JPWO2015050226A1 - バッテリ温調装置 - Google Patents
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Abstract
レイアウトスペースを増大させることなく、バッテリパックケース外部へ凝縮水を排出することができる。
バッテリ温調装置は、バッテリスタック(2)と、バッテリ温度を検出する温度センサ(T)と、バッテリ温度を調整するバッテリ温調手段と、を収納するバッテリパックケース(1)を備える。このバッテリ温調装置において、バッテリパックケース(1)は、バッテリパックケース(1)内部から外部への気体の通過を許容する通気部(17)を有する。バッテリ温調手段は、エバポレータ(32)と、エバポレータ(32)にて発生した凝縮水を貯める凝縮水貯水部(33)と、エバポレータ(32)及び凝縮水貯水部(33)近傍の空気を送風してバッテリパックケース(1)内に循環させるブロアファン(35)と、を有して構成される。バッテリ温調手段は、バッテリ温度が第1設定温度より高い場合にバッテリ冷却を実施後、所定のタイミングで、バッテリ温度に関わらず、ブロアファン(35)のみを駆動する。
バッテリ温調装置は、バッテリスタック(2)と、バッテリ温度を検出する温度センサ(T)と、バッテリ温度を調整するバッテリ温調手段と、を収納するバッテリパックケース(1)を備える。このバッテリ温調装置において、バッテリパックケース(1)は、バッテリパックケース(1)内部から外部への気体の通過を許容する通気部(17)を有する。バッテリ温調手段は、エバポレータ(32)と、エバポレータ(32)にて発生した凝縮水を貯める凝縮水貯水部(33)と、エバポレータ(32)及び凝縮水貯水部(33)近傍の空気を送風してバッテリパックケース(1)内に循環させるブロアファン(35)と、を有して構成される。バッテリ温調手段は、バッテリ温度が第1設定温度より高い場合にバッテリ冷却を実施後、所定のタイミングで、バッテリ温度に関わらず、ブロアファン(35)のみを駆動する。
Description
本発明は、バッテリパックケース内に発生する凝縮水を外部へ排出するバッテリ温調装置に関する。
車載用バッテリの冷却装置において、バッテリを冷却する際に冷却ユニットで生じた結露水(凝縮水)をバッテリケース外部へ排出するために、プラグ部材を有する開閉機構を設けたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、従来の車載用バッテリの冷却装置にあっては、冷却ユニットに開閉機構を設けた場合、プラグ部材等の開閉のための部品が必要となるため、レイアウトスペースが増大してしまう、という問題があった。
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、レイアウトスペースを増大させることなく、バッテリパックケース外部へ凝縮水を排出することができるバッテリ温調装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明のバッテリ温調装置は、バッテリモジュールと、前記バッテリモジュールの温度を検出する温度検出手段と、前記バッテリモジュールの温度を調整するバッテリ温調手段と、前記バッテリモジュール及び前記バッテリ温調手段を収納するバッテリパックケースと、を備えている。
このバッテリ温調装置において、前記バッテリパックケースは、該バッテリパックケース内部から外部への気体の通過を許容する通気部を有している。
前記バッテリ温調手段は、通過する空気を冷却する冷却用熱交換器と、前記冷却用熱交換器にて発生した凝縮水を貯める凝縮水貯水部と、前記冷却用熱交換器及び前記凝縮水貯水部近傍の空気を送風して前記バッテリパックケース内に循環させる送風手段と、を有して構成されている。
また、前記バッテリ温調手段は、前記温度検出手段によって検出されたバッテリモジュールの温度が予め定められた所定温度より高い場合は、前記冷却用熱交換器によって通過する空気を冷却すると共に、前記送風手段を駆動してバッテリモジュールの冷却を実施する。さらに、前記バッテリ温調手段は、該バッテリモジュールの冷却の実施が終了した後の所定のタイミングで、前記温度検出手段によって検出されるバッテリモジュールの温度に関わらず、前記送風手段のみを駆動する。
このバッテリ温調装置において、前記バッテリパックケースは、該バッテリパックケース内部から外部への気体の通過を許容する通気部を有している。
前記バッテリ温調手段は、通過する空気を冷却する冷却用熱交換器と、前記冷却用熱交換器にて発生した凝縮水を貯める凝縮水貯水部と、前記冷却用熱交換器及び前記凝縮水貯水部近傍の空気を送風して前記バッテリパックケース内に循環させる送風手段と、を有して構成されている。
また、前記バッテリ温調手段は、前記温度検出手段によって検出されたバッテリモジュールの温度が予め定められた所定温度より高い場合は、前記冷却用熱交換器によって通過する空気を冷却すると共に、前記送風手段を駆動してバッテリモジュールの冷却を実施する。さらに、前記バッテリ温調手段は、該バッテリモジュールの冷却の実施が終了した後の所定のタイミングで、前記温度検出手段によって検出されるバッテリモジュールの温度に関わらず、前記送風手段のみを駆動する。
よって、バッテリパックケースは通気部を有し、バッテリ温調手段により、バッテリモジュールの冷却の実施が終了した後の所定のタイミングで、温度検出手段によって検出されるバッテリモジュールの温度に関わらず、送風手段のみが駆動される。
すなわち、バッテリ温調装置において、バッテリ冷却(バッテリモジュールの冷却)の実施により、冷却用熱交換器にて凝縮水が発生し、この凝縮水は、バッテリ冷却実施後、凝縮水貯水部に貯められ、周囲空気との水蒸気分圧差に応じて蒸発していく。
所定のタイミングであるこの凝縮水の蒸発中に、冷却用熱交換器による冷却を行わずに送風手段のみを駆動させるので、バッテリパックケース内は強制対流状態となり、冷却用熱交換器及び凝縮水貯水部近傍に局所的に発生した水蒸気(空気)がバッテリパックケース内へ拡散される。このため、バッテリパックケース内の水蒸気分圧は、冷却用熱交換器及び凝縮水貯水部近傍から通気部までの勾配が緩やかになり、通気部近傍の水蒸気分圧が、送風手段を駆動させない場合の通気部近傍の水蒸気分圧よりも大きくなる。
したがって、通気部からバッテリパックケース外部へ水蒸気になった凝縮水の排出を効率よく行うことができる。
この結果、付加的な駆動部品等を追加しないことでレイアウトスペースを増大させることなく、バッテリパックケース外部へ凝縮水を排出することができる。
すなわち、バッテリ温調装置において、バッテリ冷却(バッテリモジュールの冷却)の実施により、冷却用熱交換器にて凝縮水が発生し、この凝縮水は、バッテリ冷却実施後、凝縮水貯水部に貯められ、周囲空気との水蒸気分圧差に応じて蒸発していく。
所定のタイミングであるこの凝縮水の蒸発中に、冷却用熱交換器による冷却を行わずに送風手段のみを駆動させるので、バッテリパックケース内は強制対流状態となり、冷却用熱交換器及び凝縮水貯水部近傍に局所的に発生した水蒸気(空気)がバッテリパックケース内へ拡散される。このため、バッテリパックケース内の水蒸気分圧は、冷却用熱交換器及び凝縮水貯水部近傍から通気部までの勾配が緩やかになり、通気部近傍の水蒸気分圧が、送風手段を駆動させない場合の通気部近傍の水蒸気分圧よりも大きくなる。
したがって、通気部からバッテリパックケース外部へ水蒸気になった凝縮水の排出を効率よく行うことができる。
この結果、付加的な駆動部品等を追加しないことでレイアウトスペースを増大させることなく、バッテリパックケース外部へ凝縮水を排出することができる。
以下、本発明のバッテリ温調装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例1に基づいて説明する。
まず、構成を説明する。
実施例1のバッテリ温調装置における構成を、「バッテリパックBPの車載構成」、「バッテリパックBPの全体詳細構成」、「バッテリ温調装置の詳細構成」、「制御システム構成」に分けて説明する。
実施例1のバッテリ温調装置における構成を、「バッテリパックBPの車載構成」、「バッテリパックBPの全体詳細構成」、「バッテリ温調装置の詳細構成」、「制御システム構成」に分けて説明する。
[バッテリパックBPの車載構成]
図1及び図2は、実施例1のバッテリ温調装置を採用したバッテリパックBPが搭載された電気自動車を示す。以下、図1及び図2に基づき、バッテリパックBPの車載構成を説明する。
図1及び図2は、実施例1のバッテリ温調装置を採用したバッテリパックBPが搭載された電気自動車を示す。以下、図1及び図2に基づき、バッテリパックBPの車載構成を説明する。
前記バッテリパックBPは、図1に示すように、フロアパネル100の下部である床下のホイールベース中央部位置に配置される。フロアパネル100は、モータルーム101と車室102を画成するダッシュパネル104との接続位置から車両後端位置まで設けられ、車両前方から車両後方までのフロア面凹凸を抑えたフラット形状としている。車室102には、インストルメントパネル105と、センターコンソールボックス106と、エアコンユニット107と、乗員シート108と、を有する。なお、車両前方のモータルーム101には、エアコンユニット107で用いる冷媒を圧縮するエアコンコンプレッサ103が配置される。
前記バッテリパックBPは、図2に示すように、車体強度部材である車体メンバに対して8点支持される。車体メンバは、車両前後方向に延びる一対のサイドメンバ109,109と、一対のサイドメンバ109,109を車幅方向に連結する複数のクロスメンバ110,110,…と、を有して構成される。バッテリパックBPの両側は、一対の第1サイドメンバ支持点S1,S1と一対の第1クロスメンバ支持点C1,C1と一対の第2サイドメンバ支持点S2,S2により6点支持される。バッテリパックBPの後側は、一対の第2クロスメンバ支持点C2,C2により2点支持されている。
前記バッテリパックBP(強電バッテリ)は、図1に示すように、ダッシュパネル104に沿って車両前後方向に配索した充放電ハーネス111を介し、モータルーム101に配置されている強電モジュール112(DC/DCコンバータ+充電器+12Vバッテリ)と接続される。なお、12Vバッテリには、車両起動中、DC/DCコンバータを介して、前記バッテリパックBP(強電バッテリ)から電力が供給される。このモータルーム101には、強電モジュール112以外に、インバータ113と、モータ駆動ユニット114(走行用モータ+減速ギヤ+デファレンシャルギヤ)と、を有する。モータ駆動ユニット114の走行用モータは交流モータであって、バッテリパックBP(バッテリパックBP内部のバッテリスタック2)から出力される直流電力がインバータ113によって交流電力に変換されて供給されることで駆動する。また、車両前面位置には、充電ポートリッドを有する充電ポート115が設けられ、充電ポート115は、充電ハーネス117により強電モジュール112に接続される。充電ポート115は車外の電源である充電スタンド118(外部電源)に接続した充電ガン119(充電コネクタ)が接続及び切断可能に構成され、充電ポート115に充電ガン119が接続されることによって、後述するバッテリパックBP内部のバッテリスタック2と充電スタンド118とが電気的に接続して、バッテリスタック2が充電スタンド118から出力(供給)される電力で充電(急速充電もしくは普通充電)可能となっている。なお、充電ガン119の充電ポート115の接続/切断は、車両の使用者が充電ガン119を充電ポート115に挿抜することによって行われる。
前記バッテリパックBPは、図外のCANケーブル等の双方向通信線を介し、統合コントローラ120と接続されるとともに、インストルメントパネル105内に配置されているエアコンユニット107を備えた車載空調システムと接続される。すなわち、バッテリ放電制御(力行制御)やバッテリ充電制御(急速充電制御・普通充電制御・回生制御)等が行われるとともに、バッテリパックBPの内部温度(バッテリ温度)が、冷風及び温風による温調風によって管理制御される。
[バッテリパックBPの全体詳細構成]
図3及び図4は、実施例1のバッテリ温調装置を採用したバッテリパックBPの詳細を示す。以下、図3及び図4に基づき、バッテリパックBPの全体詳細構成を説明する。
図3及び図4は、実施例1のバッテリ温調装置を採用したバッテリパックBPの詳細を示す。以下、図3及び図4に基づき、バッテリパックBPの全体詳細構成を説明する。
実施例1のバッテリパックBPは、図3及び図4に示すように、バッテリパックケース1と、バッテリスタック2と、温調ユニット3と、サービス・ディスコネクト・スイッチ4(強電遮断スイッチ:以下、「SDスイッチ」という。)と、ジャンクションボックス5と、リチウムイオン・バッテリ・コントローラ6(以下、「LBコントローラ」という。)と、を備えていている。
前記バッテリパックケース1は、図3及び図4に示すように、バッテリパックロアフレーム11とバッテリパックアッパーカバー12の2部品によって構成される。そして、バッテリパックロアフレーム11とバッテリパックアッパーカバー12の外周縁に沿って連続する環状のシール部材を介装し、2部品をボルト締結により固定することで、外部からの水の浸入を阻止可能な水密構造とされている。
前記バッテリパックロアフレーム11は、図4に示すように、車体メンバに対し支持固定されるフレーム部材である。このバッテリパックロアフレーム11には、バッテリスタック2や他のパック構成要素3,4,5,6を搭載する方形凹部空間を有する。このバッテリパックロアフレーム11のフレーム前端縁には、冷媒管コネクタ端子13と充放電コネクタ端子14と強電コネクタ端子15(車室内空調用)と弱電コネクタ端子16とが取り付けられている。
前記バッテリパックアッパーカバー12は、図3に示すように、バッテリパックロアフレーム11を水密状態で覆うカバー部材である。このバッテリパックアッパーカバー12には、バッテリパックロアフレーム11に搭載される各パック構成要素2,3,4,5,6のうち、特にバッテリスタック2の凹凸高さ形状に対応した凹凸段差面形状によるカバー面を有する。
また、バッテリパックアッパーカバー12は、図3に示すように、バッテリパックケース1内の空気(凝縮水の水蒸気を含む。)を、バッテリパックケース1外部へ排出するための2つの通気部17を有している。通気部17は、バッテリパックケース1内部から外部への気体の通過を許容すると共に、バッテリパックケース1外部から内部への液体の通過を防止する様に構成されていることが望ましい。例えば、ゴアテックス(登録商標)等の気体の通過を許容すると共に液体の通過を阻止する素材(膜)を用いて、構成することが考えられる。
また、バッテリパックアッパーカバー12は、図3に示すように、バッテリパックケース1内の空気(凝縮水の水蒸気を含む。)を、バッテリパックケース1外部へ排出するための2つの通気部17を有している。通気部17は、バッテリパックケース1内部から外部への気体の通過を許容すると共に、バッテリパックケース1外部から内部への液体の通過を防止する様に構成されていることが望ましい。例えば、ゴアテックス(登録商標)等の気体の通過を許容すると共に液体の通過を阻止する素材(膜)を用いて、構成することが考えられる。
前記バッテリスタック2(=バッテリモジュール群)は、図4に示すように、バッテリパックロアフレーム11に搭載され、第1バッテリスタック21と第2バッテリスタック22と第3バッテリスタック23との3分割スタックにより構成される。各バッテリスタック21,22,23は、二次電池(リチウムイオンバッテリ等)による略直方体形状のバッテリモジュール(=バッテリ単位)を構成単位とし、複数個のバッテリモジュールを短辺方向に積み重ねた積層体構造である。各バッテリスタック21,22,23の詳しい構成は、下記の通りである。
前記第1バッテリスタック21は、図4に示すように、バッテリパックロアフレーム11のうち車両後部領域に搭載される。この第1バッテリスタック21は、複数個のバッテリモジュールを短辺方向に積み重ねたものを用意しておき、バッテリモジュールの積み重ね方向と車幅方向を一致させて搭載する縦積み(例えば、20枚縦積み)により構成している。
前記第2バッテリスタック22と前記第3バッテリスタック23のそれぞれは、図4に示すように、バッテリパックロアフレーム11のうち、第1バッテリスタック21より前側の車両中央部領域に車幅方向に左右分かれて一対搭載される。この第2バッテリスタック22と第3バッテリスタック23は、全く同じパターンによる平積み構成としている。すなわち、複数枚(例えば、4枚と5枚)のバッテリモジュールを短辺方向に積み重ねたものを複数個(例えば、4枚積みを1組、5枚積みを2組)用意しておく。そして、バッテリモジュールの積み重ね方向と車両上下方向を一致させた平積み状態としたものを、例えば、車両後方から車両前方に向かって順に4枚平積み・5枚平積み・5枚平積みというように、車両前後方向に整列させることで構成している。第2バッテリスタック22は、図4に示すように、前側バッテリスタック部22a,22bと、前側バッテリスタック部22a,22bより高さ寸法がさらに1枚分低い後側バッテリスタック部22cと、を有する。第3バッテリスタック23は、図4に示すように、前側バッテリスタック部23a,23bと、前側バッテリスタック部23a,23bより高さ寸法がさらに1枚分低い後側バッテリスタック部23cと、を有する。
前記温調ユニット3は、図4に示すように、バッテリパックロアフレーム11のうち車両前側空間の右側領域に配置され、バッテリパックBPの後述する配風ダクト9に温調風(冷風、温風)を送風する。
前記SDスイッチ4は、図3及び図4に示すように、バッテリパックロアフレーム11のうち車両前側空間の中央部領域に配置され、手動操作によりバッテリ強電回路を機械的に遮断するスイッチである。バッテリ強電回路は、内部バスバーを備えた各バッテリスタック21,22,23と、ジャンクションボックス5と、SDスイッチ4と、を互いにバスバーを介して接続することで形成される。このSDスイッチ4は、強電モジュール112やインバータ113等の点検や修理や部品交換等を行う際、手動操作によりスイッチ入とスイッチ断が切り替えられる。
前記ジャンクションボックス5は、図3及び図4に示すように、バッテリパックロアフレーム11のうち車両前側空間の左側領域に配置され、リレー回路により強電の供給/遮断/分配を集中的に行う。このジャンクションボックス5には、温調ユニット3の制御を行う温調用リレー51と温調用コントローラ52が併設されている。ジャンクションボックス5と外部の強電モジュール112は、充放電コネクタ端子14と充放電ハーネス111を介して接続される。ジャンクションボックス5と統合コントローラ120は、弱電ハーネスを介して接続される。
前記LBコントローラ6は、図4に示すように、第1バッテリスタック21の左側端面位置に配置され、各バッテリスタック21,22,23の容量管理・温度管理・電圧管理を行う。このLBコントローラ6は、第1バッテリスタック21の車両左右方向中央のバッテリモジュール上面に接して設けられている温度センサT(図4)から温度検出信号線を介して入力する温度検出信号、バッテリ電圧検出線からのバッテリ電圧検出値、バッテリ電流検出信号線からのバッテリ電流検出信号に基づく演算処理により、バッテリ容量情報やバッテリ温度情報やバッテリ電圧情報を取得する。そして、LBコントローラ6と統合コントローラ120は、リレー回路のオン/オフ情報やバッテリ容量情報やバッテリ温度情報等を伝達する弱電ハーネスを介して接続される。
なお、温度センサTはバッテリパック内部の雰囲気温度をバッテリモジュールの温度(バッテリパックBPの内部温度、バッテリ温度)として検出する温度センサであるが、バッテリモジュールに直接接触して設けられて、バッテリモジュールの温度を検出するものであっても良い。また、図4には単一の温度センサTを記載しているが、温度センサTは複数設けられても良い。複数の温度センサTを設けた場合は、LBコントローラ6は検出された複数のバッテリモジュールの温度のうちの最高温度、あるいは平均値をバッテリモジュールの温度として検出すれば良い。
なお、温度センサTはバッテリパック内部の雰囲気温度をバッテリモジュールの温度(バッテリパックBPの内部温度、バッテリ温度)として検出する温度センサであるが、バッテリモジュールに直接接触して設けられて、バッテリモジュールの温度を検出するものであっても良い。また、図4には単一の温度センサTを記載しているが、温度センサTは複数設けられても良い。複数の温度センサTを設けた場合は、LBコントローラ6は検出された複数のバッテリモジュールの温度のうちの最高温度、あるいは平均値をバッテリモジュールの温度として検出すれば良い。
[バッテリ温調装置の詳細構成]
図5〜図10は、バッテリパックBPに搭載された実施例1のバッテリ温調装置の詳細を示す。以下、図5〜図10に基づき、バッテリ温調装置の詳細構成を説明する。
図5〜図10は、バッテリパックBPに搭載された実施例1のバッテリ温調装置の詳細を示す。以下、図5〜図10に基づき、バッテリ温調装置の詳細構成を説明する。
前記バッテリ温調装置は、図5に示すように、第1バッテリスタック21と、第2バッテリスタック22と、第3バッテリスタック23と、温調ユニット3(バッテリ温調手段)と、配風ダクト9(ダクト)と、を備える。
前記第1バッテリスタック21は、バッテリパックケース1の内部空間の車両後方領域に収納配置される。前記第2,第3バッテリスタック22,23は、バッテリパックケース1の内部空間のうち、第1バッテリスタック21よりも車両前方領域に収納配置されるとともに、スタックの高さ寸法が第1バッテリスタック21よりも低く設定される。
前記温調ユニット3は、図6〜図8に示すように、ユニットケース31の内部に、風流れ方向の上流側から、エバポレータ32(冷却用熱交換器)と、凝縮水貯水部33と、凝縮水貯水部33を有する通風経路部34と、ブロアファン35(送風手段)と、PTCヒータ36(ヒータ)と、を有して構成される。この温調ユニット3は、車両前後方向の略中央の床下位置に配置されたバッテリパックケース1の内部空間のうち、車両前方のモータルーム101に配置されたエアコンコンプレッサ103に近い側の位置に配置される。
前記ユニットケース31は、その吐出口にユニットダクト37が接続される。このユニットダクト37は、図6に示すように、車幅方向から車両前方向へと曲がり、この車両前方向から車両後方向へと曲がる形状とされ、車両前後方向の中央通路38aに臨む端部位置に、配風ダクト9が接続される配風口37aを有する。なお、前記通風経路部34は、ユニットケース31と、ユニットダクト37と、を有して構成されている。
前記エバポレータ32は、通過する空気を冷却する。すなわち、エバポレータ32は、エアコンユニット107(車室内エアコン)の冷媒を用いて熱交換を行い、通過する空気から熱を奪って冷風を作り出す。エアコンユニット107からの冷媒は、フレーム前端縁に取り付けられた冷媒管コネクタ端子13を介して、エバポレータ32に導入される。その冷媒としては、例えば、ガス、または、ロング・ライフ・クーラント(LLC、高性能不凍液)等が使用される。また、このエバポレータ32は、図7に示すように、ブロアファン35よりも車両前方位置に配置され、車両前方のフレーム内側面11aと略平行かつ対面するように一方のコア面32aを配置している。
前記凝縮水貯水部33は、エバポレータ32にて発生した凝縮水を貯め、通風経路部34としてのユニットケース31の内部に配置されている。この凝縮水貯水部33は、図8に示すように、エバポレータ32と、ブロアファン35(送風手段)と、の間に配置されている。
前記ブロアファン35は、パックケース内気を循環させるもので、ブロアモータを水から隔離する防水構造を有する。このブロアファン35は、図7に示すように、エバポレータ32の他方のコア面32bとサクション側35a(=吸込み側)が略平行かつ対面するように配置している。
また、ブロアファン35は、ユニットケース31を通じて、エバポレータ32及び凝縮水貯水部33近傍の空気(領域M1)を通気部17近傍へ送風する。すなわち、後述する配風ダクト9に設けた吹出口99へエバポレータ32及び凝縮水貯水部33近傍の空気(領域M1)を送風する。
また、ブロアファン35は、ユニットケース31を通じて、エバポレータ32及び凝縮水貯水部33近傍の空気(領域M1)を通気部17近傍へ送風する。すなわち、後述する配風ダクト9に設けた吹出口99へエバポレータ32及び凝縮水貯水部33近傍の空気(領域M1)を送風する。
前記PTCヒータ36は、PTCサーミスタ(Positive Temperature Coefficient Thermistor)と呼ばれるセラミック素子(PTC素子)を用い、PTC素子に電流を流すと発熱し、通過する空気に熱を与えて温風を作り出す。PTCヒータ36としては、例えば、PTC素子の発熱量を大きくするための放熱用フィンを備えたフィンタイプPTCヒータを用いている。
前記配風ダクト9は、図5及び図9に示すように、一端がユニットダクト37の配風口37aに接続され、第1〜第3バッテリスタック21,22,23によるT字隙間スペース域(中央通路38aと該中央通路38aに交差する車幅方向の横断通路38b)に配置された等幅ダクト部94と拡幅ダクト部95を介して、他端に車両後方に向けて温調風を吹き出す吹き出し開口91が形成される。
この配風ダクト9は、図5に示すように、車両前後方向で上面視略長方形状とされたバッテリパックロアフレーム11の中央部長辺方向に沿って設けられている。また、この配風ダクト9は、少なくとも通気部17の近傍まで延びている。図10に示すように、配風ダクト9の他端は、通気部17よりも車両後方に延びている。
この配風ダクト9は、図5に示すように、車両前後方向で上面視略長方形状とされたバッテリパックロアフレーム11の中央部長辺方向に沿って設けられている。また、この配風ダクト9は、少なくとも通気部17の近傍まで延びている。図10に示すように、配風ダクト9の他端は、通気部17よりも車両後方に延びている。
前記吹き出し開口91は、第2,3バッテリスタック22,23の上面よりも車両上方に突出した第1バッテリスタック21のスタック正面上部域21a(図4参照)に沿って車幅方向に延在して対向配置される。
前記等幅ダクト部94は、ユニットダクト37の配風口37aに接続され、図9に示すように、車幅方向の寸法が一定の縦長断面形状を持ち、車両前後方向に延設される。この等幅ダクト部94の配置には、ダクト断面形状と相似な形状を持つT字隙間スペース域の中央通路38aによる空間が利用される。すならち、等幅ダクト部94は、第2,3バッテリスタック22,23の間に配置される。
前記拡幅ダクト部95は、等幅ダクト部94に接続され、図9に示すように、車両後方に向かって車幅方向寸法を徐々に拡大するのに合わせ車両上下方向寸法を徐々に縮小することで形成される。この拡幅ダクト部95の配置には、T字隙間スペース域の中央通路38aと、前側バッテリスタック部22a,22bより高さ寸法がさらに1枚分低い後側バッテリスタック部22c,23cの上部に形成される隙間空間と、T字隙間スペース域の横断通路38bの上部空間と、が利用される。
前記配風ダクト9には、図9に示すように、ブロアファン35が送風するエバポレータ32及び凝縮水貯水部33近傍の空気(領域M1)を、通気部17へ向かって吹き出す吹出口99が設けられている。
前記吹出口99は、図9及び図10に示すように、拡幅ダクト部95の車幅方向中央部に設けられている。この吹出口99は、通気部17と対向している位置に配置され、その数は、通気部17と同様に2つ設けられている。
[制御システム構成]
電気自動車の制御システム構成を説明する。
電気自動車の制御システム構成を説明する。
実施例1における前記制御システムとしては、図1に示すように、車両全体の消費エネルギーを適切に管理する機能を担う統合コントローラ120を備えている。この統合コントローラ120にCANケーブル等の双方向通信線を介して接続される制御手段として、車載空調システム、及び、バッテリの充電状態を検出するSOCセンサ等を有する。また、この統合コントローラ120に各種情報を伝達する弱電ハーネスを介して双方向通信可能に接続される制御手段として、ジャンクションボックス5と、ジャンクションボックス5に併設されている温調用リレー51及び温調用コントローラ52(バッテリ温調手段)と、LBコントローラ6等を有する。
前記統合コントローラ120は、各制御手段、イグニッションスイッチ、アクセル開度センサ、車速センサ、車載空調システム、SOCセンサ、ジャンクションボックス5と、LBコントローラ6等からの入力情報に基づき、様々な制御を行う。
このうち、バッテリパックBPのバッテリ温度を最適温度域に調整するバッテリ温度調整制御である。また、エバポレータ32を使用したバッテリスタック2を冷却するバッテリ冷却を実施中にエバポレータ32にて発生する凝縮水を、バッテリ冷却を実施後に排出する凝縮水排出制御である。なお、この凝縮水排出制御中、エバポレータ32及びPTCヒータ36は動作していない。
このうち、バッテリパックBPのバッテリ温度を最適温度域に調整するバッテリ温度調整制御である。また、エバポレータ32を使用したバッテリスタック2を冷却するバッテリ冷却を実施中にエバポレータ32にて発生する凝縮水を、バッテリ冷却を実施後に排出する凝縮水排出制御である。なお、この凝縮水排出制御中、エバポレータ32及びPTCヒータ36は動作していない。
すなわち、バッテリ温度調整制御及び凝縮水排出制御のいずれの制御も、統合コントローラ120への様々な入力情報に基づき、統合コントローラ120から、温調ユニット3の制御を行う温調用リレー51及び温調用コントローラ52へ信号が伝達される。また、バッテリ冷却時には、統合コントローラ120から、車載空調システムへ信号が伝達される。以下、「バッテリ温度調整制御」と、「凝縮水排出制御」と、に分けて説明する。
[バッテリ温度調整制御]
温度センサTで検出されたバッテリモジュールの温度(バッテリ温度)であるバッテリ温度情報は、LBコントローラ6等から統合コントローラ120へ伝達される。統合コントローラ120は、バッテリ温度情報等に基づき、各制御手段へ適切な信号を伝達する。
温度センサTで検出されたバッテリモジュールの温度(バッテリ温度)であるバッテリ温度情報は、LBコントローラ6等から統合コントローラ120へ伝達される。統合コントローラ120は、バッテリ温度情報等に基づき、各制御手段へ適切な信号を伝達する。
バッテリスタック2の冷却(バッテリ冷却)を実施する時には、統合コントローラ120は、車載空調システムへエアコンユニット107の冷媒をエバポレータ32に導入する信号を伝達する。この信号に基づき、車載空調システムは、エアコンユニット107の冷媒をエバポレータ32に導入する。また、このとき、統合コントローラ120は、温調用リレー51及び温調用コントローラ52へブロアファン35を駆動する駆動信号を出力する。この駆動信号に基づき、温調用コントローラ52は、ブロアファン35を駆動させる。このバッテリ冷却は、バッテリスタック2の充電時のみに実施する。
ここで、「バッテリスタック2の充電時」とは、バッテリスタック2が充電スタンド118と接続されている時である。
ここで、「バッテリスタック2の充電時」とは、バッテリスタック2が充電スタンド118と接続されている時である。
PTCヒータ36を使用したバッテリスタック2を加熱するバッテリ加熱(バッテリスタック2の加熱)を実施する時には、統合コントローラ120は、温調用リレー51及び温調用コントローラ52へブロアファン35及びPTCヒータ36を駆動する駆動信号を出力する。この駆動信号に基づき、温調用コントローラ52は、ブロアファン35及びPTCヒータ36を駆動させる。
[凝縮水排出制御]
凝縮水排出制御の場合、バッテリ冷却を実施後、統合コントローラ120は、温調用リレー51及び温調用コントローラ52へブロアファン35を駆動する駆動信号を出力する。この駆動信号には、少なくとも、ブロアファン35の回転率(駆動出力、ブロアファン回転率(%))、及び、送風手段としてのブロアファン35の駆動時間(以下、単に、「駆動時間」ともいう。)が含まれている。この駆動信号に基づき、温調用コントローラ52は、ブロアファン35を駆動時間の間、駆動させる。
このブロアファン回転率(以下、単に、「回転率」ともいう。)は、0%の時はブロアファン35が停止し、100%の時はブロアファン35が最大回転となる。また、このブロアファン35の回転率は、「バッテリ温度調整制御」中の回転率よりも、「凝縮水排出制御」中の回転率の方が低く設定されている。
ここで、「駆動時間(所定の駆動時間)」とは、バッテリ冷却を実施しない場合、すなわち、エバポレータ32を使用しない場合におけるブロアファン35が駆動する駆動時間であって、バッテリ冷却を実施中に発生する最大量の凝縮水を排出(乾燥)可能な駆動時間である。例えば、駆動時間は、25分である。この時間は、統合コントローラ120にて、凝縮水の発生量から決定する。この凝縮水の発生量は、バッテリパックケース1の空気体積、バッテリスタック2の冷却(バッテリ冷却)使用頻度(例えば、時間)、及び、代表環境温湿度から決定する。なお、代表環境温湿度は、例えば、一般に電気自動車が備えている外気温センサ等から得られる外部環境温湿度、または、LBコントローラ6から統合コントローラ120に伝達されるバッテリ温度情報等から決定する。
凝縮水排出制御の場合、バッテリ冷却を実施後、統合コントローラ120は、温調用リレー51及び温調用コントローラ52へブロアファン35を駆動する駆動信号を出力する。この駆動信号には、少なくとも、ブロアファン35の回転率(駆動出力、ブロアファン回転率(%))、及び、送風手段としてのブロアファン35の駆動時間(以下、単に、「駆動時間」ともいう。)が含まれている。この駆動信号に基づき、温調用コントローラ52は、ブロアファン35を駆動時間の間、駆動させる。
このブロアファン回転率(以下、単に、「回転率」ともいう。)は、0%の時はブロアファン35が停止し、100%の時はブロアファン35が最大回転となる。また、このブロアファン35の回転率は、「バッテリ温度調整制御」中の回転率よりも、「凝縮水排出制御」中の回転率の方が低く設定されている。
ここで、「駆動時間(所定の駆動時間)」とは、バッテリ冷却を実施しない場合、すなわち、エバポレータ32を使用しない場合におけるブロアファン35が駆動する駆動時間であって、バッテリ冷却を実施中に発生する最大量の凝縮水を排出(乾燥)可能な駆動時間である。例えば、駆動時間は、25分である。この時間は、統合コントローラ120にて、凝縮水の発生量から決定する。この凝縮水の発生量は、バッテリパックケース1の空気体積、バッテリスタック2の冷却(バッテリ冷却)使用頻度(例えば、時間)、及び、代表環境温湿度から決定する。なお、代表環境温湿度は、例えば、一般に電気自動車が備えている外気温センサ等から得られる外部環境温湿度、または、LBコントローラ6から統合コントローラ120に伝達されるバッテリ温度情報等から決定する。
次に、作用を説明する。
実施例1のバッテリ温調装置における作用を、「バッテリパックBPのバッテリ温度調整作用」、「凝縮水排出制御の基本作用」、「車両充電時の動作」、「車両起動時の凝縮水排出制御作用」、「車両再起動時の凝縮水排出制御作用」、「バッテリ冷却時の凝縮水排出制御作用」、「バッテリ加熱時の凝縮水排出制御作用」に分けて説明する。
実施例1のバッテリ温調装置における作用を、「バッテリパックBPのバッテリ温度調整作用」、「凝縮水排出制御の基本作用」、「車両充電時の動作」、「車両起動時の凝縮水排出制御作用」、「車両再起動時の凝縮水排出制御作用」、「バッテリ冷却時の凝縮水排出制御作用」、「バッテリ加熱時の凝縮水排出制御作用」に分けて説明する。
[バッテリパックBPのバッテリ温度調整作用]
バッテリは温度依存度が高く、バッテリ温度が高過ぎても、また、バッテリ温度が低過ぎてもバッテリ性能が低下する。したがって、低外気温時や高外気温時に高いバッテリ性能を維持するためには、バッテリ温度を最適温度域に調整することが好ましい。以下、図5及び図7に基づき、これを反映するバッテリパックBPのバッテリ温度調整作用を説明する。
バッテリは温度依存度が高く、バッテリ温度が高過ぎても、また、バッテリ温度が低過ぎてもバッテリ性能が低下する。したがって、低外気温時や高外気温時に高いバッテリ性能を維持するためには、バッテリ温度を最適温度域に調整することが好ましい。以下、図5及び図7に基づき、これを反映するバッテリパックBPのバッテリ温度調整作用を説明する。
例えば、バッテリ充放電負荷の継続や高い外気温度の影響を受けて、バッテリパックBPの内部温度(温度センサTによって検出された温度)が第1設定温度(所定温度)より高くなると、冷媒を温調ユニット3のエバポレータ32に導入し(エバポレータ32を駆動し)、ブロアファン35を回す。これによって、図7に示すように、エバポレータ32を通過する風から熱が奪われて冷風が作り出される。この冷風を、配風ダクト9を介して第1バッテリスタック21と第2バッテリスタック22と第3バッテリスタック23が搭載されているケース内部空間を循環させることにより、バッテリパックBPの内部温度(=バッテリ温度)を低下させる。
これに対し、例えば、冷風循環や低い外気温度の影響を受けて、バッテリパックBPの内部温度が第2設定温度より低くなると、温調ユニット3のPTCヒータ36に通電し、ブロアファン35を回す。これによって、図7に示すように、PTCヒータ36を通過する風に熱が与えられて温風が作り出される。この温風を、配風ダクト9を介して第1バッテリスタック21と第2バッテリスタック22と第3バッテリスタック23が搭載されているケース内部空間を循環させることにより、バッテリパックBPの内部温度(=バッテリ温度)を上昇させる。
このように、バッテリパックBPの温調制御を行うことで、バッテリパックBPの内部温度を、高いバッテリ性能が得られる第1設定温度〜第2設定温度の範囲内の温度に維持することができる。このとき、第1バッテリスタック21と第2バッテリスタック22と第3バッテリスタック23の温度分布が均等になるように、温調風を吹き出しながら循環させることが重要である。なお、温調風は、図5の矢印「Air flow」で示すように、循環される。
[凝縮水排出制御の基本作用]
例えば、結露水(凝縮水)が貯留される貯留部と、該貯留部の底面部に開閉可能に設けられて当該貯留部に溜まった結露水を外部に排出させるプラグ部材を有する開閉機構と、が設けられた車載用バッテリの冷却装置を比較例とする。この比較例の車載用バッテリの冷却装置によれば、バッテリケース内への水分の浸入を防止しつつ、バッテリを冷却する際に生じる結露水(凝縮水)を良好に外部に排出するようにしている。
例えば、結露水(凝縮水)が貯留される貯留部と、該貯留部の底面部に開閉可能に設けられて当該貯留部に溜まった結露水を外部に排出させるプラグ部材を有する開閉機構と、が設けられた車載用バッテリの冷却装置を比較例とする。この比較例の車載用バッテリの冷却装置によれば、バッテリケース内への水分の浸入を防止しつつ、バッテリを冷却する際に生じる結露水(凝縮水)を良好に外部に排出するようにしている。
しかし、冷却ユニットに開閉機構を設けた場合、プラグ部材等の開閉のための部品が必要となるため、レイアウトスペースが増大してしまう。
このように、プラグ部材等の開閉のための部品が必要となるため、レイアウトスペースが増大してしまうという課題があった。
これに対し、実施例1では、バッテリパックケース1は通気部17を有し、温調用コントローラ52により、バッテリ冷却の実施が終了した後の所定のタイミングで、温度センサTによって検出されるバッテリモジュールの温度に関わらず、ブロアファン35が駆動される構成を採用した。
すなわち、バッテリ温調装置において、バッテリ冷却の実施により、エバポレータ32にて凝縮水が発生し、この凝縮水は、バッテリ冷却実施後、凝縮水貯水部33に貯められ、周囲空気との水蒸気分圧差に応じて蒸発していく(エバポレータ32及び凝縮水貯水部33近傍の空気(凝縮水の水蒸気))。
このとき、ブロアファン35を駆動させなければ、エバポレータ32及び凝縮水貯水部33近傍の水蒸気(凝縮水の水蒸気)分圧は、凝縮水の蒸発により上昇する。この上昇により、バッテリパックケース1内の水蒸気分圧は、エバポレータ32及び凝縮水貯水部33近傍から通気部17までの勾配が、エバポレータ32及び凝縮水貯水部33近傍の水蒸気分圧は高く、通気部17近傍の水蒸気分圧は低い、という分布になる。このため、通気部17近傍の水蒸気分圧は、低い状態が続くので、凝縮水の蒸発によるバッテリパックケース1内の体積膨張によって、通気部17からバッテリパックケース1外部へ水蒸気になった凝縮水が排出される。
一方、実施例1では、所定のタイミングであるこの凝縮水の蒸発中に、エバポレータ32による冷却を行わずに(エバポレータ32を駆動せずに)ブロアファン35のみを駆動させるので、バッテリパックケース1内は強制対流状態(循環状態)となり、エバポレータ32及び凝縮水貯水部33近傍に局所的に発生した水蒸気(空気)がバッテリパックケース1内へ拡散される。このため、バッテリパックケース1内の水蒸気分圧は、エバポレータ32及び凝縮水貯水部33近傍から通気部17までの勾配が緩やかになり、通気部17近傍の水蒸気分圧が、ブロアファン35を駆動させない場合の通気部17近傍の水蒸気分圧よりも大きくなる。
したがって、通気部17からバッテリパックケース1外部へ水蒸気になった凝縮水の排出を効率よく行うことができる。
この結果、付加的な駆動部品等を追加しないことでレイアウトスペースを増大させることなく、バッテリパックケース1外部へ凝縮水を排出することができる。
加えて、配風ダクト9及び吹出口99が設けられているので、図11に示すように、ブロアファン35の駆動により送風されるエバポレータ32及び凝縮水貯水部33近傍の空気が、配風ダクト9を通って吹出口99から、通気部17へ向かって吹き出される(矢印M2)。これにより、実施例1では、通気部17の近傍まで延びる配風ダクト9及び吹出口99を設けない場合よりも、多くのエバポレータ32及び凝縮水貯水部33近傍の空気が通気部17へ送風される。このため、実施例1では、配風ダクト9及び吹出口99を設けない場合よりも、通気部17から排出されるエバポレータ32及び凝縮水貯水部33近傍の空気、すなわち、水蒸気になった凝縮水の水量を増やすことができる。この結果、凝縮水の排出信頼性を向上することができる。
しかも、バッテリ冷却を実施中は、通気部17に循環風すなわち動圧が当たることにより、バッテリパックケース1外部からの空気すなわち水分の浸入が抑制されるので、バッテリパックケース1内での凝縮水の発生量を低減することができる。
しかも、バッテリ冷却を実施中は、通気部17に循環風すなわち動圧が当たることにより、バッテリパックケース1外部からの空気すなわち水分の浸入が抑制されるので、バッテリパックケース1内での凝縮水の発生量を低減することができる。
さらに、凝縮水排出制御中、ブロアファン35の回転率は、上述した水蒸気になった凝縮水を排出することができるような回転率であればよい。すなわち、ブロアファン35の回転率は、バッテリパックケース1内が強制対流状態となり、凝縮水の蒸発速度を上昇させることができる回転率であればよい。このため、ブロアファン35の回転率を最小必要回転率まで下げられるので、ブロアファン35による騒音、振動、及び消費電力を抑えることができる。しかも、そのようにブロアファン回転率を下げることにより、車両走行中のブロアファン35の総回転率が抑えられ、ブロアファン35の寿命を伸ばすことができる。
そして、バッテリ冷却が、バッテリスタック2の充電中のみに実施されることにより、バッテリパックケース1内が除湿される時間と、除湿されるタイミング(時期)が規定されるので、凝縮水の発生量が限定される。これにより、凝縮水貯水部33の大きさ(容積等)を凝縮水の発生量に応じて適正化することで、温調ユニット3の一部のスペースを削減することができる。
しかも、車両走行中に、バッテリ冷却を実施しない(エバポレータ32を駆動しない)。すなわち、バッテリスタック2が充電スタンド118と接続されているバッテリスタック2の充電時に、バッテリ冷却が実施される。このため、充電スタンド118から供給される電力を用いてバッテリ冷却を行うことができる。これにより、その分(バッテリ冷却分)の電力が消費されることがなく、車両の走行距離を伸ばすことができる。したがって、車両の航続可能距離を短縮すること無くバッテリスタック2を最適な温度に制御することができる。
しかも、車両走行中に、バッテリ冷却を実施しない(エバポレータ32を駆動しない)。すなわち、バッテリスタック2が充電スタンド118と接続されているバッテリスタック2の充電時に、バッテリ冷却が実施される。このため、充電スタンド118から供給される電力を用いてバッテリ冷却を行うことができる。これにより、その分(バッテリ冷却分)の電力が消費されることがなく、車両の走行距離を伸ばすことができる。したがって、車両の航続可能距離を短縮すること無くバッテリスタック2を最適な温度に制御することができる。
[車両充電時の動作]
以下、「車両充電時の動作」について、図12の動作フロー及び図14の各動作のタイムチャートに基づいて詳しく説明する。なお、図14の縦軸は、上から順に、車両状態(起動・停止・充電状態)、バッテリ温度調整制御(冷却・加熱・OFF(何もしない状態))、ブロアファン回転率(%)、駆動時間(分)が示されている。図14の横軸は、時間を表していて、「t」はその時刻を表している。
以下、「車両充電時の動作」について、図12の動作フロー及び図14の各動作のタイムチャートに基づいて詳しく説明する。なお、図14の縦軸は、上から順に、車両状態(起動・停止・充電状態)、バッテリ温度調整制御(冷却・加熱・OFF(何もしない状態))、ブロアファン回転率(%)、駆動時間(分)が示されている。図14の横軸は、時間を表していて、「t」はその時刻を表している。
ステップS10(時刻t0)では、バッテリスタック2のバッテリ充電開始が判断される。このバッテリ充電の開始は、例えば充電スタンド(外部電源)の充電ガンが充電ポート115に接続された(挿入された)ことを検出して、バッテリの充電開始と判断する。もしくは、充電器からの電力供給が開始されたことを検出して充電開始を判断しても良いが、本実施形態においては充電ガンが充電ポート115に接続されたことを検出して、バッテリ充電開始と判断する。すなわち、図12のフローは、バッテリ充電開始と判断された際に起動し、ステップS11へ進む。このとき(時刻t0)、バッテリ温度調整制御及びブロアファン35は動作していない。また、ブロアファン(送風手段)の駆動時間は0分となっている。
ステップS11(時刻t1)では、バッテリパックBPの内部温度(バッテリ温度)と予め設定した第1設定温度とを比較して、バッテリ充電により、バッテリパックBPの内部温度が上昇し、第1設定温度より高くなっているか否かを判定する。バッテリパックBPの内部温度が第1設定温度より高くなっている場合にはステップS12へ進み、バッテリパックBPの内部温度が第1設定温度以下である場合にはステップS111へ進んで、バッテリ充電が終了したか否かの判定を行う。ステップS111にてバッテリの充電が終了したと判断された場合には本フローを終了し、そうでない場合(すなわちバッテリ充電中と判断された場合)にはステップS11へ戻り、再度バッテリパックBPの内部温度と予め設定した第1設定温度との比較を行う。なお、バッテリ充電の終了は充電開始の判断と同様に、充電スタンド118の充電ガン119が充電ポート115から切断された(抜き出された)、もしくは充電スタンド118からの電力供給が停止したことを検出することによって判断することが可能であるが、本実施形態においては充電スタンド118の充電ガン119が充電ポート115から切断されたことを検出して、バッテリ充電の終了を判断するものとする。
ステップS12(時刻t1)では、ステップS11のバッテリ温度の上昇により、バッテリパックBPの内部温度を低下させるべく、バッテリ冷却が開始(実施)される。すなわち、冷媒を温調ユニット3のエバポレータ32に導入し、ブロアファン35を回転率100%にて駆動させる。
ステップS13(時刻t1)では、ステップS12のバッテリ冷却により凝縮水が発生するので、バッテリ冷却を実施した後に凝縮水排出制御を実施するために、駆動時間を予め設定した所定時間(例えば25分)に設定して記憶(メモリに上書き)する。例えば、統合コントローラ120に記憶される。なお、既に別の駆動時間が設定されている場合でも、その時間をリセットし、駆動時間を予め設定した所定時間(例えば25分)に設定する。
ステップS14ではステップS111と同様に、バッテリ充電が終了したか否かの判定を行う。すなわち、充電スタンド118の充電ガン119が充電ポート115から切断されている(抜き出されている)か否かを判定する。バッテリ充電が終了している場合はステップS15に進み、そうでない場合はステップS141へ進む。
ステップS141では、バッテリ冷却により、予め定められた第1設定温度よりも低い第2設定温度以下までバッテリ温度が低下したか否かを判定する。バッテリ温度が第2設定温度以下まで低下している場合は、ステップS15へ進んでバッテリ冷却が終了される(時刻t2)。このとき、ステップS12にて開始されたバッテリ冷却動作を停止させるので、回転率が100%から0%に設定されて、ブロアファン35が停止される。一方、バッテリ温度が第2設定温度よりも高い場合には再度ステップS14に戻ってバッテリ冷却を継続する。
ステップS16では、ステップS14と同様に、バッテリ充電が終了したか否かの判定を行う。すなわち、充電スタンド118の充電ガン119が充電ポート115から切断されている(抜き出されている)か否かを判定する。バッテリ充電が終了している場合(時刻t3)は駆動時間を所定時間(25分)に設定した状態(駆動時間を記憶、保持した状態)で、車両は停止状態(シャットダウン状態、すなわちイグニッション・オフ状態)に移行すると共に本制御フローを終了する。一方、バッテリ充電が終了していない場合(すなわち、ステップS14のNO→S141のYES→S15を通ってS16へ進んだ場合)はステップS11に戻って充電を継続する。
[車両起動時の凝縮水排出制御作用]
以下、「車両起動時の凝縮水排出制御作用」について、図13の動作フロー及び図14の各動作のタイムチャートに基づいて詳しく説明する。
図13のフローは、イグニッション・オンにより、車両が停止状態から起動された際(時刻t4、t8)に起動する。以下では、まず、「時刻t4における車両起動時の動作」に関して説明し、「時刻t8における車両起動時における動作(後述する「車両再起動時の凝縮水排出制御作用」内に記載)」は分けて説明する。なお、時刻t4、t8が、バッテリ冷却後の、次回の車両起動時である所定のタイミングに相当する。
以下、「車両起動時の凝縮水排出制御作用」について、図13の動作フロー及び図14の各動作のタイムチャートに基づいて詳しく説明する。
図13のフローは、イグニッション・オンにより、車両が停止状態から起動された際(時刻t4、t8)に起動する。以下では、まず、「時刻t4における車両起動時の動作」に関して説明し、「時刻t8における車両起動時における動作(後述する「車両再起動時の凝縮水排出制御作用」内に記載)」は分けて説明する。なお、時刻t4、t8が、バッテリ冷却後の、次回の車両起動時である所定のタイミングに相当する。
まず、時刻t4における車両起動時の動作に関して説明する。
ステップS17では、駆動時間が0より大きいか、すなわち駆動時間が設定されているか否かを判定する。駆動時間が設定されている場合にはステップS18へ進み、設定されていない場合には制御を終了する。
ステップS18(時刻t4)では、駆動時間のカウントダウンが開始される。このとき、ブロアファン35を回転率40%にて駆動させる。図14に示すように、時刻t4から時刻t5までの間、駆動時間はステップS13あるいは後述するステップS22で記憶した駆動時間から経過時間を減算してカウントダウンされる。この駆動時間に駆動するブロアファン35は、12Vバッテリにより駆動される。この12Vバッテリは、車両起動中、DC/DCコンバータを介して、前記バッテリパックBP(強電バッテリ)から電力が供給される。
ステップS17では、駆動時間が0より大きいか、すなわち駆動時間が設定されているか否かを判定する。駆動時間が設定されている場合にはステップS18へ進み、設定されていない場合には制御を終了する。
ステップS18(時刻t4)では、駆動時間のカウントダウンが開始される。このとき、ブロアファン35を回転率40%にて駆動させる。図14に示すように、時刻t4から時刻t5までの間、駆動時間はステップS13あるいは後述するステップS22で記憶した駆動時間から経過時間を減算してカウントダウンされる。この駆動時間に駆動するブロアファン35は、12Vバッテリにより駆動される。この12Vバッテリは、車両起動中、DC/DCコンバータを介して、前記バッテリパックBP(強電バッテリ)から電力が供給される。
ステップS19では、ステップS18(時刻t4)からカウントダウンを開始した駆動時間が0分に到達したか否かを判定する。すなわち、ステップS18でブロアファン35を駆動開始した時点からの経過時間(カウント時間)が記憶された駆動時間以上となったかを判定する。駆動時間のカウントダウンが0分に到達した場合(時刻t5)、ステップS20へ進んでブロアファン35の回転率を40%から0%に設定して、ブロアファン35を停止すると共に、駆動時間のカウントダウンを停止する。一方、駆動時間のカウントダウンが0分に到達していない場合はステップS21へ進む。
ステップS21では、イグニッション・オフにより車両が停止したか否かを判定し、車両が停止したと判定した場合にはステップS22に進んで、カウントダウン開始から時間の経過と共に減算した駆動時間の残り時間を記憶してステップS20へ進み、ブロアファン35を停止すると共に駆動時間のカウントダウンを停止して処理を終了する。一方、車両が停止していないと判定した場合には、ステップS19へ進んで駆動時間が0となるまでカウントダウンを継続する。
なお、ステップS17からステップS20までの動作が、「車両起動時の凝縮水排出制御」に相当する。
以上の動作のうち、ステップS15(時刻t2)からステップS16で充電終了が判定される時点(時刻t3)まで、及び、ステップS17で車両の起動が判定される時点(時刻t4)から車両起動中の間は、バッテリスタック2が通電されているので、バッテリパックBP内の空気温度が上昇する。この温度上昇により、バッテリパックBPの内部圧力は、この外部圧力と比較すると相対的に上がる。このため、バッテリパックBPの内部圧力及び外部圧力には圧力差が生じるので、水蒸気になった凝縮水が排出されやすくなる。
また、その温度上昇により、凝縮水の蒸発が促進され、水蒸気になった凝縮水の水量が増加する。
また、その温度上昇により、凝縮水の蒸発が促進され、水蒸気になった凝縮水の水量が増加する。
この結果、より多くの水蒸気となった凝縮水を通気部17から排出することができると共に、その水蒸気となった凝縮水を一層排出しやすくすることができる。なお、一般的に、ブロアファン35を駆動させるための消費電力は、エバポレータ32の駆動電力に比して非常に小さいため、ほぼ航続距離に影響を及ばさない電力量となっている。
加えて、駆動時間は、バッテリパックケース1の空気体積、バッテリスタック2の冷却(バッテリ冷却)使用頻度、及び、代表環境温湿度から決定される。このため、駆動時間を、バッテリパックケース1内、または、温調ユニット3に湿度センサ等を設ける必要がなく決定することができる。
この結果、バッテリパックケース1内、または、温調ユニット3の部品点数を削減することができる。
さらに、車両起動中、ブロアファン35は、12Vバッテリにより駆動される。この12Vバッテリは、車両起動中、バッテリパックBP(強電バッテリ)からの電力供給により充電されるので、12Vバッテリがあがることはない。このため、ブロアファン35専用の電源が不要となるので、レイアウトスペースを増大させることがない。
[車両再起動時の凝縮水排出制御作用]
以下、「車両再起動時の凝縮水排出制御作用」について、図13の動作フロー及び図14の各動作のタイムチャートに基づいて詳しく説明する。
以下、「車両再起動時の凝縮水排出制御作用」について、図13の動作フロー及び図14の各動作のタイムチャートに基づいて詳しく説明する。
時刻t6では、バッテリ充電の開始と共に、バッテリ冷却を実施している。これは、車両停止(シャットダウン状態)後からバッテリ充電開始までの間に、車両起動中に上がったバッテリ温度が第1設定温度以下に下がっておらず、バッテリパックBPの内部温度が高温状態であることを表している。なお、時刻t6ではバッテリ充電が開始されることに伴い図12のフローが起動する。
時刻t7ではバッテリ冷却終了と同時にバッテリ充電も終了している。これは、バッテリ冷却終了よりも先にバッテリ充電が終了した可能性が考えられる。この時点で、図12のフロー中のステップS13で設定した所定時間(25分)が駆動時間として設定、記憶されている。
次に、時刻t8における車両起動時における動作に関して説明する。時刻t8で車両が起動されると、前述の通り図13のフローが起動し、ステップS17で駆動時間が0より大きいと判定されて、ステップS18にてブロアファン35が回転率40%で駆動開始されると共に、図12のフロー中のステップS13で設定した所定時間(25分)を初期値とした駆動時間のカウントダウンが開始される。
時刻t9では、駆動時間が0になる前にイグニッション・オフにより、車両が停止される。すなわち、ステップS18にてブロアファン35を駆動開始した時点からの経過時間が駆動時間(25分)になる前(ステップS19のNO)にイグニッション・オフにより車両が停止され、図13のフローにおけるステップS21にて肯定判定がなされる。
時刻t9では、ステップS21での車両停止に基づき、ステップS22ではステップS18でカウントダウンを開始した駆動時間の残り時間を記憶して、ステップS22からステップS20へ進む。すなわち、S13で設定した駆動時間(25分)から、ブロアファン35の駆動開始からイグニッション・オフまでの時間を減算した残り時間を記憶した後、ブロアファン35の回転率が40%から0%に設定されて、ブロアファン35が停止される。なお、駆動時間の残り時間は、例えば、統合コントローラ120に記憶される。
時刻t10では、イグニッション・オンにより、車両が再起動される。なお、時刻t8での車両起動を最初の車両起動とした場合に対する車両の再起動である。
時刻t10では、車両の再起動に基づいて図13のフローが再び起動する。この際、図13のフローにおけるステップS17の判定においては、前回イグニッション・オフ時に残りの駆動時間が記憶されているため、駆動時間は0より大きい時間であると判定され、ステップS18にて残りの駆動時間のカウントダウンが開始され、再び凝縮水排出制御が実施される。このとき、回転率が0%から40%に設定されて、ブロアファン35が駆動される。図14に示すように、時刻t10から時刻t11までの間、残りの駆動時間からカウントダウンされる。なお、残りの駆動時間に駆動するブロアファン35も、12Vバッテリにより駆動され、この12Vバッテリは、車両起動中、バッテリパックBP(強電バッテリ)から電力が供給される。
時刻t11では、残りの駆動時間のカウントダウンが0分に到達するので、ステップS19の判定が肯定判定されてステップS20へ進み、駆動時間のカウントが終了される。このとき、回転率が40%から0%に設定されて、ブロアファン35が停止される。
以上の動作のうち、時刻t9において、バッテリ冷却を実施中に発生した凝縮水を排出する駆動時間のカウント終了前に車両が停止される。これに伴い、時刻t9において、そのカウントも停止される。そして、時刻t10での車両の再起動後に、時刻t10から時刻t11までにおいて、残りの駆動時間がカウントされる。すなわち、ブロアファン35を駆動させることにより、吹出口99から通気部17へ排出することができる。
このため、車両の起動及び停止に応じて、駆動時間のカウントを開始及び停止することにより、駆動時間のカウント終了まで断続的にカウントが行われる。
この結果、バッテリ冷却を実施中に発生した凝縮水に応じた凝縮水量に対し、必要な駆動時間が確保されるので、凝縮水の排出信頼性を向上することができる。
[バッテリ冷却時の凝縮水排出制御作用]
以下、「バッテリ冷却時の凝縮水排出制御作用」について、図12及び図13の動作フロー及び図16の各動作のタイムチャートに基づいて詳しく説明する。なお、図16の縦軸は、上から順に、車両状態(起動・停止・充電状態)、バッテリ温度調整制御(冷却・加熱・OFF(何もしない状態))、ブロアファン回転率(%)、駆動時間(分)が示されている。図14の横軸は、時間を表していて、「t」はその時刻を表している。
以下、「バッテリ冷却時の凝縮水排出制御作用」について、図12及び図13の動作フロー及び図16の各動作のタイムチャートに基づいて詳しく説明する。なお、図16の縦軸は、上から順に、車両状態(起動・停止・充電状態)、バッテリ温度調整制御(冷却・加熱・OFF(何もしない状態))、ブロアファン回転率(%)、駆動時間(分)が示されている。図14の横軸は、時間を表していて、「t」はその時刻を表している。
図16における時刻t0からt5までの動作は図14における動作と同様であるので説明を省略する。なお、図16における時刻t3が、バッテリ冷却後の、次回の車両起動時である所定のタイミングに相当する。
時刻t5ではバッテリ充電が開始されることに伴い図12のフローが起動する。この時点では前回車両停止時(図16の時刻t4)において記憶した駆動時間の残り時間が記憶されているが、時刻t5にてバッテリ冷却が開始されているので、図12のステップS13において駆動時間のカウントがリセットされると共に、バッテリ冷却を実施した後に凝縮水排出制御を実施するために、予め定めた所定時間(25分)が駆動時間として再設定(メモリに上書き)される。その後、バッテリ充電の終了まで図12のフローに従って制御される。
以上の動作のうち、時刻t4において、バッテリ冷却を実施中に発生した凝縮水を排出する駆動時間のカウントダウン終了前に車両が停止される。これに伴い、時刻t4において、その時点での駆動時間の残り時間が記憶される。
その後、時刻t4と時刻t7との間、すなわち、車両停止後かつ車両再起動前に、時刻t5から時刻t6の期間でバッテリ冷却が実施されることにより、新たに凝縮水が発生する。
その後、時刻t4と時刻t7との間、すなわち、車両停止後かつ車両再起動前に、時刻t5から時刻t6の期間でバッテリ冷却が実施されることにより、新たに凝縮水が発生する。
これに対し、時刻t5において、記憶されている駆動時間の残り時間がリセットされると共に、駆動時間が所定時間(25分)に再設定される。この再設定された駆動時間は、バッテリ冷却を実施中に発生する最大量の凝縮水を排出可能な駆動時間である。
このため、時刻t7の車両の起動において、図13のフローが起動し、再設定後の駆動時間のカウントダウンが開始され、この再設定後の時間が終了することにより、駆動時間のカウント終了前に残った残凝縮水に限らず、新たに発生した追加凝縮水も吹出口99から通気部17へ排出することができる。なお、この時刻t7が、バッテリ冷却後の、次回の車両起動時である所定のタイミングに相当する。
この結果、新たに発生した追加凝縮水に対し、必要な駆動時間が確保されるので、凝縮水の排出信頼性を向上することができる。
[バッテリ加熱時の凝縮水排出制御作用]
車両起動時に外気温が低い場合にはバッテリの温度が低下しすぎる可能性が有る。このため、バッテリの温度調節機構としてバッテリを加熱する機能を備えることが望ましい。以下ではバッテリの加熱機構を備えた場合における、「バッテリ加熱時の凝縮水排出制御作用」について、図15の動作フロー及び図16の各動作のタイムチャートに基づいて詳しく説明する。
車両起動時に外気温が低い場合にはバッテリの温度が低下しすぎる可能性が有る。このため、バッテリの温度調節機構としてバッテリを加熱する機能を備えることが望ましい。以下ではバッテリの加熱機構を備えた場合における、「バッテリ加熱時の凝縮水排出制御作用」について、図15の動作フロー及び図16の各動作のタイムチャートに基づいて詳しく説明する。
図15のステップS17からステップS22までは、図13のステップSと同様であるので、対応するステップSに同一符号を付して説明を省略する。また、図15のフローは、図13のフローと同様に、イグニッション・オンにより、車両が停止状態から起動された際に起動する。
ステップS23では、例えば、冷風循環や低い外気温度の影響を受けて、バッテリパックBPの内部温度が低下し、第2設定温度より低い、予め定められた第3設定温度以上であるか否かを判定する。ここで、第3設定温度とは、バッテリパックBPの温度の低下に起因する内部抵抗の増大が極端に大きくなり、バッテリパックBPの能力(入出力電力)が設計的に要求される能力よりも低下するような低い温度であって、例えば0℃程度の温度である。ステップS23でバッテリパックBPの温度が第3設定温度以上であれば加熱の必要は無いと判定してステップS19へ進む。一方、バッテリパックBPの温度が第3設定温度より低い場合には加熱の必要が有ると判定して、ステップS24へ進む。
ステップS24では、バッテリパックBPの内部温度を上昇させるべく、バッテリ加熱(バッテリスタック2の加熱)が開始(実施)される(時刻t8)。すなわち、温調ユニット3のPTCヒータ36に通電し、ブロアファン35を回転率100%にて駆動させる。なお、ブロアファン35は、12Vバッテリにより駆動され、この12Vバッテリは、車両起動中、バッテリパックBP(強電バッテリ)から電力が供給される。
ステップS25では、時刻t8にてバッテリ加熱が開始(実施)されたことにより、図16の時刻t7から開始された駆動時間のカウントダウンを停止すると共にクリア(駆動時間=0をメモリに上書き)する(時刻t8)。
時刻t9では、バッテリ加熱により、第3設定温度以上までバッテリ温度が上昇したので、バッテリ加熱が終了される。このとき、回転率が100%から0%に設定されて、ブロアファン35が停止される。
なお、ステップS23からステップS25までの動作が、「バッテリ加熱時の凝縮水排出制御」に相当する。
以上の動作のうち、時刻t7から駆動時間のカウントダウンが行われている場合、すなわち、凝縮水排出制御中に、時刻t8において、バッテリ加熱が実施された場合、時刻t8において、駆動時間のカウントダウンが終了したこととされる(駆動時間が0にメモリに上書きされる)。
これは、そのバッテリ加熱により、バッテリパックBP内の空気温度が上昇するので、ブロアファン35による凝縮水の排出よりも、凝縮水の蒸発が促進され、水蒸気になった凝縮水の水量が増加する。なお、この温度上昇によるバッテリパックBPの内部圧力とこの外部圧力との関係は、上記の車両起動時の凝縮水排出制御作用にて述べた通りである。
このため、ブロアファン35による凝縮水の排出よりも、バッテリ加熱による凝縮水の排出が優先される。
この結果、さらに多くの凝縮水の水蒸気を通気部17から排出することができると共に、その水蒸気となった凝縮水をより一層排出しやすくすることができる。
次に、効果を説明する。
実施例1のバッテリ温調装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
実施例1のバッテリ温調装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
(1) バッテリモジュール(バッテリスタック2)と、
前記バッテリモジュール(バッテリスタック2)の温度(バッテリ温度)を検出する温度検出手段(温度センサT)と、
前記バッテリモジュール(バッテリスタック2)の温度(バッテリ温度)を調整するバッテリ温調手段(温調ユニット3、温調用コントローラ52)と、
前記バッテリモジュール(バッテリスタック2)及び前記バッテリ温調手段(温調ユニット3、温調用コントローラ52)を収納するバッテリパックケース1と、
を備えたバッテリ温調装置において、
前記バッテリパックケース1は、該バッテリパックケース1内部から外部への気体の通過を許容する通気部17を有し、
前記バッテリ温調手段(温調ユニット3、温調用コントローラ52)は、通過する空気を冷却する冷却用熱交換器(エバポレータ32)と、前記冷却用熱交換器(エバポレータ32)にて発生した凝縮水を貯める凝縮水貯水部33と、前記冷却用熱交換器(エバポレータ32)及び前記凝縮水貯水部33近傍の空気を送風して前記バッテリパックケース1内に循環させる送風手段(ブロアファン35)と、を有して構成され、
前記バッテリ温調手段(温調ユニット3、温調用コントローラ52)は、
前記温度検出手段(温度センサT)によって検出されたバッテリモジュール(バッテリスタック2)の温度(バッテリ温度)が予め定められた所定温度(第1設定温度)より高い場合は、前記冷却用熱交換器(エバポレータ32)によって通過する空気を冷却すると共に、前記送風手段(ブロアファン35)を駆動してバッテリモジュール(バッテリスタック2)の冷却を実施し、
該バッテリモジュール(バッテリスタック2)の冷却の実施が終了した後の所定のタイミングで、前記温度検出手段(温度センサT)によって検出されるバッテリモジュール(バッテリスタック2)の温度(バッテリ温度)に関わらず、前記送風手段(ブロアファン35)のみを駆動する。
このため、付加的な駆動部品等を追加しないことでレイアウトスペースを増大させることなく、バッテリパックケース1外部へ凝縮水を排出することができる。
前記バッテリモジュール(バッテリスタック2)の温度(バッテリ温度)を検出する温度検出手段(温度センサT)と、
前記バッテリモジュール(バッテリスタック2)の温度(バッテリ温度)を調整するバッテリ温調手段(温調ユニット3、温調用コントローラ52)と、
前記バッテリモジュール(バッテリスタック2)及び前記バッテリ温調手段(温調ユニット3、温調用コントローラ52)を収納するバッテリパックケース1と、
を備えたバッテリ温調装置において、
前記バッテリパックケース1は、該バッテリパックケース1内部から外部への気体の通過を許容する通気部17を有し、
前記バッテリ温調手段(温調ユニット3、温調用コントローラ52)は、通過する空気を冷却する冷却用熱交換器(エバポレータ32)と、前記冷却用熱交換器(エバポレータ32)にて発生した凝縮水を貯める凝縮水貯水部33と、前記冷却用熱交換器(エバポレータ32)及び前記凝縮水貯水部33近傍の空気を送風して前記バッテリパックケース1内に循環させる送風手段(ブロアファン35)と、を有して構成され、
前記バッテリ温調手段(温調ユニット3、温調用コントローラ52)は、
前記温度検出手段(温度センサT)によって検出されたバッテリモジュール(バッテリスタック2)の温度(バッテリ温度)が予め定められた所定温度(第1設定温度)より高い場合は、前記冷却用熱交換器(エバポレータ32)によって通過する空気を冷却すると共に、前記送風手段(ブロアファン35)を駆動してバッテリモジュール(バッテリスタック2)の冷却を実施し、
該バッテリモジュール(バッテリスタック2)の冷却の実施が終了した後の所定のタイミングで、前記温度検出手段(温度センサT)によって検出されるバッテリモジュール(バッテリスタック2)の温度(バッテリ温度)に関わらず、前記送風手段(ブロアファン35)のみを駆動する。
このため、付加的な駆動部品等を追加しないことでレイアウトスペースを増大させることなく、バッテリパックケース1外部へ凝縮水を排出することができる。
(2) 該バッテリパックケース1は車両に搭載されて、前記バッテリモジュール(バッテリスタック2)は電力を車載機器へ供給する車両用電源装置であって、
前記所定のタイミングは、前記バッテリモジュール(バッテリスタック2)の冷却を実施後の、次回の車両起動時である(図12、図13)。
このため、(1)の効果に加え、より多くの水蒸気となった凝縮水を通気部17から排出することができると共に、その水蒸気となった凝縮水を一層排出しやすくすることができる。
前記所定のタイミングは、前記バッテリモジュール(バッテリスタック2)の冷却を実施後の、次回の車両起動時である(図12、図13)。
このため、(1)の効果に加え、より多くの水蒸気となった凝縮水を通気部17から排出することができると共に、その水蒸気となった凝縮水を一層排出しやすくすることができる。
(3) 前記バッテリ温調手段(温調用コントローラ52)は、前記バッテリモジュール(バッテリスタック2)の冷却を実施中の前記送風手段(ブロアファン35)の駆動出力よりも、前記所定のタイミングにおいて駆動する際の前記送風手段(ブロアファン35)の駆動出力を低く設定する。
このため、(1)〜(2)の効果に加え、ブロアファン35の回転率を最小必要回転率まで下げることにより、ブロアファン35による騒音、振動、及び消費電力を抑えることができる。
このため、(1)〜(2)の効果に加え、ブロアファン35の回転率を最小必要回転率まで下げることにより、ブロアファン35による騒音、振動、及び消費電力を抑えることができる。
(4) 前記バッテリモジュール(バッテリスタック2)の冷却は、前記バッテリモジュール(バッテリスタック2)の充電時のみに実施する。
このため、(1)〜(3)の効果に加え、凝縮水貯水部33の大きさ(容積等)を凝縮水の発生量に応じて適正化することで、温調ユニット3の一部のスペースを削減することができる。
このため、(1)〜(3)の効果に加え、凝縮水貯水部33の大きさ(容積等)を凝縮水の発生量に応じて適正化することで、温調ユニット3の一部のスペースを削減することができる。
(5) 前記バッテリモジュール(バッテリスタック2)は該バッテリパックケース1外部の電源である外部電源(充電スタンド118)と電気的に接続及び切断可能に構成されると共に、前記外部電源(充電スタンド118)と電気的に接続した状態で該外部電源(充電スタンド118)から供給される電力によって充電され、
前記バッテリモジュール(バッテリスタック2)の充電時は、該バッテリモジュール(バッテリスタック2)が前記外部電源(充電スタンド118)と接続されている時である。
このため、車両の航続可能距離を短縮すること無くバッテリスタック2を最適な温度に制御することができる。
前記バッテリモジュール(バッテリスタック2)の充電時は、該バッテリモジュール(バッテリスタック2)が前記外部電源(充電スタンド118)と接続されている時である。
このため、車両の航続可能距離を短縮すること無くバッテリスタック2を最適な温度に制御することができる。
(6) 前記バッテリ温調手段(温調用コントローラ52)は、
前記送風手段(ブロアファン35)のみの駆動開始から所定の駆動時間の間、前記送風手段(ブロアファン35)のみを駆動し、
前記駆動時間を、前記凝縮水の発生量から決定し、該凝縮水の発生量を、前記バッテリパックケース1の空気体積、前記バッテリモジュール(バッテリスタック2)の冷却使用頻度、及び、代表環境温湿度から決定する。
このため、(1)〜(5)の効果に加え、バッテリパックケース1内、または、温調ユニット3の部品点数を削減することができる。
前記送風手段(ブロアファン35)のみの駆動開始から所定の駆動時間の間、前記送風手段(ブロアファン35)のみを駆動し、
前記駆動時間を、前記凝縮水の発生量から決定し、該凝縮水の発生量を、前記バッテリパックケース1の空気体積、前記バッテリモジュール(バッテリスタック2)の冷却使用頻度、及び、代表環境温湿度から決定する。
このため、(1)〜(5)の効果に加え、バッテリパックケース1内、または、温調ユニット3の部品点数を削減することができる。
(7) 前記バッテリ温調手段(温調用コントローラ52)は、前記送風手段(ブロアファン35)のみの駆動開始からの経過時間をカウントし、その経過時間が前記所定の駆動時間となる前に車両が停止した場合、そのカウントを停止すると共に前記経過時間と所定の駆動時間との差を記憶し、次回の車両起動時には該車両起動からの経過時間が前記経過時間と所定の駆動時間との差となるまで前記送風手段(ブロアファン35)のみを駆動する(図13)。
このため、(6)の効果に加え、バッテリ冷却を実施中に発生した凝縮水に応じた凝縮水量に対し、必要な駆動時間が確保されるので、凝縮水の排出信頼性を向上することができる。
このため、(6)の効果に加え、バッテリ冷却を実施中に発生した凝縮水に応じた凝縮水量に対し、必要な駆動時間が確保されるので、凝縮水の排出信頼性を向上することができる。
(8)前記バッテリ温調手段(温調用コントローラ52)は、前記送風手段(ブロアファン35)のみの駆動開始からの経過時間をカウントし、その経過時間が前記所定の駆動時間となる前に車両が停止した場合、そのカウントを停止すると共に前記経過時間と所定の駆動時間との差を記憶し、車両停止後かつ次回の車両起動時前に、前記バッテリモジュール(バッテリスタック2)の冷却が実施された場合、停止したカウントをリセットし、前記所定の駆動時間を設定する(図12、図13、図16)。
このため、(6)〜(7)の効果に加え、新たに発生した追加凝縮水に対し、必要な駆動時間が確保されるので、凝縮水の排出信頼性を向上することができる。
このため、(6)〜(7)の効果に加え、新たに発生した追加凝縮水に対し、必要な駆動時間が確保されるので、凝縮水の排出信頼性を向上することができる。
(9) 前記バッテリ温調手段(温調ユニット3、温調用コントローラ52)は、加熱用のヒータ(PTCヒータ36)を有し、
前記バッテリ温調手段(温調用コントローラ52)は、前記駆動時間をカウントしている場合に、前記ヒータ(PTCヒータ36)を駆動して前記バッテリモジュール(バッテリスタック2)の加熱を実施する場合、そのカウントを停止すると共に該駆動時間をゼロにする(図15、図16)。
このため、(6)〜(8)の効果に加え、さらに多くの凝縮水の水蒸気を通気部17から排出することができると共に、その水蒸気となった凝縮水をより一層排出しやすくすることができる。
前記バッテリ温調手段(温調用コントローラ52)は、前記駆動時間をカウントしている場合に、前記ヒータ(PTCヒータ36)を駆動して前記バッテリモジュール(バッテリスタック2)の加熱を実施する場合、そのカウントを停止すると共に該駆動時間をゼロにする(図15、図16)。
このため、(6)〜(8)の効果に加え、さらに多くの凝縮水の水蒸気を通気部17から排出することができると共に、その水蒸気となった凝縮水をより一層排出しやすくすることができる。
(10) 前記バッテリ温調手段(温調ユニット3、温調用コントローラ52)は、前記凝縮水貯水部33を有する通風経路部(ユニットケース31、ユニットダクト37)を有し、
前記送風手段(ブロアファン35)は、前記通風経路部(ユニットケース31、ユニットダクト37)を通じて前記冷却用熱交換器(エバポレータ32)及び前記凝縮水貯水部33近傍の空気を送風して前記バッテリパックケース1内に循環させる手段であり、
前記通風経路部(ユニットケース31、ユニットダクト37)に、少なくとも前記通気部17の近傍まで延びるダクト(配風ダクト9)を接続し、
前記送風手段(ブロアファン35)が送風する前記冷却用熱交換器(エバポレータ32)及び前記凝縮水貯水部33近傍の空気を、前記通気部17へ向かって吹き出す吹出口99を前記ダクト(配風ダクト9)に設けた。
このため、(1)〜(9)の効果に加え、凝縮水の排出信頼性を向上することができる。
前記送風手段(ブロアファン35)は、前記通風経路部(ユニットケース31、ユニットダクト37)を通じて前記冷却用熱交換器(エバポレータ32)及び前記凝縮水貯水部33近傍の空気を送風して前記バッテリパックケース1内に循環させる手段であり、
前記通風経路部(ユニットケース31、ユニットダクト37)に、少なくとも前記通気部17の近傍まで延びるダクト(配風ダクト9)を接続し、
前記送風手段(ブロアファン35)が送風する前記冷却用熱交換器(エバポレータ32)及び前記凝縮水貯水部33近傍の空気を、前記通気部17へ向かって吹き出す吹出口99を前記ダクト(配風ダクト9)に設けた。
このため、(1)〜(9)の効果に加え、凝縮水の排出信頼性を向上することができる。
以上、本発明のバッテリ温調装置を実施例1に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例に限られるものではなく、請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
実施例1では、バッテリパックBPを車両の床下に配置する例を示した。しかしながら、実施例1に示した構成に限られるものではない。例えば、バッテリパックを車両のラゲージルーム等に配置するようにしてもよい。
実施例1では、バッテリモジュールとして、バッテリモジュールが複数積層されたバッテリスタック2(バッテリモジュール群)の例を示した。しかしながら、実施例1に示した構成に限られるものではない。例えば、バッテリモジュールとしては、複数積層されることなく配置されたバッテリモジュールも含まれる。
実施例1では、温調ユニット3として、冷風と温風を共に作り出すユニットの例を示した。しかしながら、実施例1に示した構成に限られるものではない。例えば、温調ユニットとしては、エバポレータを有し、冷風のみを作り出すユニットとしてもよい。
実施例1では、冷却用熱交換器をエバポレータ32とする例を示した。しかしながら、エバポレータ32に限られるものではない。すなわち、通過する空気から熱を奪って冷風を作り出すことができるものであればよい。例えば、ペルチェ素子等でもよい。
実施例1では、送風手段をブロアファン35とする例を示した。しかしながら、ブロアファン35に限られるものではない。すなわち、エバポレータ32及び凝縮水貯水部33近傍の空気(水蒸気)を送風して、バッテリパックケース1内に循環させることができるものであればよい。これにより、エバポレータ32及び凝縮水貯水部33近傍の空気(水蒸気)を通気部17近傍へ送風することができるものであればよい。
実施例1では、ブロアファン35の駆動時間中の回転率を、40%に設定した。しかしながら、これに限られるものではない。例えば、ブロアファン35その他の送風手段の性能に応じて異ならせてもよい。また、水蒸気となった凝縮水の排出効率を上げるために、回転率を40%以上にしてもよい。
実施例1では、ヒータをPTCヒータ36とする例を示した。しかしながら、PTCヒータ36に限られるものではない。すなわち、通過する空気を加熱することができるものであればよい。
実施例1では、通気部17の構成として、ゴアテックス(登録商標)等の素材(膜)を用いる例を示した。しかしながら、実施例1に示した構成に限られるものではない。すなわち、通気部17は、バッテリパックケース1内部から外部への気体の通過を許容するものであればよい。また、好ましくは、バッテリパックケース1内部から外部への気体の通過を許容すると共に、バッテリパックケース1外部から内部への液体の通過を防止するものが望ましい。
実施例1では、吹出口99を通気部17と対向している位置に配置する例を示した。しかしながら、吹出口99の配置はこれに限られるものではない。すなわち、ブロアファン35が送風するエバポレータ32及び凝縮水貯水部33近傍の空気を、通気部17へ向かって吹き出す位置に配置されていればよい。
実施例1では、通気部17及び吹出口99を2つとする例を示した。しかしながら、実施例1に示した構成に限られるものではない。すなわち、バッテリパックケース1内の各構成の配置等から、水蒸気となった凝縮水が最も排出されやすい通気部17及び吹出口99の数・配置・形状・大きさとしてもよい。例えば、通気部17及び吹出口99の数はそれぞれ1つまたは3つ以上としてもよいし、通気部17及び吹出口99の数が同数でなくてもよい。また、その配置、形状及び大きさは、通気部17及び吹出口99の両方ともに同じでもよいし、通気部17を2つ以上有する場合には、通気部17の中で異ならせてもよい。吹出口99でも同様とする。
実施例1では、バッテリパックケース1の内部空間に、温調ユニット3と配風ダクト9を配置する例を示した。しかしながら、実施例1に示した構成に限られるものではない。例えば、バッテリパックケースの内部空間に温調ユニットのみを配置し、ユニットダクトからバッテリスタックの隙間を経由してバッテリスタックに配風するような配風ダクト無しとしてもよい。
実施例1では、通風経路部(ユニットケース31、ユニットダクト37)に、凝縮水を貯める凝縮水貯水部33を有している構成を示した。しかしながら、実施例1に示した構成に限られるものではない。例えば、凝縮水貯水部33から通風経路部(ユニットケース31、ユニットダクト37)内にて、相対的に凝縮水の水蒸気を含む風速が速い部分まで連続して、凝縮水の表面積を増大させる吸湿シート(凝縮水表面積増大処理部)を有していてもよい。具体的には、吸水材を設けてもよいし、または、凝縮水貯水部33等の表面自体に親水加工を施してもよい。これにより、凝縮水の蒸発が促進されるので、より多くの凝縮水を水蒸気として排出することができる。
実施例1では、凝縮水排出制御の開始時タイミング(所定のタイミング)として、バッテリ冷却実施後の、次回の車両起動時とする例を示した。すなわち、バッテリパックBPの内部圧力と外部圧力との間に、圧力差が生じる別のタイミングに、凝縮水排出制御を開始してもよい。例えば、その開始タイミングとして、圧力差が生じる夜または朝、外気温が低いとき等としてもよい。ただし、夜または朝ときには、タイマー等に基づき、ブロアファン35を駆動し、上記制御を実施する。また、外気温が低いときには、外気温を検知、又は外気温度とバッテリパックBP内部の空気温度(バッテリ温度)に基づき、ブロアファン35を駆動し、上記制御を実施する。これにより、バッテリパックBPの内部圧力と外部圧力との間に圧力差が生じ、凝縮水の水蒸気をより一層排出しやすくすることができる。
実施例1では、バッテリ冷却を充電時のみに実施する例を示した。しかしながら、実施例1に示した充電時に限られるものではない。例えば、バッテリパックBPの内部温度が第1設定温度より高くなった場合には、車両起動中でもバッテリ冷却を実施してもよい。ただし、新たに発生する凝縮水を排出するために、「バッテリ冷却時の凝縮水排出制御作用」に記載したように、図12のステップS13に基づき予め定めた所定時間が駆動時間として再設定され、凝縮水排出制御が実施される。
実施例1では、本発明のバッテリ温調装置を走行用駆動源として走行用モータのみを搭載した電気自動車に適用する例を示した。しかしながら、実施例1に電気自動車に限られるものではない。すなわち、本発明のバッテリ温調装置は、走行用駆動源として走行用モータとエンジンを搭載したハイブリッド車に対しても適用することができる。
本出願は、2013年10月3日に日本国特許庁に出願された特願2013−208334に基づいて優先権を主張し、その開示は本明細書で参照により組み込まれる。
Claims (10)
- バッテリモジュールと、
前記バッテリモジュールの温度を検出する温度検出手段と、
前記バッテリモジュールの温度を調整するバッテリ温調手段と、
前記バッテリモジュール及び前記バッテリ温調手段を収納するバッテリパックケースと、
を備えたバッテリ温調装置において、
前記バッテリパックケースは、該バッテリパックケース内部から外部への気体の通過を許容する通気部を有し、
前記バッテリ温調手段は、通過する空気を冷却する冷却用熱交換器と、前記冷却用熱交換器にて発生した凝縮水を貯める凝縮水貯水部と、前記冷却用熱交換器及び前記凝縮水貯水部近傍の空気を送風して前記バッテリパックケース内に循環させる送風手段と、を有して構成され、
前記バッテリ温調手段は、
前記温度検出手段によって検出されたバッテリモジュールの温度が予め定められた所定温度より高い場合は、前記冷却用熱交換器によって通過する空気を冷却すると共に、前記送風手段を駆動してバッテリモジュールの冷却を実施し、
該バッテリモジュールの冷却の実施が終了した後の所定のタイミングで、前記温度検出手段によって検出されるバッテリモジュールの温度に関わらず、前記送風手段のみを駆動する
ことを特徴とするバッテリ温調装置。 - 請求項1に記載されたバッテリ温調装置において、
該バッテリパックケースは車両に搭載されて、前記バッテリモジュールは電力を車載機器へ供給する車両用電源装置であって、
前記所定のタイミングは、前記バッテリモジュールの冷却を実施後の、次回の車両起動時である
ことを特徴とするバッテリ温調装置。 - 請求項1または請求項2に記載されたバッテリ温調装置において、
前記バッテリ温調手段は、前記バッテリモジュールの冷却を実施中の前記送風手段の駆動出力よりも、前記所定のタイミングにおいて駆動する際の前記送風手段の駆動出力を低く設定する
ことを特徴とするバッテリ温調装置。 - 請求項1から請求項3までの何れか一項に記載されたバッテリ温調装置において、
前記バッテリモジュールの冷却は、前記バッテリモジュールの充電時のみに実施する
ことを特徴とするバッテリ温調装置。 - 請求項4のバッテリ温調装置において、
前記バッテリモジュールは該バッテリパックケース外部の電源である外部電源と電気的に接続及び切断可能に構成されると共に、前記外部電源と電気的に接続した状態で該外部電源から供給される電力によって充電され、
前記バッテリモジュールの充電時は、該バッテリモジュールが前記外部電源と接続されている時である
ことを特徴とするバッテリ温調装置。 - 請求項1から請求項5までの何れか一項に記載されたバッテリ温調装置において、
前記バッテリ温調手段は、
前記送風手段のみの駆動開始から所定の駆動時間の間、前記送風手段のみを駆動し、
前記駆動時間を、前記凝縮水の発生量から決定し、該凝縮水の発生量を、前記バッテリパックケースの空気体積、前記バッテリモジュールの冷却使用頻度、及び、代表環境温湿度から決定する
ことを特徴とするバッテリ温調装置。 - 請求項6に記載されたバッテリ温調装置において、
前記バッテリ温調手段は、前記送風手段のみの駆動開始からの経過時間をカウントし、その経過時間が前記所定の駆動時間となる前に車両が停止した場合、そのカウントを停止すると共に前記経過時間と所定の駆動時間との差を記憶し、次回の車両起動時には該車両起動からの経過時間が前記経過時間と所定の駆動時間との差となるまで前記送風手段のみを駆動する
ことを特徴とするバッテリ温調装置。 - 請求項6または請求項7に記載されたバッテリ温調装置において、
前記バッテリ温調手段は、前記送風手段のみの駆動開始からの経過時間をカウントし、その経過時間が前記所定の駆動時間となる前に車両が停止した場合、そのカウントを停止すると共に前記経過時間と所定の駆動時間との差を記憶し、車両停止後かつ次回の車両起動時前に、前記バッテリモジュールの冷却が実施された場合、停止したカウントをリセットし、前記所定の駆動時間を設定する
ことを特徴とするバッテリ温調装置。 - 請求項6から請求項8までの何れか一項に記載されたバッテリ温調装置において、
前記バッテリ温調手段は、加熱用のヒータを有し、
前記バッテリ温調手段は、前記駆動時間をカウントしている場合に、前記ヒータを駆動して前記バッテリモジュールの加熱を実施する場合、そのカウントを停止すると共に該駆動時間をゼロにする
ことを特徴とするバッテリ温調装置。 - 請求項1から請求項9までの何れか一項に記載されたバッテリ温調装置において、
前記バッテリ温調手段は、前記凝縮水貯水部を有する通風経路部を有し、
前記送風手段は、前記通風経路部を通じて前記冷却用熱交換器及び前記凝縮水貯水部近傍の空気を送風して前記バッテリパックケース内に循環させる手段であり、
前記通風経路部に、少なくとも前記通気部の近傍まで延びるダクトを接続し、
前記送風手段が送風する前記冷却用熱交換器及び前記凝縮水貯水部近傍の空気を、前記通気部へ向かって吹き出す吹出口を前記ダクトに設けた
ことを特徴とするバッテリ温調装置。
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