JP7412300B2 - battery cooling system - Google Patents
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Description
本発明は、車両に搭載されたバッテリを冷却するバッテリ冷却システムに関する。 The present invention relates to a battery cooling system that cools a battery mounted on a vehicle.
電気自動車やハイブリッド車等の車両には、駆動源としてバッテリが搭載されている。
このバッテリは、温度が上昇し過ぎることにより、性能が低下したり寿命が低下したりしてしまうことから、電気自動車等の車両には、バッテリを冷却するバッテリ冷却システムが搭載されている。
BACKGROUND ART Vehicles such as electric cars and hybrid cars are equipped with batteries as a driving source.
If the temperature of this battery increases too much, its performance or lifespan will be reduced, so vehicles such as electric cars are equipped with a battery cooling system that cools the battery.
このバッテリ冷却システムは、一般に、車室と車室外にあるバッテリとの間に配置された吸気ダクトと、吸気ダクト内に配置された冷却ファンとを備え、冷却ファンによって空調された車室内の空気を吸気ダクトに取り込んでバッテリ側に送ることにより、バッテリを冷却する。また、バッテリよりも高温の空気が送られて、バッテリが加熱されることがないように、バッテリ温度と、吸気ダクトを通る空気の温度(すなわち、吸気温度)とをそれぞれセンサで検出し、冷却ファンによるバッテリの冷却を開始するか否かを決定する吸気温度チェックを行っている(例えば、特許文献1)。 This battery cooling system generally includes an air intake duct placed between a vehicle interior and a battery located outside the vehicle interior, and a cooling fan placed inside the intake duct. The battery is cooled by taking it into the intake duct and sending it to the battery side. In addition, sensors detect the battery temperature and the temperature of the air passing through the intake duct (i.e., the intake air temperature) to prevent the battery from being heated by air that is hotter than the battery. An intake air temperature check is performed to determine whether or not to start cooling the battery using a fan (for example, Patent Document 1).
このようなバッテリ冷却システムでは、冷却ファンの停止時に、吸気ダクト内に空気が滞留していることから、吸気ダクト内の空気を排出し、車室内の空気を吸気ダクト内に取り込んだ後に、バッテリ温度と吸気温度とを比較する吸気温度チェックを行っている。 In this type of battery cooling system, air remains in the intake duct when the cooling fan stops, so the battery is An intake air temperature check is performed to compare the temperature with the intake air temperature.
特許文献1に記載のバッテリ冷却システムでは、吸気温度をチェックする吸気温度チェック制御として、バッテリが高温になった際に、冷却ファンを連続駆動させて吸気ダクトの体積分の空気を送出し、体積分の空気が送出された後に、吸気ダクト内の吸気温度とバッテリ温度とをそれぞれ取得して、吸気温度とバッテリ温度とを比較する方法を採用しており、吸気温度がバッテリ温度よりも低い場合にバッテリの冷却を開始するようにしている。
In the battery cooling system described in
特許文献1に記載のバッテリ冷却システムでは、吸気ダクト内の空気を一度に送出して、吸気温度チェックを行うことにより、吸気温度チェックを早期に終了させて、バッテリの冷却を迅速に開始することができる。
In the battery cooling system described in
図5は、特許文献1に記載のバッテリ冷却システムにおける吸気温度チェック制御の一例を示すグラフであり、縦軸は吸気温度及びバッテリ温度を示し、実線はバッテリ温度の時間変化、破線は吸気温度の時間変化を示している。上述のとおり、特許文献1のバッテリ冷却システムでは、吸気温度チェックを早期に終了させることができるが、車両が炎天下に放置されて吸気ダクトが高温になっている場合、図5において実線で示すように、吸気温度チェックのために冷却ファンを作動させて吸気ダクトの体積分の空気を一気に送出させると、吸気ダクト内の高温の空気がバッテリ側に一度に送られて、バッテリ温度が急激に高くなり、過熱状態になるおそれがある。
FIG. 5 is a graph showing an example of intake air temperature check control in the battery cooling system described in
また、吸気ダクトの体積分の空気を排出しても、車室内の空気が高温の吸気ダクトを通ることにより加熱されて、車室温度よりも高い場合には、図5に示すように、吸気温度センサによって検出された吸気温度XAが、バッテリ温度センサによって検出されたバッテリ温度XBよりも高くなってしまうことがある。なお、図5においてΔTAは、吸気温度XAからバッテリ温度XBを差し引いた差分を示している。このように、従来の吸気温度チェックでは、車室内の空気の温度がバッテリ温度よりも低いにもかかわらず、吸気温度チェック後に冷却ファンの駆動が停止されてしまい、バッテリが適切に冷却されないことがあった。 Furthermore, even if air is discharged by the volume of the intake duct, if the air inside the vehicle is heated by passing through the high-temperature intake duct and is higher than the vehicle interior temperature, the intake air The intake air temperature XA detected by the temperature sensor may become higher than the battery temperature XB detected by the battery temperature sensor. Note that in FIG. 5, ΔT A indicates the difference obtained by subtracting the battery temperature X B from the intake air temperature X A. In this way, with conventional intake air temperature checks, even though the temperature of the air inside the vehicle is lower than the battery temperature, the cooling fan stops driving after checking the intake air temperature, and the battery may not be properly cooled. there were.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、バッテリの加熱を抑えながら、バッテリの冷却を開始することができるバッテリ冷却システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a battery cooling system that can start cooling the battery while suppressing heating of the battery.
上記目的を達成するために、本発明の一実施形態に係るバッテリ冷却システムは、車室内の空気を前記車室とバッテリとを連通する吸気通路に取り込んで、前記バッテリに送る冷却ファンと、前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度センサと、前記吸気通路に配置されて該吸気通路を通る空気の温度を検出する吸気温度センサと、前記吸気温度センサによる吸気温度と、前記バッテリ温度センサによるバッテリ温度とに基づいて、前記冷却ファンの作動を制御する制御部と、を備えたバッテリ冷却システムにおいて、前記制御部は、前記冷却ファンを作動させて前記バッテリに空気を送った後、前記冷却ファンを停止して前記吸気温度から前記バッテリ温度を差し引いた差分値を算出する温度チェック動作を行い、前記差分値が零よりも大きい場合に、前記温度チェック動作を繰り返し、前記制御部は、2回目以降の前記温度チェック動作において、前回の前記温度チェック動作の前記差分値よりも今回の前記温度チェック動作の前記差分値が小さく、且つ、前記今回の前記差分値が零よりも大きい場合に、次回の前記温度チェック動作を行うことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a battery cooling system according to an embodiment of the present invention includes a cooling fan that takes air inside a vehicle interior into an intake passage communicating between the vehicle interior and the battery, and sends the air to the battery; a battery temperature sensor that detects the temperature of the battery; an intake air temperature sensor that is disposed in the intake passage and detects the temperature of the air passing through the intake passage; an intake air temperature determined by the intake air temperature sensor; and a battery temperature determined by the battery temperature sensor. a control unit that controls operation of the cooling fan based on the above, wherein the control unit operates the cooling fan to send air to the battery, and then controls the cooling fan to operate. A temperature check operation is performed to calculate a difference value by subtracting the battery temperature from the intake air temperature, and when the difference value is greater than zero, the temperature check operation is repeated, and the control unit In the temperature check operation, if the difference value of the current temperature check operation is smaller than the difference value of the previous temperature check operation, and the current difference value is larger than zero, the next temperature check operation is performed. It is characterized by performing the temperature check operation.
この構成によれば、吸気温度からバッテリ温度を差し引いた差分値が零よりも大きい場合に、制御部が、温度チェック動作を繰り返すことで、冷却ファンの作動と停止が繰り返されるので、車室の空気温度がバッテリ温度よりも低いにも関わらず、バッテリが冷却されなくなる事態を回避することができる。また、差分値が零よりも大きい場合であっても、車室の空気温度がバッテリ温度よりも低い場合には、送風を続けることにより、差分値は次第に小さくなるので、2回目以降の温度チェック動作において、算出した差分値が、前回の温度チェック動作よりも小さい場合に、次回の温度チェック動作を行うことで、バッテリの加熱を抑えながら、差分値が零以下になる(すなわち、冷却ファンによるバッテリの冷却が可能になる)までの時間を短縮させることができ、これにより、早期に温度チェックの制御を終了させて、バッテリの冷却を開始することが可能となる。 According to this configuration, when the difference value obtained by subtracting the battery temperature from the intake air temperature is larger than zero, the control unit repeats the temperature check operation and repeatedly starts and stops the cooling fan, thereby reducing the temperature of the passenger compartment. It is possible to avoid a situation where the battery is not cooled even though the air temperature is lower than the battery temperature. In addition, even if the difference value is greater than zero, if the air temperature in the passenger compartment is lower than the battery temperature, the difference value will gradually become smaller by continuing to blow air, so check the temperature from the second time onwards. During operation, if the calculated difference value is smaller than the previous temperature check operation, by performing the next temperature check operation, the difference value becomes zero or less while suppressing battery heating (i.e. This makes it possible to end the temperature check control early and start cooling the battery.
また、本発明の一実施形態は、前記バッテリ冷却システムにおいて、前記制御部は、前記前回の前記温度チェック動作の前記差分値よりも前記今回の前記温度チェック動作の前記差分値が小さい場合に、前記次回の前記温度チェック動作で前記バッテリに送る空気の風量を前記今回の前記温度チェック動作の風量よりも増加させることを特徴とする。 Further, in an embodiment of the present invention, in the battery cooling system, the control unit may, when the difference value of the current temperature check operation is smaller than the difference value of the previous temperature check operation, The present invention is characterized in that the amount of air sent to the battery in the next temperature check operation is increased more than the amount of air in the current temperature check operation.
この構成によれば、2回目以降の温度チェック動作において、前回の温度チェック動作の差分値よりも今回の温度チェック動作で算出した差分値が小さい場合に、次回の温度チェック動作における風量を今回の風量よりも増加させることで、冷却ファンによるバッテリの冷却が可能になるまでの時間(すなわち、温度チェック動作で算出される差分値が零以下になるまでの時間)を短縮させることができる。これにより、早期に温度チェックの制御を終了させて、バッテリの冷却を開始することが可能となる。 According to this configuration, in the second and subsequent temperature check operations, if the difference value calculated in the current temperature check operation is smaller than the difference value in the previous temperature check operation, the air volume in the next temperature check operation is changed to the current value. By increasing the amount of air more than the air volume, it is possible to shorten the time until the cooling fan can cool the battery (that is, the time until the difference value calculated in the temperature check operation becomes zero or less). This makes it possible to end the temperature check control early and start cooling the battery.
また、本発明の一実施形態は、前記バッテリ冷却システムにおいて、前記制御部は、前記冷却ファンの駆動時間を増加させることにより、前記次回の前記温度チェック動作における風量を増加させることを特徴とする。 Further, in an embodiment of the present invention, in the battery cooling system, the control unit increases the air volume in the next temperature check operation by increasing the driving time of the cooling fan. .
また、本発明の一実施形態は、前記バッテリ冷却システムにおいて、前記制御部は、前記冷却ファンのデューティ比を増加させることにより、前記次回の前記温度チェック動作における風量を増加させることを特徴とする。 Further, in an embodiment of the present invention, in the battery cooling system, the control unit increases the air volume in the next temperature check operation by increasing the duty ratio of the cooling fan. .
この構成によれば、冷却ファンのデューティ比の増加や、冷却ファンの駆動時間の増加により、次回の温度チェック動作における風量を今回の風量よりも増加させることができる。 According to this configuration, by increasing the duty ratio of the cooling fan or increasing the drive time of the cooling fan, the air volume in the next temperature check operation can be increased compared to the current air volume.
また、本発明の一実施形態は、前記バッテリ冷却システムにおいて、前記制御部は、前記2回目以降の温度チェック動作において、前記今回の前記温度チェック動作の前記差分値が、前記前回の前記温度チェック動作の前記差分値以上である場合に、前記温度チェック動作の制御をリセットすることを特徴とする。 Further, in one embodiment of the present invention, in the battery cooling system, the control unit may be configured such that, in the second and subsequent temperature check operations, the difference value of the current temperature check operation is the same as that of the previous temperature check. It is characterized in that control of the temperature check operation is reset when the difference value of the operation is greater than or equal to the difference value.
この構成によれば、今回の温度チェック動作の差分値が前回の温度チェック動作以上である場合、すなわち、冷却ファンの作動させることにより、バッテリを誤加熱してしまう可能性がある場合に、温度チェックの制御をリセットすることで、誤加熱の発生を防止することができる。 According to this configuration, when the difference value of the current temperature check operation is greater than or equal to the previous temperature check operation, that is, when there is a possibility that the battery may be heated incorrectly by operating the cooling fan, the temperature By resetting the check control, it is possible to prevent the occurrence of erroneous heating.
本発明に係るバッテリ冷却システムによれば、バッテリの加熱を抑えながら、バッテリ冷却を開始することができる。 According to the battery cooling system according to the present invention, battery cooling can be started while suppressing heating of the battery.
図1は本発明の一実施形態であるバッテリ冷却システムの概略説明図であり、図2はバッテリ冷却システムの制御機構の説明図である。本発明のバッテリ冷却システム10は、駆動源としてバッテリBTを使用する車両、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車又はプラグインハイブリッド自動車等に適用される。
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of a battery cooling system that is an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram of a control mechanism of the battery cooling system. The
バッテリ冷却システム10は、車両に搭載されたバッテリBTと、車室とバッテリBTとを連通する吸気通路を形成する吸気ダクト14と、車室内の空気を吸気ダクト14に取り込んでバッテリBTへ送る冷却ファン20と、バッテリBTに送られた空気を車外へ排出するための排気ダクト16とを備える。また、バッテリ冷却システム10は、吸気通路を通る空気の温度(以下、吸気温度とも称する)を検出する吸気温度センサ30と、バッテリBTの温度を検出するバッテリ温度センサ34と、制御部であるECU(電子制御ユニット)40とを備える。
The
バッテリBTは、車室外に形成されたバッテリパック12内に収容されている。バッテリパック12は、例えば、車両後部の荷室の下に配置することができる。本実施形態では、バッテリBTが5つのバッテリスタック、すなわち、第1バッテリスタックBS1、第2バッテリスタックBS2、第3バッテリスタックBS3、第4バッテリスタックBS4及び第5バッテリスタックBS5で構成されている。各バッテリスタックBS1~BS5は、電気を発生させる電池セルを積み重ねて構成されている。
The battery BT is housed in a
吸気ダクト14は、車室とバッテリBTが収容されたバッテリパック12内とを連通している。本実施形態では、吸気ダクト14の下流側が複数の管路に分岐しており、各バッテリスタックBS1~BS5に車室内の空気が送られるように形成されている。具体的には、車室とバッテリパック12との間に2つの吸気ダクト14A,14Bが設けられており、第1の吸気ダクト14Aは、下流側が2つの分岐管15a,15bに分岐し、第1の分岐管15aは第1バッテリスタックBS1に接続され、第2の分岐管15bは第2バッテリスタックBS2に接続されている。また、第2の吸気ダクト14Bは、下流側が3つの分岐管15c,15d,15eに分岐しており、第1の分岐管15cは第3バッテリスタックBS3に接続され、第2の分岐管15dは第4バッテリスタックBS4に接続され、第3の分岐管15dは第5バッテリスタックBS5に接続されている。
The
冷却ファン20は、ECU40に接続されたファンモータ22によって駆動され、車室内の空気をバッテリBTへ供給する。冷却ファン20は、各吸気ダクト14に設けられ、本実施形態では、第1の吸気ダクト14Aに第1の冷却ファン20Aを配置し、第2の吸気ダクト14Bに第2の冷却ファンを配置している。第1の冷却ファン20A及び第2の冷却ファン20Bは、それぞれ、第1ファンモータ22A及び第2ファンモータ22Bのそれぞれにより個々に駆動することができる。なお、図示例では、冷却ファン20を吸気ダクト14側に設置し、ダクト内の空気を車外へ押し出しているが、冷却ファン20は、排気ダクト16側に設置し、ダクト内の空気を車外へ引き出してもよい。
The
排気ダクト16は、吸気ダクト14を介してバッテリBTへ送られた空気を車外へ排出する排気通路を形成している。本実施形態では、排気ダクト16の上流端部が、第1~第5バッテリスタックBS1~BS5のそれぞれに接続されるように分岐している。
The
吸気温度センサ30は、吸気通路に配置され、吸気ダクト14を通る空気の温度Ta(以下、吸気温度Taとも称する)を検出する。吸気温度センサ30は、吸気通路内の温度変化やバッテリBTへの影響等を考慮して、吸気通路においてバッテリパック12に近い領域に設けられることが好ましい。本実施形態のバッテリ冷却システム10では、第1の吸気ダクト14Aにおいて第2バッテリスタックBS2の近傍に設けた第1吸気温度センサ30Aと、第2の吸気ダクト14Bにおいて第3バッテリスタックBS3の近傍に設けた第2吸気温度センサ30Bとの2つの吸気温度センサ30を設けている。
The intake
バッテリ温度センサ34は、バッテリBTの温度Tb(以下、バッテリ温度Tbとも称する)を検出するものであり、バッテリパック12内又はバッテリパック12の表面に取付けられ、バッテリBTの温度を直接的又は間接的に検出する。本実施形態では、各吸気ダクト14A,14Bにおいて、経路が長く、ダクト内の温度が最も高くなりやすい、第2バッテリスタックBS2と第3バッテリスタックBS3のそれぞれに第1バッテリ温度センサ34A及び第2バッテリ温度センサ34Bのそれぞれを取り付けている。
The
ECU40は、バッテリ冷却システム10を含む車両に搭載された機器の制御を行う。
ECU40は、例えば、中央処理装置(CPU)や特定用途向け集積回路(ASIC)等の情報処理手段、RAMやROM等の記憶手段、入出力インターフェイス等を有して構成される。本実施形態のECU40は、吸気温度センサ30及びバッテリ温度センサ34の検出温度に基づいて冷却ファン20の作動を制御し、各温度センサ30A,30B,34A,34B及び各ファンモータ22A,22Bと電気的に接続されている。
The
ECU40による冷却ファン20の制御は、各吸気温度センサ30A,30Bの最高温度及び各バッテリ温度センサ34A,34Bの最高温度に基づいて、各冷却ファン20A,20Bを同時に制御するようにすることができる。また、これらに代えて、各吸気ダクト14A,14Bから排気ダクト16に至る各通気路に設けられた各吸気温度センサ30A,30B及び各バッテリ温度センサ34A,34Bにより、各冷却ファン20A,20Bを個別に制御してもよい。以下の説明では、各温度センサの最高温度を用いて各冷却ファン20A,20Bを同時に制御するものとして、ECU40による制御動作を説明する。
The
ECU40は、吸気温度チェック制御、及び吸気温度チェック制御後のバッテリ冷却制御に関する所定の情報を記憶する記憶部42を有する。さらに、ECU40は、吸気温度Taからバッテリ温度Tbを差し引いた差分値ΔTNを算出する算出部44と、記憶部42の情報や各センサの検出結果及び算出部44による算出結果に基づいて、その後の動作の判定を行う判定部46とを有する。差分値ΔTNにおけるNは、後述する温度チェック動作の回数によって変化する正の整数値(N=1、2、・・・、m)である。
The
記憶部42には、バッテリ冷却システム10において、バッテリBTの冷却が求められる基準となるバッテリ冷却基準温度Tbthが設定されている。一例として、バッテリ冷却基準温度Tbthは36℃に設定することができる。
A battery cooling reference temperature Tb th is set in the
また、記憶部42には、吸気温度チェック制御において冷却ファン20の回転を制御するための制御値が予め設定されている。この制御値は、表1に示すように、冷却ファン20のPWM制御(一定周期でオン・オフを繰り返す制御)のデューティ比Dn(単位:%)と、該デューティ比Dnで冷却ファン20を作動させる時間tn(単位:sec)との組み合わせで構成されている。nは以下に説明する温度チェック動作の回数によって変化する正の整数値であり、nが大きくなるにつれて、デューティ比及び時間の値が大きくなるように設定されている。各デューティ比における冷却ファン20の回転数(単位:rpm)は、一定でもよいし、デューティ比が高くなるにつれて、回転数が大きくなるように設定されていてもよい。さらに、記憶部42は、算出部44による差分値ΔTNを記憶する。
Furthermore, control values for controlling the rotation of the cooling
ECU40は、吸気温度チェック制御において、吸気温度Taがバッテリ温度Tbよりも高い場合に、次の動作、すなわち、冷却ファン20を所定のデューティ比Dnで所定の時間tn駆動させてバッテリBTに空気を送った後、冷却ファン20を所定時間tx停止して吸気温度Ta及びバッテリ温度Tbを検出し、吸気温度Taからバッテリ温度を差し引いた差分値ΔTNを算出する一連の動作を行う。本明細書では、この一連の動作を「温度チェック動作」と称している。本実施形態のバッテリ冷却システム10では、2回目以降の温度チェック動作において、今回の差分値ΔTNが零よりも大きく、且つ前回の温度チェック動作の差分値ΔTN-1よりも今回の温度チェック動作の差分値ΔTNが小さい場合に、次回の(すなわち、3回目以降の)温度チェック動作において、バッテリBTに送る空気の風量を今回の温度チェック動作よりも増加させるようにしている。温度チェック動作でバッテリに送られる風量は、吸気ダクト14の体積分よりも少ない風量であることが好ましい。本実施形態では、少なくとも1回目~3回目の各温度チェック動作において、バッテリBTに送られる風量が、それぞれ、吸気ダクト14の体積分よりも少ない風量となるように、風量を設定している。なお、各回の温度チェック動作で冷却ファン20によりバッテリBTに送られる空気の風量は、適宜設定することができ、例えば、毎回、同じ風量(すなわち、3回目以降も1回目と同じ風量)であってもよく、各回で異なる風量であってもよい。
In the intake air temperature check control, when the intake air temperature Ta is higher than the battery temperature Tb, the
次に、図3のフローチャートを参照して、ECU40によって行われる吸気温度チェック制御を具体的に説明する。
Next, with reference to the flowchart of FIG. 3, the intake air temperature check control performed by the
まず、ECU40は、バッテリ冷却システム10が搭載された車両が駆動源によって走行が可能な状態、すなわち、システムが起動している状態であることを検出すると(ステップS10)、バッテリ温度Tbがバッテリ冷却基準温度Tbthを超えているか否かを判定する(ステップS12)。ステップ12の判定は、バッテリ温度Tbがバッテリ冷却基準温度Tbth以下の場合に、継続して繰り返し行われる(ステップS12:No)。
First, when the
バッテリ温度Tbがバッテリ冷却基準温度Tbthを超えている場合(ステップS12:Yes)、冷却ファン20の制御値であるパラメータnと、算出部44による差分値ΔTNのパラメータNとをそれぞれ1に設定し(n=N=1)、次の処理へ移行する(ステップS14)。
If the battery temperature Tb exceeds the battery cooling reference temperature Tbth (step S12: Yes), the parameter n, which is the control value of the cooling
次の処理(ステップS16)では、記憶部42に記憶された制御値に基づき、冷却ファン20を所定のデューティ比D1で所定の時間t1駆動し、その後、冷却ファン20を停止する。冷却ファン20を停止して所定時間tX経過した後、吸気温度Taがバッテリ温度Tb以下であるか否か(すなわち、吸気温度Taからバッテリ温度Tbを差し引いた差分値が零以下であるか否か)を判定する(ステップS18)。ここで、ステップS16からステップS18までの動作は、1回目の温度チェック動作に該当する。
In the next process (step S16), the cooling
吸気温度Taがバッテリ温度Tb以下である場合には(ステップS18:Yes)、バッテリの冷却が可能な状態であるため、吸気温度チェック制御を終了し(END)、記憶部42に予め設定されたバッテリ冷却制御の制御値に基づいて、冷却ファン20を駆動し、バッテリBTの冷却を開始する。
If the intake air temperature Ta is lower than or equal to the battery temperature Tb (step S18: Yes), the battery can be cooled, so the intake air temperature check control is ended (END), and the temperature set in advance in the
ステップS18において、吸気温度Taがバッテリ温度Tbよりも大きい場合(ステップS18:No)、吸気温度Taからバッテリ温度Tbを差し引いた差分値ΔT1を記憶部42に記憶させる(ステップS20)。次に、再び、冷却ファン20を所定のデューティ比D1で所定の時間t1駆動し、その後、冷却ファン20を停止する(ステップS22)。冷却ファン20を停止して所定時間tX経過した後、吸気温度Taがバッテリ温度Tb以下であるか否かを判定する(ステップS24)。ここで、ステップS22からステップS24までの動作は、2回目の温度チェック動作に該当する。
In step S18, if the intake air temperature Ta is higher than the battery temperature Tb (step S18: No), the difference value ΔT1 obtained by subtracting the battery temperature Tb from the intake air temperature Ta is stored in the storage unit 42 (step S20). Next, the cooling
吸気温度Taがバッテリ温度Tb以下である場合には(ステップS24:Yes)、吸気温度チェック制御を終了し、記憶部42に予め設定されたバッテリ冷却制御の制御値に基づいて、冷却ファン20を駆動し、バッテリBTの冷却を開始する。
If the intake air temperature Ta is equal to or lower than the battery temperature Tb (step S24: Yes), the intake air temperature check control is ended, and the cooling
ステップS24において、吸気温度Taがバッテリ温度Tbよりも大きい場合(ステップS24:No)、冷却ファン20の制御値であるパラメータnと、算出部44による差分値ΔTNのパラメータNとのそれぞれに1を加算し(n=n+1、N=N+1)(ステップS26)、吸気温度Taからバッテリ温度Tbを差し引いた差分値ΔT2を記憶部42に記憶させ(ステップS28)次の処理へ移行する。
In step S24, if the intake air temperature Ta is higher than the battery temperature Tb (step S24: No), each of the parameter n, which is the control value of the cooling
次のステップS30では、今回算出された差分値ΔT2が、前回の温度チェック動作(ここでは1回目の温度チェック動作)の差分値ΔT1よりも小さいか否かを判定する。 In the next step S30, it is determined whether the difference value ΔT 2 calculated this time is smaller than the difference value ΔT 1 of the previous temperature check operation (here, the first temperature check operation).
今回の差分値ΔT2が前回の差分値ΔT1以上である場合(ステップS30:No)、バッテリBTよりも高温の空気が送られて、バッテリBTが誤加熱されてしまう恐れがあるため、今まで行った吸気温度チェック制御をリセットして、ステップS12から吸気温度チェック制御を再開させる。リセット後は、ステップS14によりパラメータn及びパラメータNが1からリスタートされる。 If the current difference value ΔT 2 is greater than or equal to the previous difference value ΔT 1 (step S30: No), air with a higher temperature than the battery BT may be sent and the battery BT may be heated incorrectly. The intake air temperature check control that has been performed up to this point is reset, and the intake air temperature check control is restarted from step S12. After the reset, the parameters n and N are restarted from 1 in step S14.
一方、今回の差分値ΔT2が前回の差分値ΔT1よりも小さい場合(ステップS30:Yes)、吸気ダクト14内の暖められた空気を押し出すために、冷却ファン20を前回値よりも大きい所定のデューティ比D2で所定の時間t2駆動し、その後、冷却ファン20を停止する(ステップS32)。冷却ファン20を停止して所定時間tX経過した後、吸気温度Taがバッテリ温度Tb以下であるか否かを判定する(ステップS34)。ここで、ステップS32からステップS34までの動作は、3回目の温度チェック動作に該当する。
On the other hand, if the current difference value ΔT 2 is smaller than the previous difference value ΔT 1 (step S30: Yes), the cooling
ステップS34において、吸気温度Taがバッテリ温度Tb以下である場合には(ステップS34:Yes)、吸気温度チェック制御を終了し、記憶部42に予め設定されたバッテリ冷却制御の制御値に基づいて、冷却ファン20を駆動し、バッテリBTの冷却を開始する。
In step S34, if the intake air temperature Ta is equal to or lower than the battery temperature Tb (step S34: Yes), the intake air temperature check control is ended, and based on the control value of the battery cooling control preset in the
ステップS34において、吸気温度Taがバッテリ温度Tbよりも大きい場合(ステップS34:No)には、ステップS26に戻り、冷却ファン20の制御値であるパラメータnと、算出部44による差分値ΔTNのパラメータNとのそれぞれに1を加算する(n=n+1、N=N+1)。ここでは、パラメータn=N=2にそれぞれ1を加算したn=N=3に設定される。その後、ステップS28への処理へと移行し、その後の処理を続行する。図3のフローのステップS26~ステップS34に示すように、吸気温度チェック制御は、バッテリ温度Tbがバッテリ冷却基準温度Tbthよりも大きい場合に、吸気温度Taがバッテリ温度Tb以下になるまで継続され、温度チェック動作の回数が増えるごとに、パラメータn及びパラメータNが1ずつ加算され、この変数に基づいた冷却ファン20のPWM制御が行われる。
In step S34, if the intake air temperature Ta is higher than the battery temperature Tb (step S34: No), the process returns to step S26, and the parameter n, which is the control value of the cooling
上述したように、本実施形態のバッテリ冷却システム10の吸気温度チェック制御では、3回目以降の温度チェック動作において、冷却ファン20によってバッテリBTに送られる風量が、前回の温度チェック動作よりも増加するように制御される。つまり、今回がN回目の場合、前回であるN-1回目の温度チェック動作よりも風量が増加するように冷却ファン20の作動が制御される。本実施形態では、ECU40が、冷却ファン20の駆動時間tnを増加させる、及び、冷却ファン20のデューティ比Dnを増加させることにより、温度チェック動作における風量を増加させている。
As described above, in the intake air temperature check control of the
図4は、吸気温度チェック制御において、温度チェック動作が4回行われた場合の例を示すグラフであり、図4(A)は、バッテリ温度Tb、吸気温度Ta及び車室温度の時間変化を示すグラフであり、図4(B)は、冷却ファンのデューティ比の時間変化を示すグラフである。なお、車室温度は、車室内又は吸気ダクト14の車室側の端部に設けられた車室温度センサによって検出することができる。図4(A)及び(B)において、時間軸(横軸)は一致させている。
FIG. 4 is a graph showing an example when the temperature check operation is performed four times in the intake air temperature check control, and FIG. FIG. 4B is a graph showing changes in the duty ratio of the cooling fan over time. Note that the cabin temperature can be detected by a cabin temperature sensor provided inside the cabin or at the end of the
例えば、車両が炎天下に放置されて吸気ダクト14が高温になっている場合には、図4に示すように、空調によって車室温度がバッテリ温度Tbよりも低くなっている場合であっても、吸気ダクト14内を通る吸気温度Taがバッテリ温度Tbよりも高くなることがある。このような場合、吸気温度チェック制御により、冷却ファン20をバッテリ冷却時よりも低い回転数で回転させると、吸気ダクト14内に滞留した高温の空気が送られることによって、吸気ダクト14の出口付近に配置された吸気温度センサ30による吸気温度は上昇する。この際、図5に示す従来の吸気温度チェック制御のように、冷却ファン20を連続駆動して吸気ダクト14の体積分の空気を一度に排出させると、高温の空気がバッテリBTに一気に送られて、バッテリ温度Tbが急激に高くなり、過熱状態になるおそれがある。
For example, if the vehicle is left in the scorching sun and the
これに対し、本実施形態のバッテリ冷却システム10では、図4(B)に示すように、1回の駆動で送られる風量が吸気ダクト14の体積分よりも少ない風量となるように、冷却ファン20の駆動と停止を繰り返すことで、吸気通路内に高温の空気が滞留している場合であっても、バッテリBTに高温の空気が一度に送られてバッテリ温度Tbが急激に上昇することを抑えることができる。
On the other hand, in the
さらに、本実施形態のバッテリ冷却システム10では、図4に示すように、吸気温度Taからバッテリ温度Tbを差し引いた差分値ΔTNが、その一つ前の回の差分値ΔTN-1よりも小さい場合には、冷却ファン20のデューティ比Dnが前回のデューティ比Dn-1よりも増加し、かつ冷却ファン20の駆動時間tnが前回の駆動時間tn-1よりも増加するように冷却ファン20の作動を制御している。差分値ΔTNが零よりも大きい場合であっても、車室の空気温度がバッテリ温度Tbよりも低い場合には、冷却ファン20による送風を続けることにより、差分値ΔTNは次第に小さくなるので、2回目以降の温度チェック動作において、算出した差分値ΔTNが、前回の温度チェック動作の差分値ΔTN-1よりも小さい場合に、次回の温度チェック動作における風量を今回よりも増加させることで、差分値が零以下になる(すなわち、吸気温度Taがバッテリ温度Tb以下になって、冷却ファン20によるバッテリBTの冷却が可能になる)までの時間を短縮させることができる。これにより、早期に吸気温度チェック制御を終了させることができ、車室温度がバッテリ温度Tbよりも低くなっている場合に迅速かつ確実にバッテリBTの冷却を開始することが可能である。なお、図4(A)に示すように、吸気温度チェック制御後のバッテリ冷却制御は、差分値ΔTを継続的に検出し、差分値ΔTNが零以下になったタイミング(時間tY)で開始してもよい。
Furthermore, in the
なお、本発明に係るバッテリ冷却システム10において、温度チェック動作を複数回繰り返した際の冷却ファン20による風量の増加は、駆動時間tnを一定にして単にデューティ比Dnのみを増加させたり、デューティ比Dnを一定にして駆動時間tnのみを増加させたり、デューティ比Dn及び駆動時間tnを一定にして冷却ファン20の回転数を増加させたりしてもよいが、上述した実施形態のように、デューティ比Dnとともに駆動時間tnを増加させて、温度チェック動作の回数が増えるごとに風量を大きくすることで、吸気温度チェック制御を早期に終了させて、バッテリBTの冷却をより迅速に開始することができる。
In the
また、吸気温度チェック制御において、2回目以降の温度チェック動作で算出された差分値ΔTNが零よりも大きく、且つ差分値ΔTNが前回の温度チェック動作の差分値ΔTN-1以上の場合には、車室内の空気温度がバッテリ温度Tbよりも高く、冷却ファン20を駆動させることによりバッテリBTを誤加熱してしまう可能性がある。そのため、このような場合には、吸気温度チェック制御をリセットし、冷却ファン20によるバッテリBTの冷却(すなわち、冷却ファン20の連続的な駆動)を行わないようにすることで、バッテリBTの誤加熱を防止することができる。
In addition, in the intake air temperature check control, if the difference value ΔT N calculated in the second or later temperature check operation is greater than zero, and the difference value ΔT N is greater than or equal to the difference value ΔT N-1 of the previous temperature check operation. In this case, the air temperature in the vehicle interior is higher than the battery temperature Tb, and driving the cooling
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 Note that the present invention is not limited to the embodiments described above, and various changes can be made without departing from the spirit of the invention.
10 バッテリ冷却システム
12 バッテリパック
14 吸気ダクト
15a,15b,15c,15d,15e 分岐管
16 排気ダクト
20 冷却ファン
22 ファンモータ
30 吸気温度センサ
34 バッテリ温度センサ
40 ECU(制御部)
10
Claims (5)
前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度センサと、
前記吸気通路に配置されて該吸気通路を通る空気の温度を検出する吸気温度センサと、
前記吸気温度センサによる吸気温度と、前記バッテリ温度センサによるバッテリ温度とに基づいて、前記冷却ファンの作動を制御する制御部と、を備えたバッテリ冷却システムにおいて、
前記制御部は、前記冷却ファンを作動させて前記バッテリに空気を送った後、前記冷却ファンを停止して前記吸気温度から前記バッテリ温度を差し引いた差分値を算出する温度チェック動作を行い、前記差分値が零よりも大きい場合に、前記温度チェック動作を繰り返し、
前記制御部は、2回目以降の前記温度チェック動作において、前回の前記温度チェック動作の前記差分値よりも今回の前記温度チェック動作の前記差分値が小さく、且つ、前記今回の前記差分値が零よりも大きい場合に、次回の前記温度チェック動作を行うことを特徴とするバッテリ冷却システム。 a cooling fan that takes air from the vehicle interior into an intake passage communicating with the vehicle interior and the battery and sends it to the battery;
a battery temperature sensor that detects the temperature of the battery;
an intake air temperature sensor disposed in the intake passage to detect the temperature of air passing through the intake passage;
A battery cooling system comprising: a control unit that controls the operation of the cooling fan based on the intake air temperature measured by the intake air temperature sensor and the battery temperature measured by the battery temperature sensor,
The control unit operates the cooling fan to send air to the battery, and then stops the cooling fan and performs a temperature check operation of calculating a difference value by subtracting the battery temperature from the intake air temperature; repeating the temperature check operation when the difference value is greater than zero;
The control unit is configured such that in the second and subsequent temperature check operations, the difference value of the current temperature check operation is smaller than the difference value of the previous temperature check operation, and the current difference value is zero. A battery cooling system characterized in that the next temperature check operation is performed when the temperature is larger than .
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