JPH08138762A - バッテリ温度調節装置 - Google Patents

バッテリ温度調節装置

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JPH08138762A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】バッテリにより走行用モータが駆動されて道路
上を走る電気自動車におけるバッテリを効率よく充電す
る。 【構成】バッテリ４１の近くにジャケット３３を配し、
このジャケット３３にクーラント１２を供給してバッテ
リ４１の温度をラジエータ１１または電熱ヒータ４５に
より調整し、充電時におけるバッテリ４１の推奨温度範
囲内（例えば、２０℃〜３５℃）でバッテリ４１の充電
を行うように制御する。充電時におけるバッテリ４１の
温度調節を強制温風または強制冷風により行っていた従
来の空冷・空加温技術に比較して、確実に前記推奨温度
範囲を守ることができるとともに、消費電力を１／３程
度に低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、動力源として電気自
動車用に搭載されるバッテリの温度を調節してバッテリ
の長寿命化等を図ることの可能なバッテリ温度調節装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近時、車載の２４０Ｖ等の組バッテリか
らモータ用インバータに電源を供給し、このモータ用イ
ンバータにより走行用モータを駆動するように構成され
た電気自動車が提案されている。
【０００３】周知のように、バッテリの充電中には、バ
ッテリ液の化学反応によりバッテリ温度が上昇する。そ
して、バッテリが鉛バッテリの場合にはバッテリ温度が
上昇し過ぎると、電解液の蒸発により、バッテリ液の濃
度が高くなり、これを原因として電極のサルフェーショ
ン、いわゆる負極の硫酸鉛化が発生してバッテリの容量
が低下する。また、温度上昇により正極の腐食劣化が促
進される。このようにバッテリ温度が上昇し過ぎると、
バッテリの性能が低下するとともに寿命が短くなる。
【０００４】バッテリは電気自動車の動力源であり、バ
ッテリの性能低下は、電気自動車の基本性能、例えば、
走行可能距離、走行出力に係わるものであり、これらの
低下は最小限に抑えることが好ましい。
【０００５】そこで、従来は、充電時にバッテリ温度が
上昇したときに、バッテリ収納箱に一体的に取り付けた
ファンを作動させて外気を導入し、これをバッテリに当
ててバッテリを冷却するシステムが提案されている。
【０００６】また、冬季等の寒いときに、バッテリが外
気温の低下に伴いその温度が低下した場合には、そのよ
うな温度環境下での充電ではバッテリの寿命を縮めると
ともに、満充電後の走行距離も短くなってしまうことも
知られている。
【０００７】したがって、寒いときにバッテリも冷えて
いるときには、前記ファンとバッテリとの間にヒータを
配し、バッテリに温風を当てるようにしたバッテリ加温
システムも提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のバッテリ温度調節装置では、バッテリの冷却と
バッテリの加温とを空気を媒体とした、いわゆる空冷、
空加温の温度調節システムとしているため、特に、加温
時等において、熱伝達効率が低く、結局、温度調節のた
めの消費電力（前記ファンとヒータが消費する電力）が
過大となるという問題があった。
【０００９】この発明はこのような課題を考慮してなさ
れたものであり、熱伝達効率の高いバッテリ温度調節装
置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】第１のこの発明は、例え
ば、図１、図６に示すように、バッテリ４１を動力源と
して電気モータ２２を駆動する電気自動車のバッテリの
温度を調節するバッテリ温度調節装置において、バッテ
リ４１の電槽４１ａを複数個収納するバッテリボックス
４９と、このバッテリボックス内でかつ前記電槽に当接
配置された熱交換流体路３３と、前記バッテリボックス
外部に前記熱交換流体路の熱交換流体１２を加熱するヒ
ータ４５および冷却するラジエータ１１、８１と、を設
けたことを特徴とする。
【００１１】第２のこの発明は、前記バッテリボックス
内であって、かつ前記電槽と前記熱交換流体路の回りに
保温材を配したことを特徴とする。
【００１２】第３のこの発明は、前記バッテリボックス
内の熱交換流体路と前記ヒータおよび前記ラジエータと
の間に切替制御弁３２、３２Ａを設けたことを特徴とす
る。
【００１３】第４のこの発明は、前記切替制御弁は電磁
弁であって、この電磁弁に電流を供給しないときに前記
バッテリボックス内の熱交換流体路が前記ヒータと連通
するように構成されていることを特徴とする。
【００１４】第５のこの発明は、前記バッテリボックス
内に配置されてバッテリ温度Ｔｂを検出するバッテリ温
度検出器４３と、前記ラジエータに対向して配置される
ラジエータファン５１と、前記バッテリ温度Ｔｂが第１
の所定温度（３５℃）以上となったときに、前記バッテ
リボックス内の前記熱交換流体路と前記ラジエータとが
連通するように前記切替制御弁を切り替えるとともに、
前記ラジエータファンを作動させる冷却制御手段（Ｓ１
５、Ｓ２４、Ｓ２５）とを備えることを特徴とする。
【００１５】第６のこの発明は、前記冷却制御手段は、
前記バッテリ温度に応じて前記ラジエータファンの動作
速度を多段階に制御するラジエータファン制御手段を備
えることを特徴とする。
【００１６】第７のこの発明は、前記バッテリボックス
内に配置されてバッテリ温度Ｔｂを検出するバッテリ温
度検出器と、前記バッテリ温度Ｔｂが第２の所定温度
（２０℃）以下のときに前記ヒータを動作させる加熱制
御手段（Ｓ１３）とを備えることを特徴とする。
【００１７】第８のこの発明は、前記加熱制御手段は、
さらに、加熱制御時間を加熱制御開始時点から所定時間
に制限する時限手段（Ｓ６）を備えることを特徴とす
る。
【００１８】第９のこの発明は、前記ヒータの下流側に
配置されて前記熱交換流体の温度Ｔｈｗを検出する加熱
流体温度検出器４６と、前記加熱制御手段に配され、前
記熱交換流体温度が第３の所定温度を超えたときに前記
ヒータを停止させるヒータ停止手段（Ｓ２６）とを備え
ることを特徴とする。
【００１９】第１０のこの発明は、前記冷却制御手段は
前記バッテリの充電中にのみ作動する作動制限手段（Ｓ
４）を備えることを特徴とする。
【００２０】第１１のこの発明は、前記加熱制御手段は
前記バッテリの充電中にのみ作動する作動制限手段（Ｓ
４）を備えることを特徴とする。
【００２１】第１２のこの発明は、バッテリ温度検出器
４３に代えて、ラジエータ１１近傍の熱交換流体の温度
Ｔｒｗを検出するラジエータ近傍流体温度検出器１６を
用いることを特徴とする。
【００２２】
【作用】第１のこの発明によれば、電気自動車の動力源
であるバッテリの作動温度環境を良好な条件に整えるこ
とができる。
【００２３】第２のこの発明によれば、良好な条件に維
持できる作動温度環境下で温度調節が可能となり、熱損
失を少なくできる。
【００２４】第３のこの発明によれば、ヒータにより加
熱された熱交換流体とラジエータにより冷却された熱交
換流体を切替制御弁により切り替えてバッテリボックス
内の熱交換流体路に導くことができる。加熱・冷却効率
も良い。
【００２５】第４のこの発明によれば、非励磁時に切替
制御弁が熱交換流体路とヒータとを連通させるので、バ
ッテリが不用意に冷却されることなく、保温側に切り替
えられることで良好な温度に維持できる。
【００２６】第５のこの発明によれば、バッテリ温度が
高温となった場合でも、ラジエータおよびラジエータフ
ァンによりバッテリ温度を適正温度まで冷却できかつ適
正温度を維持できる。
【００２７】第６のこの発明によれば、ラジエータファ
ンの動作速度をバッテリ温度に依存させて変化させてい
るのでラジエータファンを作動させる際のエネルギー損
失を低減でき、ラジエータファンモータからの発熱も抑
制できる。
【００２８】第７のこの発明によれば、バッテリ温度が
低温になった場合、ヒータによる加熱が行われるのでバ
ッテリ温度を適正温度まで上げられかつ適正温度を維持
できる。
【００２９】第８のこの発明によれば、ヒータによる加
熱の際、時限手段を設けたので、加熱できない状況下で
もエネルギー損失を抑制できる。
【００３０】第９のこの発明によれば、ヒータによる加
熱時に温度が上昇し過ぎた場合、ヒータを切るようにし
ているので、加熱し過ぎを防止できる。
【００３１】第１０および第１１のこの発明によれば、
充電中に加熱・冷却装置を作動させるようにしているの
で、バッテリからの持ち出しではなく、外部の電力（充
電用電力）による加熱・冷却が可能であり、充電に適し
た温度範囲に維持でき、かつ充電容量を確保できる。
【００３２】第１２のこの発明によれば、バッテリ温度
の制御をラジエータ液温に基づいて行うことができる。
【００３３】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。
【００３４】図１は、この一実施例の構成を示してい
る。
【００３５】図１において、図示しない電気自動車のフ
ロントグリルの内側には、冷却手段としてのラジエータ
１１が配されている。このラジエータ１１の上流側に
は、クーラント等の温度調節用液体（以下、単に液体と
もいう。）１２を貯蔵する補充用の液体タンク１３が設
けられている。液体タンク１３はチューブを介して通路
１５ａと連通している。液体１２は、全体として通路１
５（１５ａ、１５ｂ、…）の中を通流し、主ポンプ１４
の動作時には、通路１５ａを通じてラジエータ１１内を
矢印ａ方向に流れる。
【００３６】ラジエータ１１の近くであって、下流側の
通路１５ｂには液温検出手段としての温度センサ１６が
配され、その下流側に主ポンプ１４が配されている。主
ポンプ１４はモータ駆動ポンプである。
【００３７】主ポンプ１４の下流側には、第１の分岐点
２１ａが設けられ、通路１５ｂは通路１５ｃと通路１５
ｄとに分かれる。
【００３８】通路１５ｄは走行用モータ２２を冷却する
熱交換通路（熱交換流体路）としてのジャケット２３を
通じ、サーモスタット弁２４を介して、通路１５ｅに連
通する。サーモスタット弁２４は、通路１５ｅ内の液体
温度が設定温度より低いときに通路１５ｄを閉塞して主
ポンプ１４の負荷を低減する。
【００３９】通路１５ｃの下流側には第２の分岐点２１
ｂが設けられ、通路１５ｃは通路１５ｆと通路１５ｇと
に分かれる。
【００４０】通路１５ｇは、高圧系・補機系の冷却用通
路であり、例えば、走行用モータ２２の駆動回路（通
常、ＰＤＵ： Power driving unit と称される。）３０
が配される。なお、駆動回路３０の下流側には液温検出
手段（温度検出器）としての温度センサ３１が配されて
いる。
【００４１】温度センサ３１の下流側には第３の分岐点
２１ｃが設けられ、通路１５ｇが通路１５ｈと通路１５
ｉとに分かれる。
【００４２】この第３の分岐点２１ｃにおいて、通路１
５ｇ側からの液体１２と通路１５ｉ側の液体１２とが合
流され、通路１５ｈ側に流れる。
【００４３】通路１５ｈの下流側には第４の分岐点２１
ｄが設けられ、通路１５ｈは通路１５ｅと通路１５ａに
連通する。
【００４４】前記通路１５ｆの下流側には、第５の分岐
点２１ｅが設けられ、通路１５ｊと通路１５ｋとに分け
られている。この第５の分岐点２１ｅの位置には、切替
制御弁としての切替電磁弁３２が配されている。弁本体
３２ａが突き出ている状態（図示の状態）においては、
通路１５ｆは閉塞され、通路１５ｊと通路１５ｋとが連
通する。また、弁本体３２ａが復帰している状態におい
ては、通路１５ｋが閉塞され、通路１５ｆと通路１５ｊ
とが連通する。以下、弁本体３２ａが突き出ている図示
の状態を閉状態、弁本体３２ａが復帰している状態を開
状態という。なお、切替電磁弁３２に電気信号（電流）
が供給されていない通常状態、いわゆる非励磁時の状態
において、切替電磁弁３２は閉状態（図示の状態）にな
っている。
【００４５】通路１５ｊの下流側には、バッテリ４１の
温度を調節する熱交換用通路（熱交換流体路）としての
ジャケット３３が設けられ、ジャケット３３の下流側の
通路１５ｌの下流側に設けられた第６の分岐点２１ｆで
通路１５ｌが通路１５ｍと通路１５ｉとに分かれる。な
お、ジャケット３３の下流側端に配されている要素バッ
テリ（組としてのバッテリ４１を構成する１個のバッテ
リの意）４１ａの側壁にバッテリ温度検出手段（バッテ
リ温度検出器）としての温度センサ４３が配されてい
る。ここで、バッテリ４１の温度検出手段は、異なる要
素バッテリ４１ａに複数個配してそれらの平均温度を検
出するようにしてもよい。
【００４６】このような構成のもとで、複数の要素バッ
テリ４１ａの電槽はジャケット３３内を流動するクーラ
ント等の液体１２により熱交換されるが、これらの複数
の要素バッテリ４１ａは破線で示すバッテリボックス４
９内に収納され、バッテリボックス４９の内壁部内であ
ってかつ要素バッテリ４１ａおよびジャケット３３の外
側周囲には断熱材（保温材）としてグラスウール等が貼
り付けられており、外気温によりバッテリ温度Ｔｂが影
響されにくい環境とされている。
【００４７】通路１５ｍの下流側にはモータ駆動ポンプ
である副ポンプ４４が配され、この副ポンプ４４が動作
しているとき、液体１２は、矢印ｂ方向に流れ、加温手
段（加熱手段）としての電熱ヒータ４５を通じて加温さ
れ、加温された液体１２の液温が液温検出手段としての
温度センサ４６により検出される。加温された液体１２
は、切替電磁弁３２が閉じているときに、通路１５ｋお
よび通路１５ｊを通じてジャケット３３に供給される。
【００４８】電熱ヒータ４５の一方の端子は直接に、他
方の端子は温度ヒューズ５２を介して接点箱（ジャンク
ションボックスともいわれる。）４７に接続される。コ
ンタクタ（接点）が内装される接点箱４７の制御端子は
温度制御手段としても機能するＥＣＵ５０に接続されて
いる。前記コンタクタはＥＣＵ５０により切り替えられ
る。
【００４９】ＥＣＵ５０は、例えば、マイクロコンピュ
ータで構成され、マイクロコンピュータは、周知のよう
に、中央処理装置（ＣＰＵ）に対応するマイクロプロセ
ッサ（ＭＰＵ）と、このマイクロプロセッサに接続され
る入出力装置としてのＡ／Ｄ変換回路やＤ／Ａ変換回
路、Ｉ／Ｏポート、システムプログラム等が書き込まれ
る読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、処理データを一時的
に保存等するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭであり、
書き込み読み出しメモリ）、時限手段としてのタイマ回
路および割り込み処理回路等を１チップに集積したＬＳ
Ｉデバイスとして提供される。なお、ＲＡＭは、以下に
説明する低圧バッテリによりバックアップされている。
【００５０】このＥＣＵ５０は、温度センサ１６、３
１、４３、４６に接続され、それらの温度（ラジエータ
出口液温Ｔｒｗ、ＰＤＵ出口液温Ｔｐｗ、バッテリ温度
Ｔｂ、ヒータ出口液温Ｔｈｗ）を取り込み、取り込んだ
温度に基づいて、ラジエータ１１を冷却するためのファ
ンモータ（ラジエータファンまたはＲ／Ｆともいう。）
５１、主ポンプ１４、切替電磁弁３２、接点箱４７、電
熱ヒータ４５および副ポンプ４４を駆動する等の制御動
作を行う。なお、ラジエータファン５１は、図１に示す
ように、ラジエータ１１に対向して配置されている。
【００５１】図２は、電源供給等の系統図を示してい
る。
【００５２】図２において、端子６１は、車載充電器
（図示していない）または外部充電器（図示していな
い）に接続され、外部ＡＣ電源（例えば、家庭のＡＣ電
源または充電スタンドのＡＣ電源）からそれら充電器を
通じて充電用電源が供給される端子である。
【００５３】充電器出力電流値Ｉｃｒが電流検出手段と
しての電流センサ６２により検出され、端子７１を通じ
てＥＣＵ５０でその値が把握される。
【００５４】電流センサ６２の出力側には、充電電流値
Ｉｃｈｇを検出する電流センサ７２を通じてバッテリ４
１のホット（＋）側が接続されている。バッテリ４１の
ホット側は、電流センサ７２、直流・直流変換器（ＤＣ
−ＤＣコンバータ）６４を通じて電圧値が＋１２Ｖ等の
低圧バッテリ６５に接続される。低圧バッテリ６５の電
圧は、ＥＣＵ５０等の電源（したがって、ＲＡＭのバッ
クアップ用電源）として各部に供給されるとともに、Ｅ
ＣＵ５０を通じてファンモータ５１、主ポンプ１４等の
電源として供給される。
【００５５】バッテリ４１のホット側は、さらに、電流
センサ７２、駆動回路３０を通じて３相の誘導電動機で
ある走行用モータ２２に接続される。駆動回路３０は、
３相インバータを有し、端子６７を通じて供給されるＥ
ＣＵ５０からの制御信号（デューティ信号）によりその
デューティが制御される。
【００５６】バッテリ４１のホット側は、さらにまた、
電流センサ７２、接点箱４７を通じて電熱ヒータ４５に
も接続される。接点箱４７中のコンタクタ（接点）４７
ａが閉状態にされることにより電熱ヒータ４５に高電圧
が供給され、電熱ヒータ４５が発熱状態（オン状態また
は動作状態ともいう。）になる。なお、接点箱４７中の
コンタクタ４７ａの開閉制御は、端子６８を通じて供給
されるＥＣＵ５０からの制御信号により行われる。
【００５７】電流センサ７２により検出された充電電流
値Ｉｃｈｇは、端子７３を通じてＥＣＵ５０に供給され
る。また、バッテリ４１には並列に電圧センサ７４が接
続され、バッテリ電圧Ｖｂが端子７５を通じてＥＣＵ５
０に供給される。なお、充電電流値Ｉｃｈｇを所定値に
保持することが、ＥＣＵ５０と図示していない充電器間
のフィードバック制御等により可能である。
【００５８】図３および図４は、図１例の動作説明に供
されるフローチャートである。なお、このフローチャー
トにおける判断制御主体はＥＣＵ５０である。
【００５９】図５は、図１例の動作説明に供される動作
モード表である。
【００６０】次に、上述の実施例の動作について図３〜
図５をも参照しながら詳しく説明する。
【００６１】まず、図示しないイグニッションスイッチ
のオン状態または走行用モータ２２の動作状態により、
走行中かどうかが判断される（ステップＳ１）。
【００６２】走行中である場合には、切替電磁弁３２が
閉状態（図１の状態）とされ、ラジエータ１１側の通路
１５ｆとバッテリ４１側の通路１５ｉとが閉塞状態とさ
れる。なお、上述したように、通常の場合、言い換えれ
ば、付勢されていない場合、切替電磁弁３２はバネの作
用により閉状態とされている。
【００６３】走行中である場合、ステップＳ２に示す走
行中制御モードの制御が行われる。このステップＳ２に
係る走行中の制御動作について、図５中、「走行中モー
ド」の欄を参照して説明する。このとき、副ポンプ４４
は、オフ状態とされ、したがって、バッテリ４１を囲む
ジャケット３３内の液体１２が流れていない状態を保持
している。電熱ヒータ４５もオフ状態になっている。
【００６４】走行中には、駆動回路３０を構成するＩＧ
ＢＴ等の電力用半導体素子が発熱し、これが、温度セン
サ３１でＰＤＵ出口液温Ｔｐｗとして検出され、このＰ
ＤＵ出口液温水温Ｔｐｗが４０℃以下では、主ポンプ１
４の吐き出し流量が２リットル／分とされ、ＰＤＵ出口
液温Ｔｐｗが４５℃以上では、冷却効果を強くするため
に、主ポンプ１４の吐き出し流量が１５リットル／分に
上げられる。ＰＤＵ出口液温Ｔｐｗが４０℃〜４５℃の
間では、流量が２リットル／分〜１５リットル／分の間
を連続的にデューティ制御されるようになっている。し
たがって、流量が１５リットル／分でのデューティは１
００％であり、２リットル／分では３０％デューティに
なっている。
【００６５】また、ラジエータ出口液温Ｔｒｗが５０℃
を超えたときには、ラジエータファン５１の風量が大
（ＨＩＧＨ：高速制御）とされ、その状態から温度が下
がり、ラジエータ出口液温Ｔｒｗが４５℃以下になった
ときにラジエータファン５１は停止される。この制御は
ヒステリシスを有するオンオフ制御になっている。
【００６６】このようなラジエータファン５１と主ポン
プ１４の制御により、走行中には必要に応じて走行用モ
ータ２２と駆動回路３０とが冷却される。なお、この走
行中制御のシステムの停止は図示していないイグニッシ
ョンスイッチのオフ状態の検知により行われる。システ
ムが停止したときには、ステップＳ３に進み、切替電磁
弁３２が閉状態（図１の状態）とされる処理が行われる
が、この場合には、閉状態が継続されるに過ぎない。そ
の後にステップＳ１にもどる。
【００６７】次に、走行中でない場合（ステップＳ１非
成立）には、充電中かどうかの検出が行われる（ステッ
プＳ４）。この判断は、基本的には、電流センサ６２
（図２参照）中を充電器出力電流値Ｉｃｒが流れている
かどうかにより行われる。なお、ＥＣＵ５０と図示しな
い車載充電器または外部充電器とが接続されているの
で、それらとの通信により充電状態であるかどうかの判
断を行ってもよい。
【００６８】走行中ではなく、充電中でもない場合（ス
テップＳ４非成立）、言い換えれば、駐車場等に単に駐
車している場合には、切替電磁弁３２が閉状態にされた
ままで（ステップＳ３）、バッテリ４１に対する温度制
御は行われない。
【００６９】ステップＳ４の判断が成立した場合、すな
わち、充電中である場合には、バッテリ温度Ｔｂが２０
℃以下かどうかが判断される（ステップＳ５）。バッテ
リ温度Ｔｂが２０℃以下の場合には、ステップＳ６以降
の停車（駐車）充電中の加温処理（加熱処理）が行われ
る。なお、バッテリ温度Ｔｂが２０℃以下のときに充電
した場合には、バッテリ４１の寿命が、２０℃以上で充
電した場合に比較して１／３程度になってしまうことが
分かっており、その上、バッテリ４１の容量も小さくな
り満充電での走行距離が２０％程度短くなってしまうと
いうことも分かっている。これらを回避するために、バ
ッテリ４１の加温制御を行う。
【００７０】また、ステップＳ６で４時間タイマを起動
するのは、このループの加温処理を４時間行うという意
味であり、この４時間で通常、バッテリ４１の満充電の
８０％の充電が可能になる。この４時間は、バッテリ４
１の仕様、充電電流の仕様によって適切な時間に変更さ
れる。
【００７１】バッテリ温度Ｔｂが２０℃以下での充電を
開始したとき（ステップＳ５成立、ステップＳ６非成
立）、まず、バッテリ温度Ｔｂが測定され、５０℃以上
であるかどうかが判断される（ステップＳ７）。バッテ
リ温度Ｔｂが５０℃以上であった場合には、バッテリ４
１を急速に冷却するため、走行中制御モードのステップ
Ｓ２と同様にラジエータファン５１が高速で回転される
（ステップＳ８）。そして、主ポンプ１４が１００％デ
ューティ制御される（ステップＳ９）。
【００７２】なお、ラジエータファン５１の動作と主ポ
ンプ１４のデューティ制御は、図５中、停車充電中モー
ド加温欄のラジエータファン５１の制御、主ポンプ１４
の制御に示すように、上述した走行中制御モードと同様
の制御動作が行われる。停車充電中にバッテリ温度Ｔｂ
が５０℃以上である場合とは、例えば、停車直後の場合
等である。バッテリ温度Ｔｂが５０℃以上であるとき
に、液体１２は冷却用液体として機能して走行用モータ
２２を冷やし、走行用モータ２２の出力低下等を防止す
る。また駆動回路３０も冷やして半導体素子等の熱破壊
を防止する。
【００７３】ステップＳ７の判断において、バッテリ温
度Ｔｂが４５℃未満（以降、フローチャート中の判断処
理ステップにおいて「／」の右側の数値はそのステップ
における否定（非成立）の閾値を表す。）である場合に
は、ラジエータファン５１を回転させるほど走行用モー
タ２２が熱くなっていないので、ラジエータファン５１
を停止させ（ステップＳ１０）、ＰＤＵ出口液温Ｔｐｗ
に基づく主ポンプ１４のデューティ制御のみを行う（ス
テップＳ９；図５中、停車充電中加温制御の主ポンプ１
４の欄参照）。
【００７４】次に、副ポンプ４４をオン状態にする（ス
テップＳ１１）。これにより、液体１２は、矢印ｂ方向
に環流する。すなわち、液体１２は、副ポンプ４４から
電熱ヒータ４５を通じ、通路１５ｋ、通路１５ｊを通じ
てジャケット３３を通流してバッテリ４１を加温し、ま
た、通路１５ｍを経て副ポンプ４４に至るルートで環流
する。
【００７５】そして、ヒータ出口液温Ｔｈｗが６０℃以
下であるかどうかが判断され（ステップＳ１２）、６０
℃以下に下がっていた場合には電熱ヒータ４５がオン状
態にされて（ステップＳ１３）液体１２が加温されるこ
とで、ジャケット３３を通じてバッテリ４１が加温され
る。なお、バッテリ温度Ｔｂは、ＥＣＵ５０で連続的に
監視されている。
【００７６】ステップＳ１２の判定において、液体１２
の温度、この場合、ヒータ出口液温Ｔｈｗが７０℃以上
の温度であった場合には（ステップＳ１２非成立）、こ
の温度によりバッテリ４１を十分に加温することができ
るので、電熱ヒータ４５をオフ状態にして（ステップＳ
２６）、バッテリ４１を加温する。
【００７７】次に、切替電磁弁３２を閉状態（この場合
には、閉状態の継続）にして（ステップＳ３）、ステッ
プＳ１〜ステップＳ１３の手順を繰り返し、充電時間が
４時間経過した時点（ステップＳ６成立）で、ラジエー
タファン５１がオン状態になっていた場合にはオフ状態
にし、また、主ポンプ１４もオフ状態にし、さらに、必
要に応じて副ポンプ４４もオフ状態にし、さらにまた電
熱ヒータ４５もオフ状態にする（ステップＳ１４）。な
お、必要に応じて、副ポンプ４４をオフ状態にするの
は、充電時間が４時間経過後比較的に小さい充電電流で
なお充電を継続する場合には、その副ポンプ４４をオン
状態にしておいた方がバッテリ４１のバッテリ温度Ｔｂ
の急速な低下を回避することができるからである。
【００７８】充電中において、主ポンプ１４、副ポンプ
４４等の電源は、バッテリ４１から供給されるのではな
く、図２に示すように、充電器出力電流値Ｉｃｒの一部
がＤＣ−ＤＣコンバータ６４を通じて供給される。バッ
テリ４１への充電を優先しているからである。電熱ヒー
タ４５への電源供給も同様の理由により充電器出力電流
値Ｉｃｒの一部が供給される。
【００７９】停車充電中・加温制御モードのシステム停
止条件は、バッテリ温度Ｔｂが２０℃を超える温度であ
ること（ステップＳ５成立）、または加温時間が４時間
に達した時（ステップＳ６成立）のいずれかの条件が成
立したときである。
【００８０】次に、充電中であって（ステップＳ４成
立）、バッテリ温度Ｔｂが２０℃を超える温度であった
場合には、バッテリ４１の冷却処理を行う。この場合、
まず、バッテリ温度Ｔｂが３５℃以上であるかどうかが
判断される（ステップＳ１５）。
【００８１】バッテリ温度Ｔｂが３５℃未満であった場
合には、さらにバッテリ温度Ｔｂが２８℃以下であるか
どうかが判断される（ステップＳ１６）。
【００８２】この判断が成立したときには、バッテリ温
度Ｔｂは、いわゆる常温、言い換えれば、充電制御の最
適温度範囲（２０℃＜Ｔｂ＜２８℃）に保持されている
ことになるので、ラジエータファン５１、主ポンプ１
４、副ポンプ４４、電熱ヒータ４５を全てオフ状態にす
るとともに、切替電磁弁３２も閉状態に保持して、バッ
テリ４１に対する充電制御を行う（ステップＳ２７）。
【００８３】なお、バッテリ４１に対する充電制御は、
バッテリ４１の容量をＣと仮定した場合に、例えば、充
電開始から４時間の間は０．２Ｃの充電電流値Ｉｃｈｇ
で充電を行い（０．８Ｃまで充電される）、その後４時
間の間は０．０５Ｃの充電電流値Ｉｃｈｇで満充電
（１．０Ｃまで充電されることになる。）までの充電を
行う２段階電流制御等により行えばよい。
【００８４】一方、ステップＳ１５の判断が成立した場
合、もしくはステップＳ１６の判断が成立しなかった場
合、すなわち、バッテリ温度Ｔｂが少なくとも２８℃を
超えている場合には、バッテリ４１を冷却する処理を行
う。このバッテリ４１の冷却処理はラジエータ１１を通
流する温度調節用液体１２により行うようになってい
る。
【００８５】そこで、まず、バッテリ温度Ｔｂが３０℃
を超えているかどうかを判定する（ステップＳ１７）。
【００８６】３０℃以下の場合には、液体１２が冷えて
いるので、ラジエータファン５１をオフ状態にする（ス
テップＳ１８）。
【００８７】その後、主ポンプ１４を１００％デューテ
ィ出力とし、言い換えれば、１５リットル／分の吐き出
し流量出力に設定し（ステップＳ１９）、副ポンプ４４
をオフ状態にする（ステップＳ２０）。
【００８８】さらに切替電磁弁３２を開状態にして（ス
テップＳ２１）、通路１５ｆと通路１５ｊとを連通し、
通路１５ｋと通路１５ｊ（１５ｆ）とを閉塞状態にす
る。そして、電熱ヒータ４５をオフ状態にする（ステッ
プＳ２２）。
【００８９】ステップＳ１８〜ステップＳ２１の処理に
より、ラジエータ１１を通じて熱交換され冷却された液
体１２が、通路１５ｂ、１５ｃ、１５ｆ、１５j を通じ
てジャケット３３に進入する。このジャケット３３の熱
交換作用によりバッテリ４１を冷却し、暖められた液体
１２が、通路１５ｌ、１５ｉ、１５ｈ、１５ａを経て再
びラジエータ１１に進入する。そして、ラジエータ１１
を通じて、かつラジエータファン５１が回転していると
きにはその作用にもより熱交換が行われて冷却される。
【００９０】このようにして冷却された液体１２によ
り、バッテリ４１を連続的に効率的に冷却することがで
きる。
【００９１】一方、ステップＳ１７の判定が成立した場
合、すなわち、バッテリ温度Ｔｂが少なくとも２８℃を
超えている場合であって、バッテリ４１を液体１２によ
り冷却しようとする場合、バッテリ温度Ｔｂが３０℃を
超えていた場合には、さらに、そのバッテリ温度Ｔｂが
５０℃を超えているかどうかの判定を行う（ステップＳ
２３）。
【００９２】バッテリ温度Ｔｂが５０℃以上の時には、
ラジエータファン５１の回転を高速状態にし（ステップ
Ｓ２４）、ラジエータ１１を大風量で冷やして液体１２
を冷却した後、ステップＳ１９以降の処理を行いバッテ
リ４１を冷却する。また、バッテリ温度Ｔｂが３０℃を
超えているが４０℃以下であった場合には、ラジエータ
ファン５１の回転を低速状態にし（ステップＳ２５）、
ラジエータ１１を比較的に小風量で冷やして、同様に、
液体１２を冷却した後、ステップＳ１９以降の処理を行
って、バッテリ４１を冷却する。
【００９３】停車充電中・冷却制御モードについて、さ
らに、図５を参照して説明する。
【００９４】ラジエータファン５１は、バッテリ温度Ｔ
ｂが４０℃〜５０℃の間の上昇過程では、低速（ＬＯ）
回転で動作し、５０℃を超えたときに高速（ＨＩ）回転
で動作する。５０℃〜４０℃の間の下降過程ではヒステ
リシスを有しており、高速回転で動作する。４０℃〜２
８℃間の下降過程では低速回転で動作する。２８℃以下
では、液体１２を冷却する必要がないので、ラジエータ
ファン５１は、停止する。そして、再び、上昇して、２
８℃〜３０℃の間では、ヒステリシスを有するオンオフ
制御により停止状態を維持し、３０℃を超えたときに再
び低速回転で動作する。
【００９５】主ポンプ１４は、この冷却制御モード中に
おいて、いわゆるフルデューティ（１００％デューテ
ィ）、この場合、１５リットル／分で動作する。副ポン
プ４４は、オフ状態に保持される。
【００９６】切替電磁弁３２は、バッテリ温度Ｔｂが３
５℃を超えている状態においては、開状態にされ、通路
１５ｋが閉塞され、通路１５ｆと通路１５ｊとが連通さ
れてラジエータ１１を通過した液体１２によりバッテリ
４１が冷却される。この状態からバッテリ温度Ｔｂが下
がり２８℃以下になったときには、バッテリ４１を冷却
する必要がないので、切替電磁弁３２は閉状態（図１に
示す状態）にされる。２８℃以下から上昇して３５℃ま
では閉状態が維持され、３５℃を超えたときに開状態に
される。電熱ヒータ４５は、オフ状態になっている。
【００９７】停車充電中・冷却制御モードのシステム停
止条件は、バッテリ温度Ｔｂが２８℃以下になったとき
である。
【００９８】なお、上述したバッテリ４１の温度制御に
おいては、基本的に、バッテリ温度Ｔｂが２０℃以下の
ときにはバッテリ４１を加温制御し、一方、バッテリ温
度Ｔｂが３５℃以上のときにはバッテリ４１を冷却制御
するように温度を設定しているが、この温度の設定は、
例えば、バッテリ４１が鉛バッテリである場合の推奨温
度範囲の一例であり、バッテリ４１の種類が変更された
場合、あるいはバッテリ４１のケース（電槽）の材質、
厚み等が変更された場合には、そのバッテリ４１に対し
て最適な温度設定範囲があることはもちろんである。す
なわち、温度の設定値は一例であって、目安であり、こ
の発明の趣旨を逸脱することなく、バッテリ４１の最適
充電温度範囲に適当に変更することができる。また、目
安であるので、温度について「以下」、「以上」、「未
満」、「超える」等も厳密な意味で用いているのではな
い。
【００９９】このように図１例によれば、バッテリ４１
の近くにジャケット３３を配し、このジャケット３３に
液体１２を供給してバッテリ４１の温度をラジエータ１
１、電熱ヒータ４５または自然冷却により調整し、充電
時におけるバッテリ４１の最適温度範囲内（例えば、２
０℃〜２８℃）でバッテリ４１の充電を行うように制御
することができる。充電時におけるバッテリ４１の温度
調節を強制温風または強制冷風により行っていた従来の
空冷技術に比較して熱伝達効率が高いので、確実に、前
記最適温度範囲を守ることができるとともに、消費電力
を１／３程度に低減できるという効果が得られる。
【０１００】また、上述の実施例によれば、ラジエータ
ファン５１の動作制御をバッテリ温度Ｔｂにより行って
いるが、これに限らず、ラジエータ出口液温Ｔｒｗをス
テップＳ７、ステップＳ１７およびステップＳ２３に用
いて動作を制御してもよい。この場合、図５中、停車充
電中であって、ラジエータファン５１の欄の線図におい
て横軸の符号ＴｂをＴｒｗに代えて考えればよい。
【０１０１】図６は、他の実施例の構成を示している。
なお、図６において、図１に示したものと対応するもの
には同一の符号または同一の符号の後ろに「Ａ」を付け
た符号を付けその詳細な説明を省略する。
【０１０２】図６例を考案した経過について説明する。
上述したように、ラジエータ１１は、走行中において走
行用モータ２２等を冷却するために車両前部のフロント
グリルの内側に配されている。走行中、ラジエータ１１
に対する空冷の効果を高めるためである。一方、バッテ
リ４１の温度調節は、停車（駐車）充電時に行うもので
あり、バッテリ４１は、車両の後ろ側にある。したがっ
て、バッテリ４１を車両の最前部にあるラジエータ１１
により冷却しようとするとラジエータ１１とバッテリ４
１間の液体１２を通流させるための配管（通路１５）が
長くなり、その配管の部分でも熱交換が発生して温度調
節の効率が低下する。
【０１０３】このような観点から走行用モータ２２を冷
却するためのラジエータ１１とは別にバッテリ４１を冷
却するための専用のラジエータ８１をバッテリ４１の近
くに設けた。このようにすれば、ラジエータは１個増加
するが、配管も短くなり、ラジエータ８１も小型のもの
でよくなり、そのラジエータ８１を冷却するためのラジ
エータファン８２も小型のものでよくなって、充電時に
ラジエータファン８２で消費する電力値も小さくするこ
とができる。
【０１０４】図６例の動作について説明する。
【０１０５】バッテリ４１を冷却しようとするときに
は、電熱ヒータ４５をオフ状態にする。また、切替電磁
弁３２Ａを図示の状態にして、通路１５ｎと通路１５ｏ
とを閉塞する。この状態において、副ポンプ４４を動作
させるとともに、バッテリ温度Ｔｂが高すぎるとき等に
必要に応じてラジエータファン８２を回転させることに
より、液体１２Ａを矢印ｃ方向に流してジャケット３３
の熱交換作用によりバッテリ４１を冷却する。
【０１０６】このバッテリ４１の強制冷却動作は、バッ
テリ温度Ｔｂが３５℃以上のときには無条件で行われ、
３５℃から下降して２８℃の間までは同様に強制冷却す
る。バッテリ温度Ｔｂが２８℃以下になった場合には、
ラジエータファン８２を停止し、かつ副ポンプ４４を停
止して（副ポンプ４４は、バッテリ温度Ｔｂとの関連で
動作させておいてもよい。）、自然冷却を行う。
【０１０７】バッテリ温度Ｔｂが２０℃（ヒステリシス
を有するオンオフ制御を行う場合には、１５℃）以下に
なったときには、バッテリ４１の加温を行う。
【０１０８】バッテリ４１を加温しようとするときに
は、電熱ヒータ４５をオン状態にする。また、切替電磁
弁３２Ａを開状態にして、通路１５ｎと通路１５ｏとを
連通させる。ラジエータファン８２は停止させる。
【０１０９】この状態において、副ポンプ４４を動作さ
せることにより、液体１２Ａを電熱ヒータ４５で加温
し、その加温された液体１２Ａをジャケット３３側へ流
してジャケット３３の熱交換作用によりバッテリ４１を
加温する。加温して、バッテリ温度Ｔｂが再び２０℃に
なったときには、切替電磁弁３２Ａを閉状態にもどし
て、上述の自然冷却制御（電熱ヒータ４５オフ、副ポン
プ４４停止、ラジエータファン８２停止）を３５℃の間
まで行う。３５℃になったときには、上述のバッテリ４
１の強制冷却動作を再び開始する。
【０１１０】なお、この発明は上述の実施例に限らずこ
の発明の要旨を逸脱することなく種々の構成を採り得る
ことはもちろんである。
【０１１１】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、電気自動車に搭載されているバッテリの近くに通路
（熱交換流体路）を配し、この通路に温度調節用液体
（熱交換流体）を供給してバッテリ自体の温度を調整し
ているので、バッテリの温度調節を行うために、温風や
冷風をバッテリに当てる従来の技術に比較して、バッテ
リの温度を効率よく調整することができるという効果が
達成される。さらに、具体的に説明すると、温度調節の
ための消費電力を従来の空冷・空加温技術に比較して小
さくすることができるという効果が達成される。
【０１１２】また、バッテリに温度調節用液体を供給し
ているので、外気温の変動に係わらず、例えば、充電時
におけるバッテリの推奨温度範囲内でバッテリの充電を
行うように容易に制御することができる。このようにす
れば、バッテリの寿命を縮めることがない。具体的に
は、高温下による電極のサルフェーションおよび正極の
腐食劣化がなくなり、バッテリの寿命が縮まることがな
い。
【０１１３】また、充電時におけるバッテリ容量の低下
がないので、一定の最長の走行距離を確保することがで
きるという効果も達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例の構成を示す結線図であ
る。
【図２】電源供給系統図である。
【図３】図１例の動作説明に供されるフローチャート
（１／２）である。
【図４】図１例の動作説明に供されるフローチャート
（２／２）である。
【図５】図１例の動作説明に供される表を表す線図であ
る。
【図６】この発明の他の実施例の構成を示す結線図であ
る。
【符号の説明】
１１、８１…ラジエータ １２、１２Ａ
…温度調節用液体 １４…主ポンプ １５…通路 １６、３１、４３、４６…温度センサ ２２…走行用
モータ ３３…ジャケット ４１…バッテ
リ ４４…副ポンプ ４５…電熱ヒ
ータ ４９…バッテリボックス ５０…ＥＣＵ Ｔｂ…バッテリ温度 Ｔｈｗ…ヒー
タ出口液温 Ｔｐｗ…ＰＤＵ出口液温 Ｔｒｗ…ラジ
エータ出口液温
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山藤 靖之 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 小沢 浩一郎 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】バッテリを動力源として電気モータを駆動
    する電気自動車の前記バッテリの温度を調節するバッテ
    リ温度調節装置において、 バッテリの電槽を複数個収納するバッテリボックスと、 このバッテリボックス内でかつ前記電槽に当接配置され
    た熱交換流体路と、 前記バッテリボックス外部に前記熱交換流体路の熱交換
    流体を加熱するヒータおよび冷却するラジエータと、 を設けたことを特徴とするバッテリ温度調節装置。
  2. 【請求項２】前記バッテリボックス内であって、かつ前
    記電槽と前記熱交換流体路の回りに保温材を配したこと
    を特徴とする請求項１記載のバッテリ温度調節装置。
  3. 【請求項３】前記バッテリボックス内の熱交換流体路と
    前記ヒータおよび前記ラジエータとの間に切替制御弁を
    設けたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の
    バッテリ温度調節装置。
  4. 【請求項４】前記切替制御弁は電磁弁であって、この電
    磁弁に電流を供給しないときに前記バッテリボックス内
    の熱交換流体路が前記ヒータと連通するように構成され
    ていることを特徴とする請求項３記載のバッテリ温度調
    節装置。
  5. 【請求項５】前記バッテリボックス内に配置されてバッ
    テリ温度を検出するバッテリ温度検出器と、 前記ラジエータに対向して配置されるラジエータファン
    と、 前記バッテリ温度が第１の所定温度以上となったとき
    に、前記バッテリボックス内の前記熱交換流体路と前記
    ラジエータとが連通するように前記切替制御弁を切り替
    えるとともに、前記ラジエータファンを作動させる冷却
    制御手段とを備えることを特徴とする請求項３記載のバ
    ッテリ温度調節装置。
  6. 【請求項６】前記冷却制御手段は、前記バッテリ温度に
    応じて前記ラジエータファンの動作速度を多段階に制御
    するラジエータファン制御手段を備えることを特徴とす
    る請求項５記載のバッテリ温度調節装置。
  7. 【請求項７】前記バッテリボックス内に配置されてバッ
    テリ温度を検出するバッテリ温度検出器と、 前記バッテリ温度が第２の所定温度以下のときに前記ヒ
    ータを動作させる加熱制御手段とを備えることを特徴と
    する請求項１、請求項３または請求項４記載のバッテリ
    温度調節装置。
  8. 【請求項８】前記加熱制御手段は、さらに、加熱制御時
    間を加熱制御開始時点から所定時間に制限する時限手段
    を備えることを特徴とする請求項７記載のバッテリ温度
    調節装置。
  9. 【請求項９】前記ヒータの下流側に配置されて前記熱交
    換流体の温度を検出する加熱流体温度検出器と、 前記加熱制御手段に配され、前記熱交換流体温度が第３
    の所定温度を超えたときに前記ヒータを停止させるヒー
    タ停止手段とを備えることを特徴とする請求項８記載の
    バッテリ温度調節装置。
  10. 【請求項１０】前記冷却制御手段は前記バッテリの充電
    中にのみ作動する作動制限手段を備えることを特徴とす
    る請求項５記載のバッテリ温度調節装置。
  11. 【請求項１１】前記加熱制御手段は前記バッテリの充電
    中にのみ作動する作動制限手段を備えることを特徴とす
    る請求項７記載のバッテリ温度調節装置。
  12. 【請求項１２】前記バッテリ温度検出器に代えて、前記
    ラジエータ近傍の熱交換流体の温度を検出するラジエー
    タ近傍流体温度検出器を用いることを特徴とする請求項
    ５または請求項６記載のバッテリ温度調節装置。
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