冷却制御部２０４は、二次冷媒による冷却水の冷却を開始するための冷却開始セル温度を決定する。本明細書の例では、冷却制御部２０４は、特定部２０２が特定した充電率に基づいて、冷却開始セル温度を決定する。図３は、冷却制御部２０４が決定する冷却開始セル温度と、バッテリ２の充電率と、バッテリ２の劣化度との関係を示す。図３の縦軸は、冷却開始セル温度を示す。図３の横軸は、バッテリ２の充電率を示す。図３に示す３つのグラフは、特定部２０２が特定したバッテリ２の劣化度が所定の基準レベルよりも高い場合の冷却開始セル温度と、特定したバッテリ２の劣化度が基準レベルと同じ場合の冷却開始セル温度と、特定部２０２が特定したバッテリ２の劣化度が基準レベルよりも低い場合の冷却開始セル温度とをそれぞれ示す。
図３に示すように、冷却制御部２０４は、特定部２０２が特定した充電率が低いほど、より高い冷却開始セル温度を決定する。図３に示すバッテリ２の劣化度が所定の基準レベルよりも高い場合のグラフの例において特定部２０２が第１の充電率Ａ１を特定し、特定部２０２が第１の充電率Ａ１より高い第２の充電率Ａ２を特定したものとする。このとき、冷却制御部２０４は、第１の充電率Ａ１を特定部２０２が特定した場合に、第２の充電率Ａ２を特定部２０２が特定した場合の冷却開始セル温度Ｂ２に比べて、より高い冷却開始セル温度Ｂ１を決定する。
バッテリ２の劣化度が比較的高い場合、バッテリ２に充電可能な容量が小さくなる。このため、冷却制御部２０４は、バッテリ２の劣化度が比較的高い場合に、バッテリ２の充電率が比較的低い場合と同様にして、より高い冷却開始セル温度を決定する。図３の例では、冷却制御部２０４は、特定部２０２が特定した充電率が所定値Ｅ以上である状態において基準レベルと同じ劣化度（第１の劣化度に相当）を特定部２０２が特定した場合に、充電率が同じ所定値Ｅ以上である状態において基準レベルより高い劣化度（第２の劣化度に相当）を特定部２０２が特定した場合の冷却開始セル温度Ｂ３に比べて、より低い冷却開始セル温度Ｂ３’を決定する。所定値Ｅは、例えば、図３の複数の劣化度に対応するグラフの交点に対応する充電率の値を示す。
［二次冷媒による冷却の開始］
冷却制御部２０４は、取得部２０１が取得したバッテリ２のセル内の温度が決定した冷却開始セル温度より高いことを条件として、電動コンプレッサ１１を動作させて二次冷媒による冷却水の冷却を開始する。本明細書の例では、冷却制御部２０４は、取得部２０１が取得したセル内の温度のうち、最も高い温度が冷却開始セル温度より高いことを条件として、二次冷媒による冷却水の冷却を開始する。
図４は、バッテリ２のセル内の温度と、冷却制御部２０４の動作との関係を示す。図４に示すセル内の温度は、複数のセル温度センサ２１が測定したバッテリ２のセル内の温度のうち、最も高温のものであるものとする。
冷却制御部２０４は、取得部２０１が取得したセル内の温度が停止前温度以下である場合に、二次冷媒による冷却水の冷却を開始しない。冷却制御部２０４は、セル内の温度が停止前温度より高く、且つ、セル内の温度が冷却開始セル温度以下である状態では、最小冷却モードとして動作する。冷却制御部２０４は、最小冷却モードでは、二次冷媒による冷却水の冷却を行わない。この最小冷却モードでは、冷却水は、ラジエータ３を通過することにより冷却される。
冷却制御部２０４は、セル内の温度が冷却開始セル温度より高く、且つ、セル内の温度が遷移温度より低い状態では、通常冷却モードとして動作する。冷却制御部２０４は、セル内の温度が遷移温度以上である状態では、最大冷却モードとして動作する。冷却制御部２０４は、通常冷却モードと、最大冷却モードとでは、いずれも二次冷媒により冷却水を冷却する。通常冷却モードでは、冷却制御部２０４が二次冷媒により冷却水を冷却する間、後述する空調制御部２０５が車室内の空気と二次冷媒とを熱交換させる。一方、最大冷却モードでは、冷却制御部２０４が二次冷媒により冷却水を冷却することを優先して、空調制御部２０５が車室内の空気と二次冷媒との熱交換を制限する。通常冷却モード及び最大冷却モードでは、冷却水は、最小冷却モードと同様に、ラジエータ３を通過することにより冷却される。
図４の例では、冷却水の温度については示していないが、冷却制御部２０４は、セル内の温度が冷却開始セル温度より高く、セル内の温度が遷移温度より低く、且つ、水温センサ８が測定した第１水温が基準水温より高い状態において通常冷却モードとして動作する。基準温度は、例えば、バッテリ２の冷却に適した温度として当分野の専門家が定める。
一方、冷却制御部２０４は、セル内の温度が停止前温度より高いが冷却セル温度以下である場合には、最小冷却モードとして動作する。冷却制御部２０４は、セル内の温度が冷却開始セル温度より高いが、水温センサ８が測定した第１水温が基準水温以下である場合には、最小冷却モードとして動作する。
冷却制御部２０４は、バッテリ２のバッテリ切れが生じるまでの時間においてセル内の温度が所定の上限温度を超えないように、二次冷媒により冷却水を冷却する。図５は、冷却制御部２０４による二次冷媒による冷却水の冷却の例を示す。図５の縦軸は、セル内の温度と、バッテリ２の充電率とを示す。図５の横軸は、時間を示す。
図５の例では、セル内の温度が冷却開始セル温度を超えたときを０秒として示す。このとき、冷却制御部２０４は、二次冷媒による冷却水の冷却を開始する。このとき、冷却制御部２０４による冷却量よりも、放電に起因するバッテリ２の発熱量の方が大きいため、時間経過とともに、セル内の温度（図５中の太線）は上昇する。一方、バッテリ２の充電率は、図５に示すように、時間経過とともに放電により減少する。
冷却制御部２０４は、特定部２０２が特定した充電率に基づいて、バッテリ２のバッテリ切れが生じる時間を特定する。冷却制御部２０４は、バッテリ２のバッテリ切れが生じるまでの間に、セル内の温度が上限温度を超えないように、二次冷媒による冷却水の冷却量を調整する。
例えば、冷却制御部２０４は、図１に示す冷媒膨張弁１７を開いた開状態と、冷媒膨張弁１７を閉じた閉状態とを交互に切り替えることにより、チラー７に供給される二次冷媒の量を調整し、この二次冷媒による冷却水の冷却量を調整する。冷却制御部２０４は、図５に示すバッテリ２の充電率が０になる時点においてセル内の温度が上限温度より低くなるように、全体の時間に対する冷媒膨張弁１７を開状態とする時間の割合を決定する。冷却制御部２０４は、決定した時間だけ冷媒膨張弁１７を開状態とするように冷媒膨張弁１７を制御する。冷却制御部２０４は、電動コンプレッサ１１の出力電力を調整することにより、二次冷媒による冷却水の冷却量を調整してもよい。
［停車前のバッテリ２の冷却］
バッテリ２内のセルが停止前温度（図４）以上の温度である状態が長時間継続すると、バッテリ２が劣化するリスクがある。このため、冷却制御部２０４は、車両１００の走行終了前あるいは走行終了後にバッテリ２を停止前温度以下に冷却する。このとき、冷却制御部２０４は、セル内の温度が冷却開始セル温度以下であっても、二次冷媒により冷却水を冷却するものとする。
まず、冷却制御部２０４は、制御装置１が搭載された車両１００が目的地に到達する到達予定時刻を特定する。例えば、冷却制御部２０４は、目的地を指定する運転者の操作を操作受付部（不図示）が受け付けた場合に、車両１００の現在位置から目的地まで車両１００が移動するのに要する移動時間を特定する。冷却制御部２０４は、現在時刻と、特定した移動時間とに基づいて、到達予定時刻を特定する。
冷却制御部２０４は、特定した到達予定時刻までにバッテリ２のセル内の温度を所定の停止前温度以下に低下させるように、二次冷媒により冷却水を冷却する。例えば、冷却制御部２０４は、特定した到達予定時刻までにバッテリのセル内の温度を所定の停止前温度以下に低下させるように、二次冷媒による冷却水の冷却量を調整する。このようにして、冷却制御部２０４は、バッテリ２の劣化を抑制することができる。冷却制御部２０４は、到達予定時刻までにバッテリ２の停止前温度以下に低下させる例に限定されず、車両１００が目的地の駐車場に駐車された後の一定時間、二次冷媒によるバッテリ２の冷却を継続することによりバッテリ２を停止前温度以下に冷却してもよい。
［車室内の冷房の間欠運転］
空調制御部２０５は、二次冷媒により車室内の空気を冷却する。空調制御部２０５は、冷凍サイクルに含まれるエバポレータ１５において二次冷媒と室内の空気とを熱交換させることにより、車両１００の室内の温度を低下させる。
空調制御部２０５は、バッテリ２のセル内の温度が遷移温度より高い場合には、二次冷媒による車室内の温度低下よりも二次冷媒による冷却水の冷却を優先する。より詳しくは、空調制御部２０５は、冷却制御部２０４が二次冷媒により冷却水を冷却している状態において、取得部２０１が取得した温度が遷移温度よりも高いことを条件として、二次冷媒と室内の空気との熱交換を所定時間ごとに停止時間だけ停止させる。この停止時間は、所定時間より短い時間である。遷移温度は、例えば、エバポレータ１５への二次冷媒の供給を制限せずに冷却水及び二次冷媒によりバッテリ２の冷却が可能なセル内の温度の上限値である。
本明細書の例では、空調制御部２０５は、冷媒膨張弁１４を閉じるように制御することにより、車室内のエバポレータ１５への二次冷媒の供給を停止させ、二次冷媒と室内の空気との熱交換を停止させる。図６は、空調制御部２０５による冷媒膨張弁１４の制御の一例を示す。縦軸は、冷媒膨張弁が開いている開状態と、冷媒膨張弁が閉じている閉状態とを示す。図６の例では、空調制御部２０５は、冷媒膨張弁１４を所定時間Ｔごとに停止時間ＴＯＦＦだけ閉じることにより、エバポレータ１５への二次冷媒の供給を制限する。
バッテリ２のセル内の温度が遷移温度より高い状態においてもバッテリ２の出力が小さい場合には、エバポレータ１５への二次冷媒の供給を制限することなく二次冷媒によりバッテリ２の冷却が可能である。このため、空調制御部２０５は、出力検知部２０３が検知したバッテリ２の出力が基準値以下である場合に、二次冷媒と室内の空気との熱交換を停止させない。基準値は、エバポレータ１５への二次冷媒の供給を制限しない状態において冷却水及び二次冷媒によりバッテリ２の冷却が可能なバッテリ２の出力の最大値である。
［冷却水回路の切替］
切替制御部２０６は、冷却水の流路を切り替えるための切替部５を制御する。切替制御部２０６は、取得部２０１が取得した第１水温から第２水温を差し引いた値が第１基準値以上である場合に、ラジエータ３を通る第１冷却水回路を冷却水が循環するように、切替部５を制御する。切替制御部２０６は、取得部２０１が取得した第１水温から第２水温を差し引いた値が、第１基準値よりも小さい第２基準値未満である場合に、ラジエータ３を通らない第２冷却水回路を冷却水が循環するように、切替部５を制御する。
図７及び図８は、切替制御部２０６による切替部５の制御の例を示す。図７はラジエータ３を通る第１冷却水回路を冷却水が循環する様子を示す。図８は、ラジエータ３を通らない第２冷却水回路を冷却水が循環する様子を示す。
図７に示すように、第１冷却水回路では、バッテリ２を通過した冷却水は、水温センサ８、ラジエータ３、水温センサ９、切替部５、ポンプ６、チラー７を通過してバッテリ２に戻る。このとき、冷却水は、図７中の破線で示すバイパス路を通過しない。
図８に示すように、第２冷却水回路では、バッテリ２を通過した冷却水は、水温センサ８、切替部５、ポンプ６、チラー７を通過してバッテリ２に戻る。このとき、冷却水は、ラジエータ３及び水温センサ９を通過しない。
切替制御部２０６は、水温センサ８が測定した第１水温から水温センサ９が測定した第２水温を差し引いた値を算出する。この値は、ラジエータ３において外気と冷却水との熱交換により生じた冷却水の水温の低下量を示す。切替制御部２０６は、この値が第１基準値以上である場合には、ラジエータ３により冷却水が冷却されていると判定する。第１基準値は、例えば０より大きい値である。このとき、切替制御部２０６は、図７に示す第１冷却水回路において冷却水を循環させるように、切替部５を制御する。
切替制御部２０６は、取得部２０１が取得した第１水温から第２水温を差し引いた値が、第２基準値未満である場合には、ラジエータ３により冷却水が冷却されていないと判定する。このとき、切替制御部２０６は、ラジエータ３を通らない第２冷却水回路を冷却水が循環するように、切替部５を制御する。第２基準値は、例えば０より小さい値である。このようにして、切替制御部２０６は、外気が比較的高温である場合に、ラジエータ３において外気との熱交換により冷却水の温度が上昇することを抑制することができる。
［二次冷媒による冷却水の冷却の処理手順］
図９は、制御装置１が二次冷媒により冷却水を冷却する処理手順を示すフローチャートである。この処理手順は、車両１００の走行中に開始する。まず、取得部２０１は、バッテリ２のセル内の温度を取得する（Ｓ１０１）。特定部２０２は、バッテリ２の充電率を特定する（Ｓ１０２）。冷却制御部２０４は、特定部２０２が特定した充電率に基づいて、冷却開始セル温度を決定する（Ｓ１０３）。
冷却制御部２０４は、取得部２０１が取得したセル内の温度が冷却開始セル温度より高いか否かを判定する（Ｓ１０４）。冷却制御部２０４は、取得部２０１が取得したセル内の温度が冷却開始セル温度より高いことを条件として（Ｓ１０４のＹＥＳ）、電動コンプレッサ１１を動作させて二次冷媒による冷却水の冷却を開始し（Ｓ１０５）、処理を終了する。冷却制御部２０４は、Ｓ１０４の判定において取得部２０１が取得したセル内の温度が冷却開始セル温度以下である場合に（Ｓ１０４のＮＯ）、二次冷媒による冷却水の冷却を開始することなく、Ｓ１０１の処理に戻る。
［本実施形態の制御装置１による効果］
冷却制御部２０４は、バッテリ２の充電率が低い状態では、バッテリ２の冷却を開始するための冷却開始セル温度として高い温度を決定する。このようにして、冷却制御部２０４は、二次冷媒による冷却水の冷却を開始するタイミングを遅らせることにより、バッテリ２の冷却に要する電力を低減させることができる。
一方、バッテリ２の充電率が高い状態では、バッテリ２が長時間動作することにより、バッテリ２のセル内の温度が高くなる可能性がある。このため、冷却制御部２０４は、バッテリ２の冷却を開始するための冷却開始セル温度として低い温度を決定する。このようにして、冷却制御部２０４は、二次冷媒によるバッテリ２の冷却を早期に開始することにより、バッテリ２のセル内の温度が高くなることを抑制することができる。
本実施形態では、冷却制御部２０４は、電動コンプレッサ１１の出力電力の調整を直接制御する例について説明した。冷却制御部２０４は、冷媒膨張弁１７の開状態と閉状態との切替を直接制御する場合の例について説明した。冷却制御部２０４は、別の空調制御装置（不図示）を介して、電動コンプレッサ１１の出力電力の調整を制御してもよい。冷却制御部２０４は、電動コンプレッサ１１の出力電力を調整することを別の空調制御装置に指示し、この空調制御装置は、電動コンプレッサ１１の出力電力の調整を制御してもよい。同様にして、冷却制御部２０４は、別の空調制御装置を介して、冷媒膨張弁１７の開状態と閉状態との切替を制御してもよい。冷却制御部２０４は、冷媒膨張弁１７の開状態と閉状態との切替を制御することを別の空調制御装置に指示し、この空調制御装置は、冷媒膨張弁１７の開状態と閉状態との切替を制御してもよい。
本実施形態では、空調制御部２０５は、冷媒膨張弁１４の開状態と閉状態との切替を直接制御する場合の例について説明した。空調制御部２０５は、別の空調制御装置を介して、冷媒膨張弁１７の開状態と閉状態との切替を制御してもよい。空調制御部２０５は、冷媒膨張弁１７の開状態と閉状態との切替を制御することを別の空調制御装置に指示し、この空調制御装置は、冷媒膨張弁１４の開状態と閉状態との切替を制御してもよい。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。
１ 制御装置
２ バッテリ
３ ラジエータ
４ ラジエータファン
５ 切替部
６ ポンプ
７ チラー
８ 水温センサ
９ 水温センサ
１１ 電動コンプレッサ
１２ コンデンサ
１３ コンデンサファン
１４ 冷媒膨張弁
１５ エバポレータ
１６ ブロアファン
１７ 冷媒膨張弁
２１ セル温度センサ
２２ 電圧センサ
１００ 車両
１０１ 記憶部
１０２ 制御部
２０１ 取得部
２０２ 特定部
２０３ 出力検知部
２０４ 冷却制御部
２０５ 空調制御部
２０６ 切替制御部

Claims (8)

  1. バッテリと熱交換させる冷却水を冷却するための二次冷媒を循環させる冷凍サイクルに含まれる電動コンプレッサを制御する制御装置であって、
    前記バッテリのセルの温度を取得する取得部と、
    前記バッテリの充電率を特定する特定部と、
    前記特定部が特定した前記充電率に基づいて、冷却開始セル温度を決定し、前記取得部が取得した温度が前記決定した当該冷却開始セル温度より高いことを条件として、前記電動コンプレッサを動作させて前記二次冷媒による前記冷却水の冷却を開始する冷却制御部と、を備え、
    前記冷却制御部は、第１の前記充電率を前記特定部が特定した場合に、当該第１の充電率より高い第２の充電率を前記特定部が特定した場合に比べて高い前記冷却開始セル温度を決定する、制御装置。
  2. 前記冷却制御部は、前記バッテリのバッテリ切れが生じるまでの時間において前記セル内の温度が所定の上限温度を超えないように、前記二次冷媒により前記冷却水を冷却する、
    請求項１に記載の制御装置。
  3. 前記冷凍サイクルに含まれるエバポレータにおいて前記二次冷媒と室内の空気とを熱交換させることにより、前記室内の温度を低下させ、前記室内の空気と前記二次冷媒との熱交換を制限しない第１モードと、前記室内の空気と前記二次冷媒との熱交換を制限する第２モードとで動作し、前記取得部が取得した前記温度が、前記第１モードから前記第２モードへ遷移するための遷移温度よりも高いことを条件として、前記冷却制御部が前記二次冷媒により前記冷却水を冷却している状態において前記二次冷媒と前記室内の空気との熱交換を所定時間ごとに当該所定時間より短い停止時間だけ停止させることにより前記第２モードで動作する空調制御部をさらに備える、
    請求項１又は２に記載の制御装置。
  4. 前記バッテリの出力を検知する出力検知部をさらに備え、
    前記空調制御部は、前記バッテリの出力が基準値以下である場合に、前記二次冷媒と前記室内の空気との熱交換を停止させない、
    請求項３に記載の制御装置。
  5. 前記特定部は、前記バッテリの劣化度を特定し、
    前記冷却制御部は、前記特定部が特定した前記充電率が所定値以上である状態において第１の前記劣化度を前記特定部が特定した場合に、前記充電率が前記所定値以上である状態において当該第１の充電率より高い第２の充電率を前記特定部が特定した場合に比べて高い前記冷却開始セル温度を決定する、
    請求項１から４のいずれか一項に記載の制御装置。
  6. 前記取得部は、前記バッテリと前記冷却水とを熱交換させる冷却水回路において前記冷却水と外気とを熱交換させるラジエータの上流に配置された第１水温センサが測定した前記冷却水の第１水温と、当該ラジエータの下流に配置された第２水温センサが測定した前記冷却水の第２水温を取得し、
    前記第１水温から前記第２水温を差し引いた値が第１基準値以上である場合に、前記ラジエータを通る第１冷却水回路を前記冷却水が循環するように、前記冷却水の流路を切り替えるための切替部を制御し、前記第１水温から前記第２水温を差し引いた値が、前記第１基準値よりも小さい第２基準値未満である場合に、前記ラジエータを通らない第２冷却水回路を前記冷却水が循環するように、当該切替部を制御する切替制御部をさらに備える、
    請求項１から５のいずれか一項に記載の制御装置。
  7. 前記冷却制御部は、前記制御装置が搭載された車両が目的地に到達する到達予定時刻を特定し、当該到達予定時刻までに前記バッテリのセル内の温度を所定の停止前温度以下に低下させるように、前記二次冷媒により前記冷却水を冷却する、
    請求項１から６のいずれか一項に記載の制御装置。
  8. バッテリと熱交換させる冷却水を冷却するための二次冷媒を循環させる冷凍サイクルに含まれる電動コンプレッサを制御する制御方法であって、
    前記バッテリのセルの温度を取得するステップと、
    前記バッテリの充電率を特定するステップと、
    特定した前記充電率に基づいて、冷却開始セル温度を決定するステップと、
    取得した温度が決定した当該冷却開始セル温度より高いことを条件として、前記電動コンプレッサを動作させて前記二次冷媒による前記冷却水の冷却を開始するステップと、を備え、
    前記冷却開始セル温度を決定するステップでは、第１の前記充電率を特定した場合に、当該第１の充電率より高い第２の充電率を特定した場合に比べて高い前記冷却開始セル温度を決定する、制御方法。

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