JPH08148189A - 電気自動車用バッテリの温度調節装置 - Google Patents

電気自動車用バッテリの温度調節装置

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JPH08148189A
JPH08148189A JP28799794A JP28799794A JPH08148189A JP H08148189 A JPH08148189 A JP H08148189A JP 28799794 A JP28799794 A JP 28799794A JP 28799794 A JP28799794 A JP 28799794A JP H08148189 A JPH08148189 A JP H08148189A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ペルチェ素子によってバッテリを少ない電流
で効果的に冷却する。 【構成】 常にバッテリ温度を測定して適正温度帯と比
較し、バッテリ温度が適正温度帯を超える高温状態にあ
ると判定する時には、ペルチェ素子の放熱フィンと接触
する外側を発熱させ、バッテリに密着する内側が吸熱す
る方向に電流を流すように電流の通電方向を切替制御
し、同時に冷却ファンを起動し、これによってバッテリ
の発熱をペルチェ素子で吸熱して放熱フィンから放熱さ
せ、バッテリ温度を下げる。逆にバッテリ温度が適正温
度帯に達しない低温状態にあると判定する時には、ペル
チェ素子のバッテリに密着する内側が発熱する方向に電
流を流すように電流の通電方向を切替制御し、これによ
ってバッテリをペルチェ素子の発熱によって加熱してバ
ッテリ温度を上昇させる。こうして、放熱効率の良いペ
ルチェ素子を利用して少ない電流でバッテリの温度調節
を効果的に行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電気自動車用バッテ
リの冷却、加熱の温度調節を自動的に行う電気自動車用
バッテリの温度調節装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気自動車に搭載されるバッテリは大型
のもので、放電時には発熱して高温に達するためにその
冷却を必要とし、また反対にバッテリの放電効率を良く
するためには室温程度の温度にバッテリ温度を保たなけ
ればならず、例えば冬季の始動時のようにバッテリ温度
が極端に下がっている時には加熱する必要がある。
【０００３】そこで従来では、図５に示すようにバッテ
リ収納部１上に収納されているバッテリ２に対してその
底部にヒーター３を設置し、また冷却ファン４をバッテ
リ収納部１に設置していた。そして、バッテリ温度が低
い時にはヒーター３に通電してバッテリ２を加熱し、逆
にバッテリ温度が高くなり過ぎれは、冷却ファン４を起
動して冷却風をバッテリ２の周囲に通流させて冷却する
ようにしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の電気自動車用バッテリの温度調節装置では、特に
バッテリを冷却する場合に冷却ファンからの空気によっ
て冷やすだけであるために熱効率が悪くて十分な冷却効
果が得られず、必要な冷却能力を実現するためには冷却
ファンに大容量のものを用いる必要があり、それだけ消
費電力が大きくなり、車載バッテリからその電力を得て
いるために電気自動車の航続走行距離を縮めてしまう問
題点があった。
【０００５】この発明はこのような従来の問題点に鑑み
てなされたもので、加熱冷却のためにペルチェ素子を利
用してバッテリの冷却を効率良く行えるようにした電気
自動車用バッテリの温度調節装置を提供することを目的
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の電気自
動車用バッテリの温度調節装置は、バッテリの温度を測
定する温度測定手段と、バッテリの適正温度帯を設定す
る温度帯設定手段と、温度測定手段が測定するバッテリ
温度を温度帯設定手段が設定する適正温度帯と比較する
温度比較手段と、バッテリに密着して取り付けられたペ
ルチェ素子と、ペルチェ素子の外側に取り付けられた放
熱フィンと、放熱フィンに空気を吹き付ける冷却ファン
と、ペルチェ素子に対して、冷却必要時に当該ペルチェ
素子の放熱フィンと接触する外側が発熱し、バッテリに
密着する内側が吸熱する方向に電流を流し、加熱必要時
に当該ペルチェ素子のバッテリと密着する内側が発熱
し、放熱フィンと接触する外側が吸熱する方向に電流を
流すように電流方向を切替えてバッテリに接続する電流
方向切替手段と、冷却ファンをバッテリに接続するファ
ン起動スイッチと、温度比較手段によってバッテリ温度
が適正温度帯を超える高温状態にあると判定する時に電
流方向切替手段に冷却必要時の電流が流れる方向に電流
方向を切替させると共にファン起動スイッチを投入し、
バッテリ温度が適正温度帯に達しない低温状態にあると
判定する時に電流方向切替手段に加熱必要時の電流が流
れる方向に電流方向を切替させる接続制御手段とを備え
たものである。
【０００７】請求項２の発明は、請求項１の電気自動車
用バッテリの温度調節装置において、温度比較手段が適
正温度帯とバッテリ温度との差の大きさを算出して出力
し、接続制御手段が適正温度帯とバッテリ温度との差の
大きさに応じて電流方向切替手段を通じて流れる電流を
可変制御するようにしたものである。
【０００８】
【作用】請求項１の発明の電気自動車用バッテリの温度
調節装置では、常にバッテリ温度を測定して適正温度帯
と比較し、バッテリ温度が適正温度帯を超える高温状態
にあると判定する時には、ペルチェ素子の放熱フィンと
接触する外側を発熱させ、バッテリに密着する内側が吸
熱する方向に電流を流すように電流の通電方向を切替制
御し、同時に冷却ファンを起動し、これによってバッテ
リの発熱をペルチェ素子で吸熱して放熱フィンから放熱
させ、バッテリ温度を下げるようにする。逆にバッテリ
温度が適正温度帯に達しない低温状態にあると判定する
時には、ペルチェ素子のバッテリに密着する内側が発熱
する方向に電流を流すように電流の通電方向を切替制御
し、これによってバッテリをペルチェ素子の発熱によっ
て加熱してバッテリ温度を上昇させる。
【０００９】こうして、ペルチェ素子を利用してヒータ
ーで加熱する場合に必要とされる電力と同じ程度の電力
でバッテリの加熱あるいは冷却を行い、バッテリの温度
調節を行う。
【００１０】請求項２の発明の電気自動車用バッテリの
温度調節装置では、バッテリ適正温度帯とバッテリ実温
度との差の大きさを求め、この差の大きさに応じて加熱
電流又は冷却電流制御を行うことにより、バッテリ温度
の調節を精度良く行う。
【００１１】
【実施例】以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説
する。図１は請求項１及び請求項２の発明の共通する実
施例の機械的な構成を示しており、図２は回路構成を示
している。まず機械的な構成について説明すると、図１
に示すように、車両の中央底部に形成されているバッテ
リ収納部１１にバッテリ２が収納、支持されており、各
バッテリ２の底面に密着するようにペルチェ素子伝熱板
１２が密着するように取り付けられている。この取付は
ネジ止め、接着、あるいは緊縛などの手段によって行
う。バッテリ収納部１の下部には冷却風の通流のための
ダクト部１３が形成されており、その入口には冷却ファ
ン１４が設置されている。
【００１２】ペルチェ素子伝熱板１２の構造は図３及び
図４に示すように、各バッテリ２の底部に内側が密着す
るように取り付けられ、外側に放熱フィン１５が取り付
けられていて、この放熱フィン１５がダクト部１３に露
出するように設定されている。
【００１３】ペルチェ素子伝熱板１２に対する電流方向
制御回路は図２に示す構成である。すなわち、電流方向
切替回路部１７と、バッテリ２に設けられている温度セ
ンサ１８からの温度信号によってバッテリ温度を検出
し、適正温度帯と比較することによってバッテリ冷却方
向、加熱方向の電流切替制御信号を生成するコントロー
ラ１９と、冷却ファン１４に対するスイッチングトラン
ジスタ２０と、電源２１（この電源２１にはバッテリ２
が利用される）から構成されている。
【００１４】さらに電流方向制御回路の電流方向切替回
路部１７はブリッジに組まれたトランジスタＴｒ１〜Ｔ
ｒ４から構成されている。またコントローラ１９は温度
センサ１８からの温度信号からバッテリ温度を検出する
バッテリ温度検出部１９ａと、検出されたバッテリ温度
を適正温度帯との関連で評価する高温検出部１９ｂ及び
低温検出部１９ｃから構成されている。
【００１５】次に、上記構成の電気自動車用バッテリの
温度調節装置の動作について説明する。図２の回路図に
示すように、温度センサ１８によってバッテリ液温度を
監視し、その検出信号をコントローラ１９に入力する。
コントローラ１９では、バッテリ温度検出部１９ａにお
いて温度信号からバッテリ温度Ｔｂを検出し、その検出
温度Ｔｂを高温検出部１９ｂ及び低温検出部１９ｃに与
え、ここであらかじめ設定されている適正温度帯［Ｔ
ｈ，Ｔｃ］に対してその上限温度Ｔｈを超えているか、
下限温度Ｔｃより低くないか、適正温度帯内にあるかを
判断する。
【００１６】いまバッテリ温度Ｔｂが高くて適正温度帯
の上限温度Ｔｈを超えている場合、バッテリを冷却する
必要があるので、高温検出部１９ｂにおいて（Ｔｂ−Ｔ
ｈ）の差の大きさに応じたデューティ比のゲート信号
２，３をトランジスタＴｒ２，Ｔｒ３に出力し、電流方
向切替回路部１７のトランジスタＴｒ２，Ｔｒ３のスイ
ッチングを行う。これによって、トランジスタＴｒ２，
Ｔｒ３がオンする時にペルチェ素子伝熱板１２に矢印Ｉ
ｃで示す方向にゲート信号２，３のデューティ比で定め
られる大きさの電流が流れる。これと同時に、高温検出
部１９ｂはファンオン信号５を出力し、これによってス
イッチングトランジスタ２０もオンして冷却ファン１４
が起動される。
【００１７】こうしてペルチェ素子伝熱板１２に冷却用
電流Ｉｃが流れ、冷却ファン２０が起動されると、図３
に示すように、ペルチェ素子伝熱板１２はバッテリ２に
密着している内側が吸熱、放熱フィン１５が取り付けら
れている外側が発熱し、バッテリ２の熱を吸熱して放熱
フィン１５まで伝達し、ここで冷却ファン１４によって
ダクト部１３を通流するようになった空気に放熱し、各
バッテリ２を冷却することになる。
【００１８】逆に図２に示した回路図において、バッテ
リ温度Ｔｂが適正温度帯［Ｔｈ，Ｔｃ］に対してその下
限温度Ｔｃよりも低い場合、コントローラ１９の低温検
出部１９ｃが下限温度Ｔｃとバッテリ温度Ｔｂとの差の
大きさに応じたデューティ比のゲート信号１，４をトラ
ンジスタＴr1，Ｔｒ４に出力し、電流方向切替回路部１
７のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ４のスイッチングを行
う。これによって、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ４がオン
とする時にペルチェ素子伝熱板１２に矢印Ｉｈで示す方
向にゲート信号１，４のデューティ比で定められる大き
さの電流が流れる。
【００１９】こうしてペルチェ素子伝熱板１２に加熱用
電流Ｉｈが流れると、図４に示すように、ペルチェ素子
伝熱板１２はバッテリ２に密着している内側が発熱し、
放熱フィン１５が取り付けられている外側が吸熱し、こ
れによって各バッテリ２を加熱することになる。
【００２０】そしてコントローラ１９のバッテリ温度検
出部１９ａが検出するバッテリ温度Ｔｂが適正温度帯
［Ｔｈ，Ｔｃ］の範囲内であれば、高温検出部１９ｂも
低温検出部１９ｃもゲート信号を出力せず、バッテリ２
は加熱、冷却いずれも行われないことになる。
【００２１】このようにしてこの実施例の電気自動車用
バッテリの温度調節装置によれば、ペルチェ素子を利用
してそこに通流させる電流方向をバッテリ温度が高温時
には冷却する方向に、逆に低温時には加熱する方向に切
替える制御を行うようにしているので、放熱効果が高い
ペルチェ素子を用いてバッテリを冷却することができる
と共に、必要な場合には加熱することもでき、従来から
用いられてきた加熱用のヒータに使用する電流量と同じ
程度の電流量でバッテリの温度調節をすることができる
ようになる。
【００２２】なお、上記実施例では適正温度帯［Ｔｈ，
Ｔｃ］の上限温度Ｔｈとバッテリ温度Ｔｂとの差の大き
さ、また下限温度Ｔｃとバッテリ温度Ｔｂとの差の大き
さによって電流方向切替用のスイッチングトランジスタ
のゲート信号のデューティ比を制御し、流れる冷却用電
流Ｉｃや加熱用電流Ｉｈの大きさを可変制御するように
したが、これには特に限定されず、高温時、低温時それ
ぞれにおいて一定の電流を通流させる簡単な構成とする
こともできる。
【００２３】また、複数のバッテリそれぞれに対応して
コントローラ１９を設け、個別に温度調節する構成とす
ることもできる。
【００２４】
【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
常にバッテリ温度を測定して適正温度帯と比較し、バッ
テリ温度が適正温度帯を超える高温状態にあると判定す
る時には、ペルチェ素子の放熱フィンと接触する外側を
発熱させ、バッテリに密着する内側が吸熱する方向に電
流を流すように電流の通電方向を切替制御し、同時に冷
却ファンを起動し、これによってバッテリの発熱をペル
チェ素子で吸熱して放熱フィンから放熱させ、バッテリ
温度を下げるようにし、逆にバッテリ温度が適正温度帯
に達しない低温状態にあると判定する時には、ペルチェ
素子のバッテリに密着する内側が発熱する方向に電流を
流すように電流の通電方向を切替制御し、これによって
バッテリをペルチェ素子の発熱によって加熱してバッテ
リ温度を上昇させるようにしているので、放熱効率の良
いペルチェ素子を利用してバッテリの温度調節を行うこ
とができ、従来のように大容量の冷却ファンを用いなく
ても、ヒーターで加熱する場合に必要とされる電力と同
じ程度の電力でバッテリに対する加熱、冷却による温度
調節ができる。
【００２５】請求項２の発明によれば、バッテリ適正温
度帯とバッテリ実温度との差の大きさを求め、この差の
大きさに応じて加熱電流又は冷却電流制御を行うように
しているので、バッテリ温度の調節が精度良く行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例の機械的な構成を示す断面
図。
【図２】上記実施例の回路構成を示すブロック図。
【図３】上記実施例のバッテリ冷却動作を示す断面図。
【図４】上記実施例のバッテリ加熱動作を示す断面図。
【図５】従来例の機械的な構成を示す断面図。
【符号の説明】
２ バッテリ １１ バッテリ収納部 １２ ペルチェ素子伝熱板 １３ ダクト部 １４ 冷却ファン １５ 放熱フィン １７ 電流方向切替部 １８ 温度センサ １９ コントローラ ２０ スイッチングトランジスタ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 バッテリの温度を測定する温度測定手段
    と、 前記バッテリの適正温度帯を設定する温度帯設定手段
    と、 前記温度測定手段が測定するバッテリ温度を前記温度帯
    設定手段が設定する適正温度帯と比較する温度比較手段
    と、 前記バッテリに密着して取り付けられたペルチェ素子
    と、 前記ペルチェ素子の外側に取り付けられた放熱フィン
    と、 前記放熱フィンに空気を吹き付ける冷却ファンと、 前記ペルチェ素子に対して、冷却必要時に当該ペルチェ
    素子の前記放熱フィンと接触する外側が発熱し、前記バ
    ッテリに密着する内側が吸熱する方向に電流を流し、加
    熱必要時に当該ペルチェ素子の前記バッテリと密着する
    内側が発熱し、前記放熱フィンと接触する外側が吸熱す
    る方向に電流を流すように電流方向を切替えて前記バッ
    テリに接続する電流方向切替手段と、 前記冷却ファンを前記バッテリに接続するファン起動ス
    イッチと、 前記温度比較手段によってバッテリ温度が適正温度帯を
    超える高温状態にあると判定する時に前記電流方向切替
    手段に冷却必要時の電流が流れる方向に電流方向を切替
    させると共に前記ファン起動スイッチを投入し、バッテ
    リ温度が適正温度帯に達しない低温状態にあると判定す
    る時に前記電流方向切替手段に加熱必要時の電流が流れ
    る方向に電流方向を切替させる接続制御手段とを備えて
    成る電気自動車用バッテリの温度調節装置。
  2. 【請求項２】 前記温度比較手段が前記適正温度帯とバ
    ッテリ温度との差の大きさを算出して出力し、 前記接続制御手段が前記適正温度帯とバッテリ温度との
    差の大きさに応じて前記電流方向切替手段を通じて流れ
    る電流を可変制御することを特徴とする請求項１記載の
    電気自動車用バッテリの温度調節装置。
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