JPH11176487A - 電気自動車のバッテリ温度調整装置および調整方法 - Google Patents

電気自動車のバッテリ温度調整装置および調整方法

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JPH11176487A
JPH11176487A JP34037597A JP34037597A JPH11176487A JP H11176487 A JPH11176487 A JP H11176487A JP 34037597 A JP34037597 A JP 34037597A JP 34037597 A JP34037597 A JP 34037597A JP H11176487 A JPH11176487 A JP H11176487A
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JP
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temperature
vehicle
heat exchange
heat
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JP34037597A
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Masahiko Yasugadaira
雅彦 安ヶ平
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
日産自動車株式会社
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両に搭載されるバッテリの温度を調整可能
として、バッテリ性能の向上およびバッテリ寿命の向上
を図る。 【解決手段】 電気自動車の車体フロア下面に装着され
るバッテリケース5のバッテリ収容空間9には、複数の
バッテリセル3が収容される。バッテリ収容空間9相互
間には、供給される電流の向きによって発熱または吸熱
作用が発揮されるペルチェ素子17が、バッテリ収容空
間9の外表面に密着した状態で設けられている。バッテ
リセル3の温度を温度センサによって検出し、その温度
に応じてペルチェ素子17に流れる電流の向きを変え、
バッテリセル3を加熱または冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】この発明は、バッテリを走行
駆動源とする電気自動車のバッテリ温度調整装置および
調整方法に関する。

【0002】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、車両に搭
載されるバッテリの温度を調整可能として、バッテリ性
能の向上およびバッテリ寿命の向上を図ることを目的と
している。

【0003】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項1の発明は、車両に搭載される走行駆動源と
なるバッテリの温度を検出する温度検出手段と、電流が
供給されることによって温度変化し前記バッテリの温度
を熱伝達により変化させる熱交換素子と、前記温度検出
手段が検出する前記バッテリの温度に応じて前記熱交換
素子を温度変化させるよう動作する温度制御手段とを有
する構成としてある。

【0004】このような構成の電気自動車のバッテリ温
度調整装置によれば、温度検出手段が検出したバッテリ
の温度が、例えば電力消費によってある温度以上となっ
て高温化している場合には、温度制御手段は、熱交換素
子に対し電流を供給して温度を低下させるよう動作し、
温度低下した熱交換素子はバッテリを冷却する。

【0005】請求項2の発明は、請求項1の発明の構成
において、バッテリは、車体に装着されるバッテリケー
ス内に設けられたバッテリ収容空間の内面に密着した状
態で収容され、熱交換素子は、前記バッテリ収容空間の
外面側に装着されている。

【0006】上記構成によれば、熱交換素子の熱は、バ
ッテリ収容空間を形成する壁面を介してバッテリに効率
よく伝達される。

【0007】請求項3の発明は、請求項1の発明の構成
において、バッテリは複数設けられ、この複数のバッテ
リそれぞれに、温度検出手段および熱交換素子を設けて
ある。

【0008】上記構成によれば、複数のバッテリの温度
均一化が図れる。

【0009】請求項4の発明は、請求項1の発明の構成
において、熱交換素子は、供給される電流の向きによっ
て発熱または吸熱するペルチェ素子である。

【0010】上記構成によれば、ペルチェ素子は、一方
の端子が正極側となるように電流が供給されることで発
熱するとすれば、前記一方の端子が負極側となるように
電流が供給されることで吸熱する。

【0011】請求項5の発明は、車体に搭載される走行
駆動源となるバッテリの温度に応じて、熱交換素子に電
流を供給して発熱または吸熱させ、この発熱または吸熱
によって前記バッテリを加熱または冷却する。

【0012】上記バッテリ温度調整方法によれば、バッ
テリ温度が高い場合には熱交換素子を吸熱させてバッテ
リを冷却する一方、バッテリ温度が低い場合には熱交換
素子を発熱させてバッテリを加熱する。

【0013】請求項6の発明は、請求項5の発明のバッ
テリ温度調整方法において、バッテリを加熱する際の熱
交換素子の発熱は、前記バッテリを充電する際に使用す
る外部電源からの電流によってなされる。

【0014】上記バッテリ温度調整方法によれば、バッ
テリの電力を消費することなく、バッテリの加熱動作が
行える。

【0015】

【発明の効果】請求項1の発明によれば、熱交換素子に
よってバッテリの温度を調整可能であるので、バッテリ
の適温での使用が可能となり、バッテリ性能の向上およ
びバッテリ寿命の向上を図ることができる。

【0016】請求項2の発明によれば、熱交換素子の熱
は、バッテリ収容空間を形成する壁面を介してバッテリ
に効率よく伝達することができる。

【0017】請求項3の発明によれば、複数のバッテリ
の温度均一化が図れ、組電池としての性能および寿命を
向上させることができる。

【0018】請求項4の発明によれば、電力消費による
バッテリの高温化を抑制できるほか、寒冷地など周囲温
度が低い条件下でのバッテリの低温状態での使用を回避
することができる。

【0019】請求項5の発明によれば、バッテリ温度が
高い場合には熱交換素子を吸熱させてバッテリを冷却す
る一方、バッテリ温度が低い場合には熱交換素子を発熱
させてバッテリを加熱するので、電力消費によるバッテ
リの高温化を抑制できるとともに、寒冷地など周囲温度
が低い条件下でのバッテリの低温状態での使用を回避す
ることができる。

【0020】請求項6の発明によれば、バッテリの加熱
動作を行う際に、バッテリの電力が消費されないので、
1回の充電による車両の走行航続距離が短縮化すること
なく、バッテリ性能の向上及びバッテリ寿命の向上を達
成することができる。

【0021】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づき説明する。

【0022】図1は、この発明の実施の一形態を示す電
気自動車のバッテリ温度調整装置を備えたバッテリ保持
構造の分解斜視図で、図2は、この保持構造によってバ
ッテリが車体1に装着された状態を示す電気自動車の側
面図である。バッテリを構成する円筒状のバッテリセル
3を収容するバッテリケース5は、車体前後方向に延長
されたものが車幅方向に2個並列に配置された状態で、
車体1のフロア下面1aに、ブラケット7を介して装着
されている。車体1のモータルームR内には、上記バッ
テリセル3によって作動する走行駆動用のモータ4が設
置されている。

【0023】バッテリケース5は、アルミニウム製の押
し出し材で構成され、図2において車体前方側から見た
正面図である図3に示すように、バッテリセル3が収容
されるバッテリ収容空間9が上下2段に4個ずつ全部で
8個形成されている。これら各バッテリ収容空間9は、
車体前後方向に貫通している。

【0024】これらの各バッテリ収容空間9には、バッ
テリセル3が3個直列に接続された状態で収容される。
このため、8個のバッテリ収容空間9を備えた1個のバ
ッテリケース5には、24個のバッテリセル3が収容さ
れることになり、ここではバッテリケース5を2個を使
用しているので、車両全体では48個のバッテリセル3
を使用することになる。上記したバッテリセル3は、バ
ッテリ収容空間9の内面にほぼ密着した状態で収容され
る。

【0025】図3に示すように、バッテリケース5にお
けるバッテリ収容空間9の上部側および同下部側には、
車体前後方向に貫通する冷却風導入空間11および13
がそれぞれ形成されている。この冷却風導入空間11,
13に外気が導入されることで、バッテリセル3が冷却
される。

【0026】また、互いに隣接する4個のバッテリ収容
空間9相互間および、図3中で左右両端のバッテリ収容
空間9とバッテリケース5の側壁との間にも、車体前後
方向に貫通する貫通孔15が形成されている。そして、
この貫通孔15には、熱変換素子としてのペルチェ素子
17が、バッテリ収容空間9の外表面に密着した状態で
設けられている。このペルチェ素子17は、電圧印加に
より供給される電流の向きによって発熱または吸熱して
温度変化し、バッテリセル3を加熱または冷却して温度
変化させるもので、すべてのバッテリセル3を温度変化
させられるよう各バッテリセル3毎に設置されているも
のとする。図4は、このペルチェ素子17の配置位置を
示した平面図で、図5は同側面図である。

【0027】バッテリケース5の車体前後方向両端に
は、上下の冷却風導入空間11,13を除き、バッテリ
収容空間9および貫通孔15を密閉状に閉塞する端子カ
バー19が、ボルトなどによって固定装着されている。
この端子カバー19の内面には、バッテリセル3の端子
に押し付けられた状態で接触する図示しない端子板が設
けられている。この端子板は、1個のバッテリケース5
内に設けられた24個のバッテリセル3相互を電気的に
直列に接続するような形状に形成され、直列接続された
両最端部のものからは、図示していないが、リード線な
どによって外部に引き出される。

【0028】また、2個のバッテリケース5の車体後方
側の端部には、端子カバー19が装着された状態で排気
ダクト21が装着される。排気ダクト21の車体後部側
の上面には、上方に突出する膨出部21aが形成され、
この膨出部21aの内面の凹部には、前記冷却風導入空
間11,13に導入された外気を外部に排出するための
排気用ファン23が設けられている。

【0029】図6は、ペルチェ素子17を備えたバッテ
リ温度調整装置の電気回路図である。ペルチェ素子17
は、図中で下部側の一方の端部が第1のトランジスタ2
5のエミッタに接続され、第1のトランジスタ25のコ
レクタはバッテリセル3の正極側に接続され、ベースは
抵抗27を介して第1のコンパレータ29の出力端子に
接続されている。

【0030】ペルチェ素子17の図中で上部側の他方の
端部は、第2のトランジスタ31のエミッタに接続さ
れ、コレクタはバッテリセル3の正極側に接続され、ベ
ースは抵抗33を介して第2のコンパレータ35の出力
端子に接続されている。また、バッテリセル3の正極側
の端子は、抵抗37を介して第1,第2の各コンパレー
タ29,35の電源端子に接続されている。

【0031】第1,第2の各コンパレータ29,35の
正入力端子は、熱電対式バッテリ温度センサ39に接続
されている。このバッテリ温度センサ39は、バッテリ
セル3の温度を検出する温度検出手段を構成するもの
で、図1ないし図5では図示していないが、バッテリセ
ル3毎に設けられているものとする。第1,第2の各コ
ンパレータ29,35の負入力端子には基準電圧が供給
され、この基準電圧を安定化させるために、ツェナーダ
イオード41が設けられている。

【0032】上記第1のコンパレータ29は、バッテリ
温度センサ39が検出したバッテリセル3の温度が、第
1の所定値以上と高い場合に、信号出力して第1のトラ
ンジスタ25を導通させる。このときバッテリセル3か
ら供給される電流は、実線矢印で示すように、第1のト
ランジスタ25を経てペルチェ素子17に向かう方向に
流れる。このときのペルチェ素子17は、吸熱作用を発
揮するものとする。

【0033】一方、第2のコンパレータ35は、バッテ
リ温度センサ39が検出したバッテリセル3の温度が、
前記第1の所定値より低い第2の所定値以下と低い場合
に、信号出力して第2のトランジスタ31を導通させ
る。このときバッテリセル3から供給される電流は、破
線矢印で示すように、第2のトランジスタ31を経てペ
ルチェ素子17に向かう方向に流れる。このときのペル
チェ素子17は、発熱作用を発揮するものとする。

【0034】ペルチェ素子17の発熱または吸熱によ
り、バッテリセル3はバッテリ収容空間9の壁面を介し
て加熱または冷却されることになるので、上記第1,第
2の各コンパレータ29,35および第1,第2の各ト
ランジスタ25,31は、バッテリ温度センサ39が検
出するバッテリセル3の温度に応じてペルチェ素子17
を温度変化させるよう動作する温度制御手段を構成する
ことになる。

【0035】上記のように構成された電気自動車のバッ
テリ温度調整装置において、バッテリセル3が、電力消
費によって温度上昇し、温度上昇したバッテリセル3
は、冷却風導入空間11,13に外気が導入されること
で冷却されるが、それでもまだバッテリ温度が高く第1
の所定値以上の場合には、バッテリ温度センサ39がこ
れを検出して第1のコンパレータ29が第1のトランジ
スタ25を導通させ、これにより電流は実線矢印のよう
に流れてペルチェ素子17は吸熱作用を発揮し、バッテ
リセル3を冷却する。

【0036】一方、特に寒冷地など周囲温度が低い場合
に、バッテリセル3は、温度低下し、この温度低下をバ
ッテリ温度センサ39が検出して第2の所定値以下と低
くなった場合には、バッテリ温度センサ39がこれを検
出して第2のコンパレータ35が第2のトランジスタ3
1を導通させ、これにより電流は破線矢印のように流れ
てペルチェ素子17は発熱作用を発揮し、バッテリセル
3を加熱する。

【0037】このように、バッテリセル3は、冷却ある
いは加熱されることで適温での使用が可能となり、性能
および寿命が向上するものとなる。なお、寒冷地等でバ
ッテリを充電する場合にバッテリセル3を加熱する際に
は、二重線の矢印で示すように、バッテリセル3を充電
する際の充電電流を利用することで、バッテリセル3の
電力を消費させずに済むので、車両の走行航続距離を低
下させることなく、バッテリセル3の性能および寿命の
向上が達成される。

【0038】また、複数のバッテリセル3それぞれにペ
ルチェ素子17を設けてあるので、各バッテリセル3に
ついて温度の均一化が図れ、組電池としての性能および
寿命が向上するものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図1】この発明の実施の一形態を示す電気自動車のバ
ッテリ温度調整装置を備えたバッテリ保持構造の分解斜
視図である。

【図2】図1の保持構造によってバッテリが車体に装着
された状態を示す電気自動車の側面図である。

【図3】図2で使用されるバッテリケースの車体前方側
から見た正面図である。

【図4】バッテリケースに装着されるペルチェ素子の配
置位置を示した平面図である。

【図5】バッテリケースに装着されるペルチェ素子の配
置位置を示した側面図である。

【図6】ペルチェ素子を備えたバッテリ温度調整装置の
電気回路図である。

【符号の説明】

3 バッテリセル(バッテリ) 5 バッテリケース 9 バッテリ収容空間 17 ペルチェ素子(熱交換素子) 25 第1のトランジスタ(温度制御手段) 29 第1のコンパレータ(温度制御手段) 31 第2のトランジスタ(温度制御手段) 35 第2のコンパレータ(温度制御手段) 39 バッテリ温度センサ(温度検出手段)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両に搭載される走行駆動源となるバッ
    テリの温度を検出する温度検出手段と、電流が供給され
    ることによって温度変化し前記バッテリの温度を熱伝達
    により変化させる熱交換素子と、前記温度検出手段が検
    出する前記バッテリの温度に応じて前記熱交換素子を温
    度変化させるよう動作する温度制御手段とを有すること
    を特徴とする電気自動車のバッテリ温度調整装置。
  2. 【請求項2】 バッテリは、車体に装着されるバッテリ
    ケース内に設けられたバッテリ収容空間の内面に密着し
    た状態で収容され、熱交換素子は、前記バッテリ収容空
    間の外面側に装着されていることを特徴とする請求項1
    記載の電気自動車のバッテリ温度調整装置。
  3. 【請求項3】 バッテリは複数設けられ、この複数のバ
    ッテリそれぞれに、温度検出手段および熱交換素子を設
    けたことを特徴とする請求項1記載の電気自動車のバッ
    テリ温度調整装置。
  4. 【請求項4】 熱交換素子は、供給される電流の向きに
    よって発熱または吸熱するペルチェ素子であることを特
    徴とする請求項1記載の電気自動車のバッテリ温度調整
    装置。
  5. 【請求項5】 車体に搭載される走行駆動源となるバッ
    テリの温度に応じて、熱交換素子に電流を供給して発熱
    または吸熱させ、この発熱または吸熱によって前記バッ
    テリを加熱または冷却することを特徴とする電気自動車
    のバッテリ温度調整方法。
  6. 【請求項6】 バッテリを加熱する際の熱交換素子の発
    熱は、前記バッテリを充電する際に使用する外部電源か
    らの電流によってなされることを特徴とする請求項5記
    載の電気自動車のバッテリ温度調整方法。
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