KR20170045304A - 배터리용 냉각 장치 - Google Patents

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기요히토 마치다
노부유키 다나카
데루오 이시시타
게이이치 미나미우라
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도요타지도샤가부시키가이샤
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Abstract

차량 내에 장착된 배터리를 위한 냉각 장치는 차량 내의 공기를 흡입하고 흡입된 공기를 배터리로 송풍하도록 구성되는 냉각 팬; 냉각 팬에 의해 흡입된 공기의 온도를 검출하도록 구성되는 흡기 온도 센서; 및 (i) 냉각 팬을 제어하고, (ii) 흡기 온도 센서의 검출값이 제1 온도 미만일 때 냉각 팬 작동을 금지하도록 구성되는 전자 제어 유닛을 포함한다.

Description

배터리용 냉각 장치{COOLING DEVICE FOR BATTERY}
본 발명은 배터리용 냉각 장치, 특히, 차량에 장착되는 배터리용 냉각 장치에 관한 것이다.
배터리와 배터리에 차량 내부의 공기를 송풍하는 냉각 팬을 구비하는 차량이 특허 제4561743호에 개시되어 있다. 배터리가 고온인 경우, 냉각 팬이 작동된다. 따라서, 배터리가 냉각된다.
일반적으로, 냉각 팬은 팬을 회전시키기 위한 회전 샤프트를 지지하는 베어링 부분을 구비한다. 회전 샤프트와 베어링 부분 사이에 윤활유의 유막이 형성된다. 이 유막은 회전 샤프트와 베어링 부분이 서로 접촉(금속 맞닿음)하는 것을 방지하고, 따라서, 베어링 부분을 보호한다.
그러나, 냉각 팬(그 주위 분위기)의 주변이 극도로 낮은 온도인 상태에서, 냉각 팬의 윤활유는 높은 점도를 나타내고 그래서, 냉각 팬의 베어링 부분에 충분한 양의 윤활유가 공급되지 않을 수 있다. 냉각 팬이 이러한 상태에서 작동되면, 냉각 팬의 베어링 부분을 보호하는 유막이 파괴되고, 베어링 부분이 금속 맞닿음을 통해 깎여 나가게 된다. 결과적으로, 냉각 팬이 고장날 수 있다.
본 발명은 배터리와 배터리를 냉각하는 냉각 팬을 구비하는 차량에서 냉각 팬의 고장 발생을 억제하는 배터리용 냉각 장치를 제공한다.
본 발명의 제1 양태에 따른 냉각 장치는 차량 내에 장착된 배터리를 위한 냉각 장치이다. 이 냉각 장치는 냉각 팬, 흡기 온도 센서 및 전자 제어 유닛을 구비한다. 냉각 팬은 차량 내의 공기를 흡입하고 흡입된 공기를 배터리로 송풍하도록 구성된다. 흡기 온도 센서는 냉각 팬에 의해 흡입된 공기의 온도를 검출하도록 구성된다. 전자 제어 유닛은 냉각 팬을 제어하도록 구성된다. 전자 제어 유닛은 흡기 온도 센서의 검출값이 제1 온도보다 낮을 때 냉각 팬의 작동을 금지하도록 구성된다.
이러한 구성에 따르면, 흡기 온도 센서의 검출값이 제1 온도보다 낮을 때(냉각 팬의 주변이 극도로 낮은 온도에 있고 냉각 팬의 베어링 부분에서 유막이 파괴될 수 있을 때) 냉각 팬은 작동이 금지된다. 따라서, 냉각 팬의 주변이 극도로 낮은 온도인 상태에서 작동되는 것에 의한 냉각 팬 고장 발생이 방지될 수 있다.
바람직하게, 전자 제어 유닛은 배터리 온도가 제2 온도 이상이고 흡기 온도 센서의 검출값이 제1 온도 이상일 때 냉각 팬을 작동시키도록 구성될 수 있고, 배터리의 온도가 제2 온도 이상이고 흡기 온도 센서의 검출값이 제1 온도보다 낮을 때 냉각 팬 작동을 금지하도록 구성될 수 있다.
이러한 구성에 따라서, 배터리 온도가 제2 온도 이상인 경우(배터리의 온도가 높은 경우)에도, 흡기 온도 센서의 검출값이 제1 온도보다 낮을 때 냉각 팬의 작동이 금지된다. 따라서, 배터리 냉각에 우선하여 냉각 팬 고장 발생이 방지될 수 있다.
바람직하게, 전자 제어 유닛은 배터리 온도가 제2 온도보다 높은 제3 온도 이상일 때 흡기 온도 센서의 검출값이 제1 온도보다 낮은지 여부에 무관하게 냉각 팬을 작동시키도록 구성될 수 있다.
이러한 구성에 따라서, 흡기 온도 센서의 검출값이 제1 온도보다 낮은 경우에도, 배터리 온도가 제2 온도보다 높은 제3 온도 이상일 때(배터리의 온도가 더 높고 배터리가 열화될 수 있을 때), 냉각 팬이 작동된다. 따라서, 냉각 팬 고장 방지에 우선하여 배터리 열화가 억제될 수 있다.
바람직하게, 전자 제어 유닛은 냉각 팬의 실제 회전 속도가 목표 회전 속도와 같아지도록 피드백을 통해 냉각 팬을 제어하도록 구성될 수 있다. 전자 제어 유닛은 흡기 온도 센서의 검출값이 제1 온도보다 낮고 냉각 팬의 실제 회전 속도와 목표 회전 속도 사이의 차이가 미리 결정되어 있는 범위 외부에 있을 때 냉각 팬 작동을 금지하도록 구성될 수 있다.
이러한 구성에 따르면, 흡기 온도 센서의 검출값이 제1 온도보다 낮은 경우에, 냉각 팬의 실제 회전 속도와 목표 회전 속도 사이의 차이가 미리 결정되어 있는 범위 외부에 있을 때(냉각 팬의 회전 샤프트가 정상적으로 회전하지 않을 때) 냉각 팬 작동이 금지된다. 따라서, 냉각 팬이 불필요하게 작동 금지되는 것이 더 신뢰성있게 방지될 수 있고, 흡기 온도 센서의 검출값이 제1 온도보다 낮을 때 냉각 팬의 작동이 균일하게 금지되는 경우보다 냉각 팬 작동 기회의 수가 더 ?ㅎ팁? 수 있다.
바람직하게, 전자 제어 유닛은 작동 점검의 실행이 요청되는 경우 흡기 온도 센서의 검출값이 제1 온도 이상일 때 냉각 팬에 작동 명령을 출력함으로써 냉각 팬이 정상적으로 작동하는지 여부를 확인하기 위한 작동 점검을 실행하고, 흡기 온도 센서의 검출값이 제1 온도보다 낮을 때 작동 점검의 실행을 억제하도록 구성될 수 있다.
이러한 구성에 따라서, 냉각 팬의 작동 점검의 실행이 요청되는 경우에도 흡기 온도 센서의 검출값이 제1 온도보다 낮을 때 작동 점검이 실행되지 않는다. 따라서, 작동 점검에 의한 냉각 팬 고장 발생을 방지할 수 있다.
본 발명의 예시적 실시예의 특징, 장점 그리고 기술적 및 산업적 의의를 첨부 도면을 참조로 후술할 것이며, 도면에서 유사 참조 번호는 유사 요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 차량의 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 냉각 팬과 배터리의 예시적 배열을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 냉각 팬 내측의 모터의 예시적 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 ECU의 처리 절차를 도시하는 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따른, 배터리 온도(Tb), 팬 흡기 온도(Tfan) 및 냉각 팬의 상태의 예시적 변화를 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 ECU의 처리 절차를 도시하는 흐름도이다.
도 7은 본 발명에 따른 냉각 팬의 피드백 제어 시스템을 도시하는 블록도이다.
도 8은 본 발명에 따른 팬 흡기 온도(Tfan)와 회전 속도 차이(ΔN) 사이의 관계를 도시하는 도면이다.
본 발명의 실시예를 이후 도면을 참조로 상세히 설명할 것이다. 부수적으로, 도면의 유사 또는 등가 구성요소는 유사 참조 부호로 표시되어 있고, 그 설명은 반복하지 않을 것이다.
[제1 실시예]
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량(1)의 전체 구성도이다. 차량(1)은 엔진(10), 제1 모터-제너레이터(이하에서 마찬가지로 "제1 MG"로 지칭됨)(20), 제2 모터-제너레이터(이하에서, 마찬가지로 "제2 MG"로 지칭됨(30), 원동력 분할 유닛(40), 공조기(50), 파워 제어 유닛(PCU)(60), 배터리(70), 보기류(auxiliary) 배터리(80), DC/DC 컨버터(81), 냉각 팬(90) 및 전자 제어 유닛(ECU)(100)을 구비한다.
차량(1)은 엔진(10)과 제2 MG(30) 중 적어도 하나로부터 출력되는 원동력에 의해 주행하는 하이브리드 차량이다. 엔진(10)의 원동력은 원동력 분할 유닛(40)에 의해 구동륜(2)으로의 경로를 통해 전달되는 원동력과 제1 MG(20)로의 경로를 통해 전달되는 원동력으로 분할된다.
제1 MG(20)는 원동력 분할 유닛(40)에 의해 분할된 엔진(10)의 원동력을 사용하여 전력을 생성한다. 제2 MG(30)는 배터리(70)에 저장된 전력과 제1 MG(20)에 의해 발생된 전력 중 적어도 하나를 사용하여 원동력을 생성한다. 제2 MG(30)의 원동력은 구동륜(2)으로 전달된다. 부수적으로, 차량(1)의 제동시 등에, 제2 MG(30)는 구동륜(2)에 의해 구동되고, 제2 MG(30)는 제너레이터로서 작동한다. 따라서, 제2 MG(30)는 차량의 운동 에너지를 전력으로 변환하는 재생 브레이크로서도 기능한다. 제2 MG(30)에 의해 생성된 재생 전력은 배터리(70)에 저장된다.
PCU(60)가 전력 라인(PL, NL)을 거쳐 배터리(70)에 연결된다. PCU(60)는 배터리(70)에 저장된 DC 전력을 제1 MG(20) 및 제2 MG(30)를 구동할 수 있는 AC 전력으로 변환하고, 이 AC 전력을 제1 MG(20) 및/또는 제2 MG(30)에 출력한다. 따라서, 제1 MG(20) 및/또는 제2 MG(30)는 배터리(70)에 저장된 전력에 의해 구동된다. 게다가, PCU(60)는 제1 MG(20) 및/또는 제2 MG(30)에 의해 생성된 AC 전력을 배터리(70)를 충전할 수 있는 DC 전력으로 변환하고, 이 DC 전력을 배터리(70)에 출력한다. 따라서, 배터리(70)는 제1 MG(20) 및/또는 제2 MG(30)에 의해 생성된 전력으로 충전된다.
배터리(70)는 제1 MG(20) 및/또는 제2 MG(30)를 구동하기 위한 전력을 저장한다. 배터리(70)는 서로 직렬로 연결되어 있는 복수의 이차 배터리 전지(예를 들어, 니켈-금속 하이브리드 배터리 전지 또는 리튬-이온 이차 배터리 전지)를 포함하도록 구성된다. 배터리(70)의 전압은 비교적 높고, 예로서, 약 300 V와 같다.
공조기(50)는 전력 라인(PL, NL)에 전기적으로 연결되고, 전력 라인(PL, NL)으로부터 공급되는 고전압 전력에 의해 작동한다. 공조기(50)는 차량 내부의 공기의 온도를 조정(냉방 또는 난방)한다.
보기류 배터리(80)는 차량(1)에 장착된 복수의 보기류 부하(auxiliary load)를 작동시키기 위한 전력을 저장한다. 보기류 배터리(80)는 예로서 납 축전지를 포함하도록 구성된다. 보기류 배터리(80)의 전압은 배터리(70)의 전압보다 낮고, 예로서, 약 12 V 또는 약 24 V와 같다. 부수적으로, 복수의 보기류 부하는 냉각 팬(90), ECU(100), 다양한 센서 및 기타 기기(예를 들어, 오디오 기기(미도시), 조명 기기(미도시), 차량 네비게이션 기기(미도시) 등)를 포함한다.
DC/DC 컨버터(81)는 전력 라인(PL, NL)에 전기적으로 연결되고, 전력 라인(PL, NL)으로부터 공급되는 전압을 강압하고, 이렇게 강압된 전압을 보기류 배터리(80) 및 복수의 보기류 부하에 공급한다.
냉각 팬(90)은 ECU(100)에 의해 제어되는 모터와 모터의 회전 샤프트에 연결된 팬을 포함하도록 구성된다. 작동시, 냉각 팬(90)은 차량 내부의 공기를 흡입하고, 흡입된 공기를 배터리(70)에 송풍한다. 냉각 팬(90)의 송풍 모드(팬 타입)는 원심 모드(시로코 팬 등) 또는 축류 모드(프로펠러 팬) 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 차량(1)은 감시 유닛(3), 흡기 온도 센서(4), 외기 온도 센서(5) 및 회전 속도 센서(6)를 구비한다. 감시 유닛(3)은 배터리(70)의 전압(이하에서 "배터리 전압(Vb)"이라 지칭됨), 배터리(70)의 전류(이하에서 "배터리 전류(Ib)"라 지칭됨) 및 배터리(70)의 온도(이하에서 "배터리 온도(Tb)"라 지칭됨)를 검출한다. 흡기 온도 센서(4)는 냉각 팬 내로 흡입된 공기의 온도(이하에서 "팬 흡기 온도(Tfan)"라 지칭됨)를 검출하기 위한 센서이다. 외기 온도 센서(5)는 차량(1) 외부의 공기의 온도(이하에서 "외기 온도(Tout)"라 지칭됨)를 검출한다. 회전 속도 센서(6)는 냉각 팬(90)의 모터 회전 속도(이하에서 간단히 "팬 회전 속도(Nfan)"라 지칭됨)를 검출한다. 이들 센서는 검출 결과를 ECU(100)에 출력한다.
중앙 처리 유닛(CPU)(미도시) 및 메모리(미도시)가 ECU(100)에 내장된다. ECU(100)는 각각의 센서로부터의 정보와 메모리에 저장된 정보에 기초하여 차량(1)의 다양한 기기(엔진(10), PCU(60), 공조기(50), DC/DC 컨버터(81), 냉각 팬(90) 등)를 제어한다.
냉각 팬(90) 작동시, ECU(100)는 팬 회전 속도(Nfan)가 목표 회전 속도(Nfan_tag)와 같아지도록 피드백을 통해 냉각 팬(90)을 제어한다(도 7 참조, 후술됨). 부수적으로, 목표 회전 속도(Nfan_tag)는 미리 결정된 고정된 값일 수 있거나, 배터리 온도(Tb)에 따라 변하는 값일 수 있다.
도 2는 냉각 팬(90)과 배터리(70)의 예시적 배열을 개략적으로 도시하는 도면이다. 승객실(8) 및 화물 공간(9)이 차량(1)의 내부에 제공된다. 승객실(8)의 온도는 공조기(50)에 의해 조정되고, 공조기는 차량에 관하여 승객실(8)의 전방에 제공되어 있다. 승객(사용자)이 앉는 전방 좌석(7a) 및 후방 좌석(7b)이 승객실(8) 내에 제공된다. 화물 공간(9)은 차량에 관하여 후방 좌석(7b) 뒤쪽에 제공된다. 부수적으로, 승객실(8) 및 화물 공간(9)은 후방 좌석(7b) 위로 서로 연통할 수 있다.
배터리(70)는 배터리 케이스(71) 내에 수용되고, 화물 공간(9) 내에 배열된다. 배터리 케이스(71)의 내부는 흡기 덕트(72)에 의해 승객실(8)과 연통되어 유지되고, 배기 덕트(73)에 의해 화물 공간(9)과 연통되어 유지된다.
냉각 팬(90) 및 흡기 온도 센서(4)는 흡기 덕트(72) 내에 배열된다. 부수적으로, 도 2는 흡기 온도 센서(4)가 냉각 팬(90)의 상류에(차량에 관하여 전방에) 배열되는 예를 도시한다. 그러나, 흡기 온도 센서(4)는 냉각 팬(90)의 하류에(냉각 팬(90)과 배터리(70)의 사이에) 배열될 수 있다.
도 2에 도시된 화살표 α는 냉각풍의 유동을 나타낸다. 작동시, 냉각 팬(90)은 그 온도가 공조기(50)에 의해 조정되어 있는(냉각된) 승객실(8) 내의 공기를 흡입하고 이 흡입된 공기를 냉각풍으로서 배터리 케이스(71) 내로 송풍한다. 배터리 케이스(71) 내로 송풍된 공기는 배터리(70)와 열을 교환하여 배터리(70)를 냉각시키고, 그후, 배기 덕트(73)를 통해 화물 공간(9) 내로 배출된다.
전술한 바와 같이 구성된 차량(1)에서, 차량(1)이 배터리(70)를 충전/방전하도록 운전되게 될 때, 전류가 배터리(70)를 통해 흐르고 그래서 배터리 온도(Tb)가 상승한다. 배터리 온도(Tb)가 허용가능 온도(Tb2)(예를 들어, 40℃)를 초과할 때, 배터리(70)가 열화될 수 있다. 따라서, 배터리 온도(Tb)가 허용가능 온도(Tb2)보다 낮은 온도(Tb1)(예를 들어, 36℃) 이상일 때, 배터리(70)를 냉각시키기 위해 냉각 팬(90)을 작동시켜 배터리 온도(Tb)가 허용가능 온도(Tb2)(예를 들어, 40℃)를 초과하지 않는 것을 보증하는 것이 바람직하다.
그러나, 냉각 팬(90) 주변(주위 분위기)이 극도로 낮은 온도(예를 들어, -30℃ 미만)에 있는 경우에 냉각 팬(90)이 작동되면, 냉각 팬(90)에 고장이 발생할 수 있다. 이 점을 도 3을 참조로 설명할 것이다.
도 3은 냉각 팬(90) 내측의 모터의 예시적 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다. 냉각 팬(90) 내측의 모터는 팬(미도시)이 부착되어 있는 회전 샤프트(91), 로터(92), 스테이터(93), 베어링 부분(94) 및 모터 케이스(95)를 포함한다. 로터(92)는 지지 부재(92a)에 의해 회전 샤프트(91)에 고정된다. 스테이터(93)와 베어링 부분(94)은 모터 케이스(95)에 고정된다. 스테이터(93) 둘레에 권선된 코일을 통해 전류가 흐르게 될 때, 로터(92)가 스테이터(93)에 관하여 회전한다. 따라서, 회전 샤프트(91)가 회전한다.
베어링 부분(94)은 소위 미끄럼 베어링(플레인 베어링)이며, 이러한 베어링은 회전 샤프트(91)를 회전가능하게 지지하도록 회전 샤프트(91) 둘레에 제공된다. 베어링 부분(94)과 회전 샤프트(91) 사이의 영역(파선으로 둘러싸인 영역)에 작은 간극이 확보된다. 윤활유의 유막이 이 간극에 형성된다. 이 유막은 회전 샤프트(91)와 베어링 부분(94)이 서로 접촉(금속 맞닿음)하는 것을 방지하고, 따라서, 베어링 부분(94)을 보호한다.
그러나, 냉각 팬(90)의 주변이 극도로 낮은 온도인 상태에서, 냉각 팬(90)의 윤활유는 높은 점도를 나타내고 그래서, 베어링 부분(94)과 회전 샤프트(91) 사이의 간극에 충분한 양의 윤활유가 공급되지 않을 수 있다. 냉각 팬(90)이 이러한 상태에서 작동될 때, 베어링 부분(94)과 회전 샤프트(91) 사이의 유막이 파괴되고, 회전 샤프트(91) 또는 베어링 부분(94)이 금속 맞닿음을 통해 깎여 나가게 된다. 결과적으로, 냉각 팬(90)이 고장날 수 있다. 게다가, 예로서, 냉각 팬(90)의 크기를 감소시키는 견지에서 베어링 부분(94)과 회전 샤프트(91) 사이의 간극을 좁히도록 구조적 변경이 이루어질 때, 베어링 부분(94)의 미끄럼 영역의 감소가 금속 맞닿음의 촉진을 초래한다. 결과적으로, 냉각 팬(90)이 더 쉽게 고장난다.
부수적으로, 도 3은 냉각 팬(90)의 베어링 부분이 미끄럼 베어링(플레인 베어링)으로 구성되는 예를 도시한다. 그러나, 냉각 팬(90)의 베어링 부분은 구름 베어링(볼 베어링, 롤러 베어링 등)으로 구성될 수 있다. 냉각 팬(90)의 베어링 부분이 구름 베어링인 경우에도, 냉각 팬(90)의 주변이 극도로 낮은 온도에 있는 상태에서, 구름 요소와 레이스웨이 표면을 보호하는 윤활유(또는 윤활제)는 높은 점도를 나타내고, 그래서, 미끄럼 베어링의 것과 유사한 문제가 유발될 수 있다.
따라서, 냉각 팬(90)의 주연부가 극도로 낮은 온도에 있을 때, 본 발명의 본 실시예에 따른 ECU(100)는 냉각 팬(90)이 작동되는 것을 금지하고, 따라서, 냉각 팬(90)의 고장 발생을 억제한다.
도 4는 냉각 팬(90)의 제어시 ECU(100)에 의해 실행되는 처리 절차를 도시하는 흐름도이다. 이 흐름도는 ECU(100)의 작동 동안 미리 결정된 사이클로 반복적으로 실행된다.
단계(이하에서 "S"로 약어표기됨) 10에서, ECU(100)는 배터리 온도(Tb)가 온도 Tb1(예를 들어, 36℃) 이상인지 여부를 판정한다. 배터리 온도(Tb)가 이 온도 Tb1보다 낮은 경우(S10에서 아니오), 배터리(70)를 냉각할 필요가 없고, 그래서, ECU(100)는 S20에서 냉각 팬(90)을 정지시킨다.
배터리 온도(Tb)가 온도 Tb1 이상인 경우(S10에서 예), 배터리(70)를 냉각시킬 필요가 있다. 그러나, 냉각 팬(90)의 주변이 극도로 낮은 온도에 있는 경우, 냉각 팬(90)이 작동될 때, 전술한 바와 같이 냉각 팬(90) 고장이 발생할 가능성이 있다. 부수적으로, 배터리 온도(Tb)가 온도 Tb1 이상이지만, 냉각 팬(90) 주변이 극도로 낮은 온도에 있는 상황은 예로서 차량(1)이 저온 지역에서 장시간 주행하게 되는 경우에 고려될 수 있다. 즉, 차량이 저온 지역에서 장시간 주행하게 되는 경우에, 배터리(70)는 고온에 도달하도록 충전/방전되지만 냉각 팬(90)의 주변은 극도로 낮은 온도의 외기로 인해 극도로 낮은 온도에 있을 수 있다.
따라서, 배터리 온도(Tb)가 온도 Tb1 이상인 경우(S10에서 예), ECU(100)는 후술되는 "개방 윈도우 판정"(S11 및 S12의 프로세스) 및 "흡기 온도 판정"(S13의 프로세스)에 의해 냉각 팬(90) 주변이 극도로 낮은 온도에 있는지 여부를 판정한다. ECU(100)는 이들 판정의 결과에 기초하여 냉각 팬(90)의 작동을 허용할지 여부를 판정한다.
"개방 윈도우 판정"(S11 및 S12의 프로세스)은 온도 Tout1(예를 들어, -30℃)보다 낮은 극도로 낮은 온도의 외기가 차량 내부로 들어오는지 여부를 판정하는 프로세스이다. 구체적으로, ECU(100)는 먼저 외기 온도(Tout)가 온도 Tout1보다 낮은지 여부를 판정한다(S11). 외기 온도(Tout)가 온도 Tout1보다 낮은 경우(S11의 예), ECU(100)는 차량(1)의 윈도우 및 도어 중 적어도 하나가 개방되어 있는지 여부(즉, 외기가 차량 내부에 진입할 수 있는지 여부)를 판정한다(S11). 차량(1)의 윈도우 또는 도어가 모두 폐쇄되어 있는 경우(S12의 아니오), ECU(100)는 후속하여 "흡기 온도 판정"을 수행한다(S13의 프로세스).
"흡기 온도 판정"(S13의 프로세스)은 팬 흡기 온도(Tfan)(흡기 온도 센서(4))의 검출값)가 온도 Tfan1(예를 들어 -30℃)보다 낮은 극도로 낮은 온도인지 여부를 판정하는 프로세스이다. 구체적으로, ECU(100)는 팬 흡기 온도(Tfan)가 온도 Tfan1보다 낮은지 여부를 판정한다(S13). 부수적으로, "흡기 온도 검출"은 도 4에 도시된 흐름도에서 "개방 윈도우 판정" 이후 수행된다. 그러나, 이들 판정의 순서는 반대가 될 수 있다.
"흡기 온도 판정"에서 팬 흡기 온도(Tfan)가 온도 Tfan1 이상인 것으로 판정되면(S13에서 아니오), ECU(100)는 냉각 팬(90)의 작동을 허용하고, S14에서 냉각 팬(90)을 작동시킨다.
다른 한편, "개방 윈도우 판정"에서 외기 온도(Tout)가 온도 Tout1보다 낮고 차량(1)의 윈도우 및 도어 중 적어도 하나가 개방되어 있는 것으로 판정되는 경우(S11에서 예 및 S12에서 예) 또는 "흡기 온도 판정"에서 팬 흡기 온도(Tfan)가 온도 Tfan1보다 낮은 것으로 판정되는 경우(S13의 예), ECU(100)는 S15에서 냉각 팬(90)의 작동을 금지한다. 즉, ECU(100)는 냉각 팬(90)이 작동중일 때에는 냉각 팬(90)을 정지시키고, 냉각 팬(90)이 정지되어 있을 때에는 냉각 팬(90)을 정지된 상태로 유지한다.
또한, 본 발명의 본 실시예에서, S15에서 냉각 팬(90)의 작동이 금지된 이후, 아래에 설명된 "용량 저하 판정"에서(S16 내지 S19의 프로세스)에서 냉각 팬(90)의 고장의 방지보다 배터리(70)의 열화의 방지에 더 높은 우선순위가 주어져야 하는지 여부가 판정된다. 이때, 배터(70)의 열화의 방지에 더 높은 우선순위가 주어져야 한다고 결정되는 경우, 냉각 팬(90)의 주변이 극도로 낮은 온도에 있을 때에도 냉각 팬(90)이 작동되어 배터리(70)를 냉각시키고, 따라서, 배터리(70)의 열화의 방지에 더 높은 우선순위를 제공한다.
구체적으로, ECU(100)는 S16에서 냉각 팬(90)이 정지된 시점(직전 사이클 이전에 냉각 팬(90)이 정지된 경우에는 선행 사이클 이전의 냉각 팬(90)이 정지된 시점이며 이하에서 참이 될 것이다)의 배터리 온도(Tb)와 냉각 팬(90)이 정지된 시점으로부터 현재까지 경과 시간(냉각 팬(90)이 정지되어 유지되는 시간)을 파라미터로서 사용하여 그 열화로부터 초래되는 배터리(70)의 용량 저하량(ΔAh)을 계산한다. ECU(100)는 냉각 팬(90)이 정지된 시점의 배터리 온도(Tb)가 상승함에 따라, 그리고, 냉각 팬(90)이 정지된 시점으로부터 현재까지의 경과 시간이 길어짐에 따라 증가하는 값으로서 용량 저하량(ΔAh)을 계산한다.
S17에서, ECU(100)는 용량 저하량(ΔAh)이 허용가능한 양(A1)을 초과하였는지 여부를 판정한다. S18에서, ECU(100)는 현재 배터리 온도(Tb)가 온도 Tb1보다 높은 허용가능 온도(Tb2)(예를 들어, 40℃) 이상인지 여부를 판정한다. S19에서, ECU(100)는 배터리(70)의 완충 용량(FCC)이 허용가능 양(F1) 미만으로 저하되었는지 여부를 판정한다.
용량 저하량(ΔAh)이 허용가능 양(A1) 이상인 경우(S17에서 예) 또는 배터리 온도(Tb)가 허용가능 온도(Tb2)(예를 들어, 40℃) 이상인 경우(S18에서 예) 또는 완충 용량(FCC)이 허용가능 양(F1) 미만으로 저하된 경우(S19에서 예), ECU(100)는 냉각 팬(90) 고장의 방지보다 배터리(70)의 열화의 방지에 더 높은 우선권을 부여하고, 냉각 팬(90)을 작동시킨다(S14).
도 5는 차량(1)이 저온 구역에서 장기간 운전하고 나서 정지한 경우의 배터리 온도(Tb), 팬 흡기 온도(Tfan) 및 냉각 팬(90)의 상태의 예시적 변화를 보여주는 도면이다.
저온 구역에서 장시간 운전한 직후, 배터리(70)는 충전/방전에 의해 높은 온도에 도달하였지만, 차량 내부도 난방 등에 의해 비교적 높은 온도에 도달하였다. 따라서, 시간 지점 t1 이전에, 배터리 온도(Tb)는 온도 Tb1(예를 들어, 36℃) 이상이고, 팬 흡기 온도(Tfan)도 온도 Tfan1(예를 들어, -30℃) 이상이며 그래서 냉각 팬(90)이 작동된다.
배터리(70)가 냉각 팬(90)의 작동을 통해 냉각되지만, 냉각 팬(90) 주변의 온도는 또한 극도로 낮은 온도의 외기로 인해서도 저하된다. 따라서, 팬 흡기 온도(Tfan)가 시간 지점 t1에서 온도 Tfan1으로 저하될 때, 배터리 온도(Tb)는 온도 Tb1 이상이면서 허용가능 온도(Tb2)보다 낮고, 그래서, 냉각 팬(90)이 정지된다. 따라서, 배터리(70)의 냉각에 우선하여 냉각 팬(90) 고장 발생이 방지될 수 있다.
전술한 바와 같이, 배터리 온도(Tb)가 온도 Tb1 이상인 경우에도, "개방 윈도우 판정" 또는 "흡기 온도 판정"에서 냉각 팬(90) 주변이 극도로 낮은 온도에 있는 것으로 판정되는 경우, ECU(100)는 본 발명의 실시예에 따라 냉각 팬(90) 작동을 금지한다. 따라서, 냉각 팬(90)의 주변이 극도로 낮은 온도인 상태에서 작동되는 것에 의한 냉각 팬(90) 고장 발생이 방지될 수 있다.
[제1 실시예의 변형예]
본 발명의 전술한 실시예에서, 배터리 온도(Tb)가 온도 Tb1(예를 들어, 36℃) 이상인 경우가 냉각 팬(90)이 작동되어야 하는 상황으로서 언급되었다.
냉각 팬(90)의 작동 점검이 요청되는 경우가 냉각 팬(90)이 작동되어야 하는 다른 상황으로서 언급될 수 있다. 냉각 팬(90) 작동 점검은 시험적으로 냉각 팬(90)에 명령을 출력하여 냉각 팬(90)이 작동 명령에 따라 정상적으로 작동하는지 여부를 확인하는 제어이다. 냉각 팬(90) 등 같은 보기류 계통에 전력을 공급하는 보기류 배터리의 교체가 수행되는 경우(이하에서 "보기류의 클리어링"이라 지칭됨) 및 정비사 등이 서비스 공구를 사용하여 냉각 팬(90)의 작동 점검을 요청하는 동작을 수행하는 경우(이하에서 "점검 요청 동작"이라 지칭됨)가 냉각 팬(90)의 작동 점검이 요청되는 경우로서 언급될 수 있다. 보기류의 클리어링 또는 점검 요청 동작은 냉각 팬(90)의 주변이 극도로 낮은 온도에 있는 상태에서도 수행될 수 있다.
따라서, 냉각 팬(90)의 작동 점검이 요청될 때(보기류의 클리어링 또는 점검 요청 동작이 수행될 때), 본 변형례에 따른 ECU(100)는 팬 흡기 온도(Tfan)(흡기 온도 센서(4)의 검출값)가 온도 Tfan1 이상인지 여부를 판정하고, 판정 결과에 따라 냉각 팬(90)의 작동 점검을 실행할 지 여부를 판정한다.
도 6은 냉각 팬(90)의 작동 점검에 대한 ECU(100)의 처리 절차를 보여주는 흐름도이다. 이 흐름도는 ECU(100)의 작동 동안 미리 결정된 사이클로 반복적으로 실행된다.
S30 및 S31에서, ECU(100)는 냉각 팬(90)의 작동 점검이 요청되었는지 여부를 판정한다. 구체적으로, ECU(100)는 S30에서 전술한 보기류의 클리어링이 수행되었는지 여부를 판정하고, S31에서 전술한 점검 요청 동작이 수행되었는지 여부를 판정한다.
냉각 팬(90)의 작동 점검이 요청되지 않은 경우, 즉, 보기류의 클리어링도 수행되지 않고(S30의 아니오) 점검 요청 동작도 수행되지 않은(S31의 아니오) 경우, ECU(100)는 처리를 즉시 종료한다.
냉각 팬(90)의 작동 점검이 요청된 경우, 즉, 보기류의 클리어링이 수행(S30의 예)되었거나 점검 요청 동작이 수행(S31의 예)된 경우, ECU(100)는 팬 흡기 온도(Tfan)(흡기 온도 센서(4)의 검출값)가 온도 Tfan1(예를 들어, -30℃) 이상인지 여부를 S32에서 판정한다. 팬 흡기 온도(Tfan)가 온도 Tfan1 이상인 경우(S32에서 예), ECU(100)는 전술한 냉각 팬(90)의 작동 점검을 실행한다.
다른 한편, 팬 흡기 온도(Tfan)가 온도 Tfan1보다 낮은 경우(S32에서 아니오), ECU(100)는 냉각 팬(90)의 작동 점검을 실행하지 않고 즉시 처리를 종료한다.
이러한 방식으로, 냉각 팬(90)의 주변이 극도로 낮은 온도에 있는 상태에서의 작동 점검을 통해 냉각 팬(90)이 작동되는 것이 방지된다. 따라서, 냉각 팬(90) 작동 점검에 기인한 냉각 팬(90)의 고장 발생이 방지될 수 있다.
[제2 실시예]
전술한 본 발명의 제1 실시예에서, 배터리 온도(Tb)가 온도 Tb1(예를 들어, 36℃) 이상인 경우에 냉각 팬(90)의 주변이 극도로 낮은 온도에 있을 때 배터리(70)의 냉각보다 냉각 팬(90)의 고장 방지에 더 높은 우선순위가 주어지고 냉각 팬(90) 작동이 방지된다.
그러나, 냉각 팬(90) 주변이 극도로 낮은 온도에 있는 경우에도, 냉각 팬(90)이 실제로 작동될 때, 일부 경우에는 냉각 팬(90)의 베어링 부분(94)과 회전 샤프트(91) 사이의 유막이 파괴되지 않고 냉각 팬(90)이 정상적으로 작동한다. 대조적으로, 냉각 팬(90)의 주변이 실온에 있는 경우에도, 냉각 팬(90)의 베어링 부분(94)과 회전 샤프트(91) 사이의 간극에 이물질 등이 침입하였을 때, 일부 경우에, 냉각 팬(90)의 베어링 부분(94)과 회전 샤프트(91) 사이의 마찰 계수(이하에서 간단히 "팬 마찰 계수"라고도 지칭됨)가 크고, 그래서, 냉각 팬(90)은 정상적으로 작동하지 않는다.
따라서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 ECU(100)는 냉각 팬(90) 작동 동안 팬 회전 속도(Nfan)와 목표 회전 속도(Nfan_tag) 사이의 차이에 기초하여, 팬 마찰 계수에 이상이 있는지 여부를 판정하고, 판정 결과에 따른 제어를 실행한다.
도 7은 냉각 팬(90)의 피드백 제어 시스템을 도시하는 블록도이다. 냉각 팬(90)의 피드백 제어 시스템은 감산 유닛(110), 명령 발생 유닛(120) 및 회전 속도 센서(6)를 포함한다. 부수적으로, 감산 유닛(110) 및 명령 발생 유닛(120)은 ECU(100) 내부의 하드웨어 또는 소프트웨어에 의해 실현된다.
감산 유닛(110)은 목표 회전 속도(Nfan_tag)로부터 팬 회전 속도(Nfan)(회전 속도 센서(6)의 검출값)를 감산함으로써 얻어진 값(이하에서, "회전 속도 차이(ΔN)"라고도 지칭됨)을 계산하고, 계산된 값을 명령 발생 유닛(120)에 출력한다.
명령 발생 유닛(120)은 미리 결정된 값(N1)보다 낮은 회전 속도 차이(ΔN)를 형성하기 위한 전압 명령을 생성하고, 생성된 전압 명령을 냉각 팬(90)에 출력한다. 따라서, 팬 회전 속도(Nfan)(냉각 팬(90)의 실제 회전 속도)가 목표 회전 속도(Nfan_tag)에 접근하도록 피드백 제어가 실행된다.
전술한 피드백 제어 시스템에서, 회전 속도 차이(ΔN)와 전압 명령 사이의 관계는 팬 마찰 계수가 적절한 범위 내에서 저하된다는 전제하에 미리 결정된다. 따라서, 팬 마찰 계수가 냉각 팬(90) 내의 윤활유의 점도의 변화나 이물질의 침투에 기인하여 적절한 범위를 초과할 때, 전술한 피드백 제어의 실행시에도 회전 속도 차이(ΔN)가 미리 결정된 값(N1)보다 낮아지게 할 수 없다. 본 명세서에 설명된 바와 같은 특징을 사용하여, ECU(100)는 팬 마찰 계수에 이상이 존재하는지 여부를 판정한다.
도 8은 냉각 팬(90)이 피드백을 통해 제어되는 경우의 팬 흡기 온도(Tfan)와 회전 속도 차이(ΔN) 사이의 관계를 보여주는 도면이다. 부수적으로, 도 8에서, 냉각 팬(90)의 베어링 부분(94)과 회전 샤프트(91) 사이의 간극에 이물질 등이 침투하지 않은 경우의 관계는 실선으로 표시되어 있고 냉각 팬(90)의 베어링 부분(94)과 회전 샤프트(91) 사이의 간극에 이물질 등이 침투한 경우의 관계는 일점쇄선으로 표시되어 있다.
팬 마찰 계수와 회전 저항은 이물질 등이 간극에 침투되지 않은 경우보다 이물질 등이 간극에 침투된 경우에 더 크다. 따라서, 팬 흡기 온도(Tfan)가 변하지 않게 유지된다면, 이물질 등이 간극에 침투한 경우의 회전 속도 차이(ΔN)(일점쇄선으로 표시됨) 이물질 등이 간극에 침투하지 않은 경우의 회전 속도 차이(ΔN)(실선으로 표시됨)보다 높다.
게다가, 냉각 팬(90)의 윤활유의 점도는 냉각 팬(90)의 주변의 온도가 저하됨에 따라 상승한다. 따라서, 팬 흡기 온도(Tfan)가 저하됨에 따라, 팬 마찰 계수 및 회전 저항이 증가하고, 그래서, 회전 속도 차이(ΔN)가 상승한다.
따라서, 이물질 등이 간극에 침투한 경우(일점쇄선으로 표시됨) 뿐만 아니라 이물질이 간극에 침투하지 않은 경우(실선으로표시됨)에도, 팬 흡기 온도(Tfan)가 온도 Tfan1(예를 들어, -30℃)보다 낮은 영역에서, 회전 속도 차이(ΔN)는 미리 결정된 값(N1)을 초과한다. 다른 한편, 팬 흡기 온도(Tfan)가 온도 Tfan1 이상인 영역에서, 회전 속도 차이(ΔN)는 이물질 등이 간극에 침투되지 않은 경우(실선으로 표시됨)에는 미리 결정된 값(N1)보다 낮지만, 이물질 등이 간극에 침투된 경우(일점쇄선으로 표시됨) 회전 속도 차이(ΔN)는 미리 결정된 값(N1) 이상이다.
따라서, 팬 흡기 온도(Tfan)가 온도 Tfan1보다 낮고 회전 속도 차이(ΔN)가 미리 결정된 값(N1) 이상(적절한 범위 외부)인 경우, ECU(100)는 "저온시 이상"이 존재하는지, 즉, 팬 마찰 계수가 윤활유의 점도의 증가로 인해 적절한 범위를 초과하였는지 또는 이물질의 침입이 존재하는지를 판정한다. "저온시 이상"이 존재하는 것으로 판정되는 경우, 베어링 부분 상이 유막의 파괴로 인해 조기에서 냉각 팬(90) 고장이 발생하기 쉽다. 따라서, ECU(100)는 냉각 팬(90)이 작동되어야 하는 상황에서도 냉각 팬(90)이 작동되는 것을 금지한다. 따라서, 냉각 팬(90) 고장 발생이 적절히 방지될 수 있다.
팬 흡기 온도(Tfan)가 온도 Tfan1 이상이고, 회전 속도 차이(ΔN)가 미리 결정된 값(N1) 이상인 경우, ECU(100)는 "비저온시 이상"이 존재한다고, 즉, 팬 마찰 계수가 윤활유 점도의 증가가 아닌 이물질의 침투로 인해 적절한 범위를 초과하였다고 판정한다.
"비저온시 이상"의 경우, 이물질 등이 간극에 침투되었더라도 유막은 파괴될 가능성이 적다. 따라서, 냉각 팬(90)이 작동되는 경우에도 냉각 팬(90) 고장이 조기에서 발생할 가능성이 비교적 낮은 것으로 추정된다. 따라서, "비저온시 이상"이 존재하는 것으로 판정되는 경우, ECU(100)는 냉각 팬(90)이 작동되어야 할 상황에서 냉각 팬(90)을 작동시키고, 사용자에게 이물질 등이 냉각 팬(90)에 침투되었음을 경고한다. 이는 (배터리(70)의 열화를 억제하기 위해) 배터리(70)의 냉각을 시도하면서 사용자가 조기에 냉각 팬(90)을 수리 또는 교체하도록 촉구할 수 있게 한다.
다른 한편, 회전 속도 차이(ΔN)가 미리 결정된 값(N1)보다 낮은 경우, 팬 마찰 계수는 적절한 범위 내에 있다. 따라서, ECU(100)는 팬 흡기 온도(Tfan)에 무관하게(팬 흡기 온도(Tfan)가 온도 Tfan1보다 낮을 때에도) 냉각 팬(90)이 작동되어야 하는 상황에서 냉각 팬(90)을 작동시킨다. 따라서, 냉각 팬(90)이 불필요하게 작동 금지되는 것이 더 신뢰성있게 방지될 수 있고, 팬 흡기 온도(Tfan)가 온도 Tfan1보다 낮을 때 냉각 팬(90)이 균일하게 작동 금지되는 경우보다 냉각 팬(90)의 작동 기회의 수가 더 많아질 수 있다.
본 명세서에 개시된 본 발명의 실시예는 모든 견지에서 예시적이며 제한적이지 않은 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범주는 상술한 설명에 의해 규정되는 것이 아니라 청구범위에 의해 규정된다. 본 발명은 그 의미와 범주가 청구범위와 균등한 모든 변형을 포함하는 것을 의도한다.

Claims (5)

  1. 차량에 장착된 배터리용 냉각 장치이며,
    차량 내의 공기를 흡입하고 흡입된 공기를 배터리로 송풍하도록 구성된 냉각 팬;
    냉각 팬에 의해 흡입된 공기의 온도를 검출하도록 구성되는 흡기 온도 센서; 및
    (i) 냉각 팬을 제어하고, (ii) 흡기 온도 센서의 검출값이 제1 온도 미만일 때 냉각 팬 작동을 금지하도록 구성되는 전자 제어 유닛을 포함하는 배터리용 냉각 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    전자 제어 유닛은 (i) 배터리 온도가 제2 온도 이상이고 흡기 온도 센서의 검출값이 제1 온도 이상일 때 냉각 팬을 작동시키고, (ii) 배터리의 온도가 제2 온도 이상이고 흡기 온도 센서의 검출값이 제1 온도보다 낮을 때 냉각 팬 작동을 금지하도록 구성되는 배터리용 냉각 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    전자 제어 유닛은 배터리 온도가 제2 온도보다 높은 제3 온도 이상일 때 흡기 온도 센서의 검출값이 제1 온도보다 낮은지 여부에 무관하게 냉각 팬을 작동시키도록 구성되는 배터리용 냉각 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    전자 제어 유닛은 (i) 냉각 팬의 실제 회전 속도가 목표 회전 속도와 같아지도록 피드백을 통해 냉각 팬을 제어하고, (ii) 흡기 온도 센서의 검출값이 제1 온도보다 낮고 냉각 팬의 실제 회전 속도와 목표 회전 속도 사이의 차이가 미리 결정되어 있는 범위 외부에 있을 때 냉각 팬 작동을 금지하도록 구성되는 배터리용 냉각 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    전자 제어 유닛은 작동 점검의 실행이 요청되는 경우 (i) 흡기 온도 센서의 검출값이 제1 온도 이상일 때 냉각 팬에 작동 명령을 출력함으로써 냉각 팬이 정상적으로 작동하는지 여부를 확인하기 위한 작동 점검을 실행하고, (ii) 흡기 온도 센서의 검출값이 제1 온도보다 낮을 때 작동 점검의 실행을 억제하도록 구성되는 배터리용 냉각 장치.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6930246B2 (ja) * 2017-06-27 2021-09-01 株式会社デンソー 電子制御装置
CN109703377B (zh) * 2018-12-24 2021-09-21 深圳市英威腾电动汽车驱动技术有限公司 散热器件的控制方法、装置、计算机设备及存储介质
JP7212526B2 (ja) * 2019-01-15 2023-01-25 株式会社Subaru 冷却システム
DE102020210454A1 (de) * 2019-08-27 2021-05-12 Motional AD LLC (n.d.Ges.d. Staates Delaware) Kühllösungen für autonome Fahrzeuge
DE102020121532A1 (de) * 2019-08-29 2021-03-04 Motional AD LLC (n.d.Ges.d. Staates Delaware) Sensorgehäuse
KR20220018136A (ko) * 2020-08-05 2022-02-15 현대자동차주식회사 환경차를 위한 배터리 냉각 제어 방법 및 장치
KR102543320B1 (ko) * 2021-02-01 2023-06-14 한국전자통신연구원 신뢰현실 서비스 브로커링 장치 및 방법
JP7128428B1 (ja) * 2021-04-28 2022-08-31 ダイキン工業株式会社 送風装置及び空気調和装置

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5919845B2 (ja) * 1977-05-10 1984-05-09 トピ−工業株式会社 タイヤ滑り止め装置
JP3687212B2 (ja) * 1996-08-26 2005-08-24 トヨタ自動車株式会社 バッテリ冷却装置
JP3240973B2 (ja) * 1997-03-05 2001-12-25 トヨタ自動車株式会社 車両用電池冷却システム
JP3566147B2 (ja) * 1999-09-14 2004-09-15 本田技研工業株式会社 ハイブリッド車両の冷却ファン故障検知装置
JP2001210389A (ja) 2000-01-31 2001-08-03 Sanyo Electric Co Ltd 電池を備える電源装置
JP2002051479A (ja) * 2000-07-31 2002-02-15 Sanyo Electric Co Ltd 電池の充電方法と充電装置
JP4673529B2 (ja) * 2001-11-06 2011-04-20 プライムアースＥｖエナジー株式会社 組電池システムの制御方法及び装置
US6936372B1 (en) * 2002-08-15 2005-08-30 Tyco Electronics Power Systems, Inc. Environmental control system for use with a battery cabinet and method of operating a fan therein
JP2005011757A (ja) * 2003-06-20 2005-01-13 Toyota Motor Corp 二次電池の温度異常検知装置および異常検知方法
JP2005293971A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Sanyo Electric Co Ltd 電池を備える電源装置
JP4802453B2 (ja) 2004-04-22 2011-10-26 トヨタ自動車株式会社 電池パック、電池パックの冷却制御方法、および電池パックの冷却制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体
JP4707346B2 (ja) * 2004-08-16 2011-06-22 三洋電機株式会社 車両用の電源装置
EP1786058B1 (en) 2004-08-25 2011-12-28 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electric power source device
KR100833797B1 (ko) * 2004-11-02 2008-05-30 주식회사 엘지화학 전지팩의 온도 제어 방법
JP4781071B2 (ja) * 2005-09-28 2011-09-28 三洋電機株式会社 電源装置と電池の冷却方法
JP2007153054A (ja) * 2005-12-02 2007-06-21 Toyota Motor Corp 車両に搭載された電気機器の冷却装置
JP4811080B2 (ja) * 2006-03-28 2011-11-09 トヨタ自動車株式会社 冷却システムおよびこれを搭載する自動車並びに冷却システムの制御方法
JP5369371B2 (ja) 2006-10-03 2013-12-18 日産自動車株式会社 電池冷却システムの故障診断装置
JP4434199B2 (ja) * 2006-12-14 2010-03-17 トヨタ自動車株式会社 電気機器の冷却装置、冷却方法および冷却方法をコンピュータに実現させるプログラムならびにそのプログラムを記録した記録媒体
JP4434220B2 (ja) 2007-03-06 2010-03-17 トヨタ自動車株式会社 電気機器の冷却装置、その冷却方法および冷却方法をコンピュータに実現させるプログラムならびにそのプログラムを記録した記録媒体
US8039988B2 (en) * 2008-10-09 2011-10-18 GM Global Technology Operations LLC Solar powered ventilation system for vehicle and method of operating the same
JP4947045B2 (ja) * 2008-12-19 2012-06-06 トヨタ自動車株式会社 冷却装置およびこれを搭載する車両
JP2010163095A (ja) * 2009-01-16 2010-07-29 Toyota Motor Corp 車両の制御装置
JP5368136B2 (ja) * 2009-03-04 2013-12-18 プライムアースＥｖエナジー株式会社 車両用電池冷却システム
US9583800B2 (en) * 2010-03-08 2017-02-28 Lg Electronics Inc. Vehicle and method for controlling same
CN103987566B (zh) * 2011-12-09 2016-03-09 丰田自动车株式会社 蓄电装置的冷却装置及蓄电装置的冷却控制方法
JP5919845B2 (ja) * 2012-01-30 2016-05-18 トヨタ自動車株式会社 車両
JP5702748B2 (ja) * 2012-03-07 2015-04-15 本田技研工業株式会社 電動車両高電圧機器冷却システムおよび電動車両高電圧機器の冷却方法
JP6081130B2 (ja) * 2012-10-12 2017-02-15 日野自動車株式会社 車載用電力制御装置の冷却システム及び異常診断方法
JP5943028B2 (ja) * 2013-07-24 2016-06-29 トヨタ自動車株式会社 車両
CN105518929B (zh) * 2013-09-06 2018-04-20 日产自动车株式会社 电池组冷却系统
JP6172201B2 (ja) * 2015-04-10 2017-08-02 トヨタ自動車株式会社 車載二次電池の冷却システム
JP6222159B2 (ja) * 2015-04-10 2017-11-01 トヨタ自動車株式会社 車載二次電池の冷却システム
JP6269559B2 (ja) * 2015-04-10 2018-01-31 トヨタ自動車株式会社 車載二次電池の冷却システム
US10766380B2 (en) * 2018-09-11 2020-09-08 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Automotive window opening for battery cooling

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Publication number Publication date
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CN106716709A (zh) 2017-05-24
US10744902B2 (en) 2020-08-18

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