(57)【要約】【課題】バッテリモジュールを構成する複数の電池セル間における温度のバラツキを抑制すること。【解決手段】蒸発器１１と、凝縮器１２と、蒸気通路１３と、液体通路１４とを有するループ型サーモサイフォン１０を備え、複数の電池セル２からなるバッテリモジュール３を冷却対象とし、蒸発器１１と凝縮器１２の間で作動流体を循環させる電池冷却装置１であって、液体通路１４に設けられた電磁弁１５と、電池セル２の温度に基づいて電磁弁１５の開閉を制御するＥＣＵ２０と、を備え、ＥＣＵ２０は、バッテリモジュール３のソーク時に、バッテリモジュール３における複数の電池セル２間での温度のバラツキに基づいて、当該温度のバラツキが抑制されるように電磁弁１５の開閉を制御する温度制御部を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池セルの熱を吸熱して液相の作動流体を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器よりも上方に配置され、前記蒸発器で気化された気相の作動流体を凝縮させる凝縮器と、
前記蒸発器で気化された気相の作動流体を前記凝縮器に流通させる蒸気通路と、
前記凝縮器で液化された液相の作動流体を前記蒸発器に流通させる液体通路と、
を有するループ型サーモサイフォンを備え、複数の前記電池セルからなるバッテリモジュールを冷却対象とし、前記蒸発器と前記凝縮器の間で作動流体を循環させる電池冷却装置であって、
前記蒸気通路または前記液体通路に設けられた開閉弁と、
前記電池セルの温度に基づいて前記開閉弁の開閉を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記バッテリモジュールのソーク時に、前記バッテリモジュールにおける前記複数の電池セル間での温度のバラツキに基づいて、当該温度のバラツキが抑制されるように前記開閉弁の開閉を制御する温度制御手段を有する
ことを特徴とする電池冷却装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記複数の電池セル間での温度のバラツキ幅の中央値を算出し、各電池セルの温度と当該中央値との差分との和により、前記複数の電池セルにおける温度分布の偏りを求める算出手段を有し、
前記温度制御手段は、前記バッテリモジュールのソーク時に、前記複数の電池セルのうちの最大温度が所定値よりも高く、かつ前記温度分布が前記中央値よりも低い側に偏りがある場合に、前記開閉弁を閉じる
ことを特徴とする請求項１に記載の電池冷却装置。
【請求項３】
前記温度制御手段は、前記バッテリモジュールのソーク時に、前記最大温度が所定値よりも高く、かつ前記温度分布が前記中央値以上の高い側に偏りがある場合に、前記開閉弁を開く
ことを特徴とする請求項２に記載の電池冷却装置。
【請求項４】
前記バッテリモジュールは、車両に搭載されており、
前記凝縮器は、前記作動流体と前記車両の外気との間で熱交換を行うラジエータであり、
前記算出手段は、前記複数の電池セルにおける平均温度を算出する手段を有し、
前記温度制御手段は、前記バッテリモジュールのソーク時に、前記最大温度が所定値よりも高く、かつ前記温度分布が前記中央値以上の高い側に偏りがある場合には、さらに前記車両の外気温が前記平均温度よりも低い場合に、前記開閉弁を開く
ことを特徴とする請求項３に記載の電池冷却装置。
【請求項５】
前記温度制御手段は、前記バッテリモジュールのソーク時に、前記最大温度が所定値よりも高く、かつ前記温度分布が前記中央値以上の高い側に偏りがある場合であっても、前記車両の外気温が前記平均温度以上である場合には、前記開閉弁を閉じる
ことを特徴とする請求項４に記載の電池冷却装置。
【請求項６】
前記凝縮器は、前記作動流体と冷却液との間で熱交換を行う熱交換器であり、
前記算出手段は、前記複数の電池セルにおける平均温度を算出する手段を有し、
前記温度制御手段は、前記バッテリモジュールのソーク時に、前記最大温度が所定値よりも高く、かつ前記温度分布が前記中央値以上の高い側に偏りがある場合には、さらに前記冷却液の温度が前記平均温度よりも低い場合に、前記開閉弁を開く
ことを特徴とする請求項３に記載の電池冷却装置。
【請求項７】
前記温度制御手段は、前記バッテリモジュールのソーク時に、前記最大温度が所定値よりも高く、かつ前記温度分布が前記中央値以上の高い側に偏りがある場合であっても、前記冷却液の温度が前記平均温度以上である場合には、前記開閉弁を閉じる
ことを特徴とする請求項６に記載の電池冷却装置。
【請求項８】
前記バッテリモジュールは、複数設けられており、
前記蒸発器は、前記バッテリモジュール毎に設けられ、
前記ループ型サーモサイフォンは、複数の前記蒸発器が並列に接続されている
ことを特徴とする請求項１から７のうちのいずれか一項に記載の電池冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、車両に搭載されたバッテリモジュールを冷却する冷却装置において、蒸発器と凝縮器との間で作動流体が循環するループ型サーモサイフォンを有することが開示されている。この冷却装置は、バッテリモジュールの電池温度が最適温度範囲以下となる場合には、過冷却を防止するために、蒸発器に供給する液相の作動流体の液量を減少させるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１８／０４７５３１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の構成では、凝縮器と蒸発器との間の液体通路に、液体通路を開閉する開閉弁を設け、電池セルの過冷却を防止する目的で、制御部が開閉弁の開閉を制御する。しかしながら、複数の電池セルからなるバッテリモジュールに対して最適な電池温度制御を行うという観点では、改善の余地がある。
【０００５】
例えば、ソーク時における電池温度制御が挙げられる。バッテリモジュールのソーク時には、外部放熱のみとなり、バッテリモジュールのうちの外側に配置された電池セルだけが冷えて、内側に配置された電池セルは冷え難いという放熱のバラツキが発生する。特に、電池パックの大型化によって多くのバッテリモジュールを備える構成では、ソーク中の電池セル間での温度バラツキが収束するために多くの時間を要することに加えて、電池容量の増大に伴い熱容量も増大するので冷却自体にも時間を要する。このような状況下で、放電時や充電時に発熱した電池セルがなかなか冷えず、ソーク中に局所的に高温セルが発生し続けると、この高温セルでは電池劣化が促進されてしまい、電池寿命が短くなってしまう。そこで、ソーク時に温度バラツキを早期に収束させ、局所的に発生する高温セルをより早く電池劣化の少ない温度まで冷却することが望まれる。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、バッテリモジュールを構成する複数の電池セル間における温度のバラツキを抑制することができる電池冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、電池セルの熱を吸熱して液相の作動流体を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器よりも上方に配置され、前記蒸発器で気化された気相の作動流体を凝縮させる凝縮器と、前記蒸発器で気化された気相の作動流体を前記凝縮器に流通させる蒸気通路と、前記凝縮器で液化された液相の作動流体を前記蒸発器に流通させる液体通路と、を有するループ型サーモサイフォンを備え、複数の前記電池セルからなるバッテリモジュールを冷却対象とし、前記蒸発器と前記凝縮器の間で作動流体を循環させる電池冷却装置であって、前記蒸気通路または前記液体通路に設けられた開閉弁と、前記電池セルの温度に基づいて前記開閉弁の開閉を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記バッテリモジュールのソーク時に、前記バッテリモジュールにおける前記複数の電池セル間での温度のバラツキに基づいて、当該温度のバラツキが抑制されるように前記開閉弁の開閉を制御する温度制御手段を有することを特徴とする。
【０００８】
また、前記制御部は、前記複数の電池セル間での温度のバラツキ幅の中央値を算出し、各電池セルの温度と当該中央値との差分との和により、前記複数の電池セルにおける温度分布の偏りを求める温度分布算出手段を有し、前記温度制御手段は、前記バッテリモジュールのソーク時に、前記複数の電池セルのうちの最大温度が所定値よりも高く、かつ前記温度分布が前記中央値よりも低い側に偏りがある場合に、前記開閉弁を閉じてもよい。
【０００９】
この構成によれば、電池セルの最高温度と、温度分布とに基づいて、開閉弁の開閉を制御できる。そのため、ソーク時に、電池セルの最大温度が高い場合かつ温度分布が低い側に偏りがある場合には、開閉弁を閉じて作動流体の循環を止めることにより、温度のバラツキを早期に収束させることができる。
【００１０】
また、前記温度制御手段は、前記バッテリモジュールのソーク時に、前記最大温度が所定値よりも高く、かつ前記温度分布が前記中央値以上の高い側に偏りがある場合に、前記開閉弁を開いてもよい。
【００１１】
この構成によれば、ソーク時に電池セルの温度が高い側に多い温度分布となる場合には、開閉弁を開いて、バッテリモジュールを全体的に冷却することができる。
【００１２】
また、前記バッテリモジュールは、車両に搭載されており、前記凝縮器は、前記作動流体と前記車両の外気との間で熱交換を行うラジエータであり、前記制御部は、前記複数の電池セルにおける平均温度を算出する平均値算出手段を有し、前記温度制御手段は、前記バッテリモジュールのソーク時に、前記最大温度が所定値よりも高く、かつ前記温度分布が前記中央値以上の高い側に偏りがある場合には、さらに前記車両の外気温が前記平均温度よりも低い場合に、前記開閉弁を開いてもよい。
【００１３】
この構成によれば、ソーク時に電池セルの最大温度が高く、電池セルの温度が高い側に多い温度分布となる場合、かつ外気温が低い場合には、開閉弁を開いて、バッテリモジュールを全体的に冷却することができる。これにより、外気温を考慮して、より最適な電池温度制御を行うことができる。
【００１４】
また、前記温度制御手段は、前記バッテリモジュールのソーク時に、前記最大温度が所定値よりも高く、かつ前記温度分布が前記中央値以上の高い側に偏りがある場合であっても、前記車両の外気温が前記平均温度以上である場合には、前記開閉弁を閉じてもよい。
【００１５】
この構成によれば、ソーク時に電池セルの最大温度が高く、電池セルの温度が高い側に多い温度分布となる場合であっても、外気温が高い場合には、開閉弁を閉じて、ラジエータで作動流体が外気から熱を受け取ることを抑制できる。これにより、ソーク時にバッテリモジュールが暖機されることを防止できる。
【００１６】
また、前記凝縮器は、前記作動流体と冷却液との間で熱交換を行う熱交換器であり、前記制御部は、前記複数の電池セルにおける平均温度を算出する平均値算出手段を有し、前記温度制御手段は、前記バッテリモジュールのソーク時に、前記最大温度が所定値よりも高く、かつ前記温度分布が前記中央値以上の高い側に偏りがある場合には、さらに前記冷却液の温度が前記平均温度よりも低い場合に、前記開閉弁を開いてもよい。
【００１７】
この構成によれば、ソーク時に電池セルの最大温度が高く、電池セルの温度が高い側に多い温度分布となる場合、かつ冷却液の温度が低い場合には、開閉弁を開いて、バッテリモジュールを全体的に冷却することができる。これにより、熱交換器を流れる冷却液の温度を考慮して、より最適な電池温度制御を行うことができる。
【００１８】
また、前記温度制御手段は、前記バッテリモジュールのソーク時に、前記最大温度が所定値よりも高く、かつ前記温度分布が前記中央値以上の高い側に偏りがある場合であっても、前記冷却液の温度が前記平均温度以上である場合には、前記開閉弁を閉じてもよい。
【００１９】
この構成によれば、ソーク時に電池セルの最大温度が高く、電池セルの温度が高い側に多い温度分布となる場合であっても、冷却液の温度が高い場合には、開閉弁を閉じて、熱交換器で作動流体が冷却液から熱を受け取ることを抑制できる。これにより、ソーク時にバッテリモジュールが暖機されることを防止できる。
【００２０】
また、前記バッテリモジュールは、複数設けられており、前記蒸発器は、前記バッテリモジュール毎に設けられ、前記ループ型サーモサイフォンは、複数の前記蒸発器が並列に接続されてもよい。
【００２１】
この構成によれば、複数のバッテリモジュールを対象として、ソーク時に複数の電池セル間における温度のバラツキを抑制することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明では、ソーク時にループ型サーモサイフォンでの循環を止めても、蒸発器の高温部からは作動流体の気化が進み、電池セル間での温度バラツキを収束させることができる。これにより、ソーク中に局所的な高温セルをより早く電池劣化の少ない温度まで冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、実施形態における電池冷却装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、蒸発器と凝縮器との間で作動流体が循環する状態を示す模式図である。
【図３】図３は、制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、バラツキ幅の中央値よりも低い側に偏りがある場合の温度分布を示す図である。
【図５】図５は、温度制御フローを示すフローチャートである。
【図６】図６は、電池温度の最大値と電池温度分布と電磁弁の開閉状態との関係を示す説明図である。
【図７】図７は、実施形態によるバラツキ収束効果を説明するための図である。
【図８】図８は、第１比較例による冷却性能を説明するための図である。
【図９】図９は、第２比較例による冷却性能を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態における電池冷却装置について具体的に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
【００２５】
図１は、実施形態における電池冷却装置の概略構成を示す模式図である。図２は、蒸発器と凝縮器との間で作動流体が循環する状態を示す模式図である。なお、図２には、作動流体が循環する際の流れが矢印で示されている。
【００２６】
電池冷却装置１は、複数の電池セル２からなるバッテリモジュール３を冷却対象とするものである。この電池冷却装置１は、液相と気相とに相変化する作動流体を利用して熱を輸送するループ型サーモサイフォン１０を備える。作動流体は、熱輸送媒体であり、気液変化する際に潜熱を利用して吸熱もしくは放熱するものである。
【００２７】
電池セル２は、角型に構成されている。バッテリモジュール３は、複数の電池セル２が積層するように配置された構造を有する。このバッテリモジュール３は、電池パック４内に複数設けられている。つまり、電池パック４内には複数の電池セル２が収容されており、外側に近い位置に配置された電池セル２と、中央部分に近い内側に配置された電池セル２とが含まれる。
【００２８】
例えば、電池パック４は、電動車両（ＥＶ）やプラグインハイブリッド車両（ＰＨＶ）に搭載される車載バッテリである。この場合、電池パック４には、走行用モータに供給するための電力が蓄えられている。そして、車両が走行する際に、電池パック４から走行用モータに電力を供給する。また、充電スタンドなどの外部電源から充電する際には、外部電源から車載の電池パック４に電力が供給される。このように、放電時と充電時には、通電に伴ってバッテリモジュール３の各電池セル２で熱が発生する。この電池セル２の熱をループ型サーモサイフォン１０によって輸送し放熱する。
【００２９】
ループ型サーモサイフォン１０は、蒸発器１１と、凝縮器１２と、気相の作動流体が流通する蒸気通路１３と、液相の作動流体が流通する液体通路１４と、を備える。ループ型サーモサイフォン１０では、閉ループ回路内に作動流体が封入されており、蒸発器１１と凝縮器１２との間で作動流体を循環させることができる。蒸発器１１の蒸気出口と凝縮器１２の蒸気入口とを繋ぐように蒸気通路１３が配管されている。凝縮器１２の液体出口と蒸発器１１の液体入口とを繋ぐように液体通路１４が配管されている。
【００３０】
蒸発器１１は、電池セル２で発生した熱を吸熱して液相の作動流体を蒸発させるものである。蒸発器１１の内部には液相の作動流体が供給される。蒸発器１１の外表面は電池セル２の表面に接触している。図１に示すように、ループ型サーモサイフォン１０では、バッテリモジュール３毎に蒸発器１１が設けられている。複数の蒸発器１１が並列に接続された冷却回路を構成している。各バッテリモジュール３の側面に接触するようにして各蒸発器１１が配置されている。そして、蒸発器１１は電池セル２の積層方向に沿って延在し、かつ電池セル２の鉛直方向全域に亘って表面と面接触している。蒸発器１１の受熱面は鉛直方向に沿った平面となっている。
【００３１】
蒸発器１１の内部に供給された液相の作動流体は、電池セル２の熱を受け取って気化する。蒸発器１１で液相の作動流体が蒸発する際、蒸発に伴う潜熱の移動により、電池セル２から蒸発器１１に熱が移動する。蒸発器１１は電池セル２の熱を吸熱して電池セル２を冷却する冷却器として機能する。
【００３２】
蒸発器１１の液体入口は、鉛直方向で下方に設けられている。蒸発器１１の蒸気出口は、鉛直方向で上方に設けられている。鉛直方向と直交する方向（水平方向）では、蒸発器１１の液体入口と蒸気出口とは反対側に配置されている。これにより、蒸発器１１に供給された液相の作動流体は、電池セル２の熱を受け取り、気化する。蒸発器１１内部で気化した蒸気は、鉛直方向で上方に流通して、蒸気出口から蒸気通路１３に流出する。そして、電池セル２で生じた熱が気相の作動流体によって凝縮器１２に輸送される。電池セル２の熱は凝縮器１２で放熱される。
【００３３】
凝縮器１２は、蒸発器１１よりも上方に配置され、蒸発器１１で気化された気相の作動流体を凝縮させるものである。例えば、凝縮器１２は、空冷式の放熱器であるラジエータにより構成される。ラジエータからなる凝縮器１２は、気相の作動流体と車両の外気との間で熱交換を行う。例えば、車両が走行中はラジエータに走行風が当たるため、気相の作動流体を放熱させることができる。
【００３４】
蒸気通路１３と液体通路１４とは、冷媒通路として環状に形成されている。蒸気通路１３は、蒸発器１１で気化された気相の作動流体を凝縮器１２に流通させる蒸気配管である。液体通路１４は、凝縮器１２で液化された液相の作動流体を蒸発器１１に流通させる液体配管である。
【００３５】
蒸気通路１３は、下方側の端部が各蒸発器１１の蒸気出口に接続されている。この蒸気通路１３は、各蒸発器１１で気化した気相の作動流体が合流するように複数の流入口が設けられた構造を有する。そして、蒸気通路１３は、蒸気が合流した後の配管部分が鉛直方向で上方に向けて延びている。蒸気通路１３の上方側の端部は、凝縮器１２の蒸気入口に接続されている。蒸気通路１３内を凝縮器１２に向けて流通する気相の作動流体は、鉛直方向の上方に向けて流れた後、凝縮器１２に到達する。
【００３６】
液体通路１４は、上方側の端部が凝縮器１２の液体出口に接続されている。この液体通路１４は、凝縮器１２で液化した液相の作動流体が自重で鉛直方向の下方に向けて流れるように、上方側の端部から鉛直方向に沿って下方に延在している。また、液体通路１４の下側の端部は、各蒸発器１１の液体入口に接続されている。液体通路１４は、蒸発器１１側の下側部分に複数の接続口を有する。液体通路１４内を自重により鉛直方向で下方に流れた液相の作動流体は、各接続口から蒸発器１１に流入する。
【００３７】
また、液体通路１４には、液体通路１４を開閉する電磁弁１５が設けられている。電磁弁１５は、開いた状態と閉じた状態とに切り替わる開閉弁である。電磁弁１５が開いた状態では、液相の作動流体が液体通路１４を流通できるため、蒸発器１１と凝縮器１２との間で作動流体が循環可能となる。一方、電磁弁１５が閉じた状態では、液相の作動流体が液体通路１４を流通できないため、蒸発器１１と凝縮器１２との間で作動流体が循環不可となる。この電磁弁１５は、電子制御装置（以下、ＥＣＵという）２０によって制御される。
【００３８】
ＥＣＵ２０は、ＣＰＵと、各種プログラム等のデータが格納された記憶部と、電池セル２の温度を制御するための各種の演算を行う演算処理部と、を備える。ＥＣＵ２０には各種のセンサからの信号が入力される。図３に示すように、ＥＣＵ２０には、イグニッションスイッチ３０、電池セル２の温度を検出する電池温度センサ４０、作動流体の温度を検出する冷媒温度センサ４１、外気の温度を検出する外気温度センサ４２等からの信号が入力される。電池温度センサ４０は、電池セル２の表面に取り付けられ、電池温度を検出する。冷媒温度センサ４１は、蒸気通路１３の表面に取り付けられ、気相の作動流体の温度を検出する。さらに、冷媒温度センサ４１は、液体通路１４の表面に取り付けられ、液相の作動流体の温度を検出する。なお、この説明では、電池セル２の温度を「電池温度」と記載する場合がある。
【００３９】
電池冷却装置１を搭載した車両は、イグニッションスイッチ３０を備えている。イグニッションスイッチ３０は、ユーザによる車両の駆動システムの起動操作（イグニッションオン操作）および駆動システムの停止操作（イグニッションオフ操作）を受け付ける。この説明では、イグニッションオン操作を「ＩＧ−ＯＮ」といい、イグニッションオフ操作を「ＩＧ−ＯＦＦ」という場合がある。ＩＧ−ＯＮとした場合、ＩＧ−ＯＮ信号がイグニッションスイッチ３０からＥＣＵ２０に出力される。ＩＧ−ＯＦＦとした場合、ＩＧ−ＯＦＦ信号がイグニッションスイッチ３０からＥＣＵ２０に出力される。なお、イグニッションスイッチ３０は、スタートスイッチ（プッシュスイッチ）またはイグニッションキーのいずれであってもよい。
【００４０】
ＥＣＵ２０は、イグニッションスイッチ３０からＩＧ−ＯＦＦ信号が入力された場合には、バッテリモジュール３のソーク時であると判断することができるように構成されている。バッテリモジュール３のソーク時とは、車両が走行するための電池セル２からの放電状態、および停車中に外部電源からの充電状態とはならない状況であることを表す。つまり、電池セル２について電力の授受が発生しない状態を、バッテリモジュール３のソーク時と表現することができる。
【００４１】
また、ＥＣＵ２０は、電池温度センサ４０により検出した電池セル２の温度に基づいて、電磁弁１５の開閉を制御して、バッテリモジュール３の温度を最適な温度に調整する。ＥＣＵ２０は、ループ型サーモサイフォン１０によってバッテリモジュール３の温度を最適な温度に調整する温度制御を実行する。温度制御は、バッテリモジュール３において、複数の電池セル２間での温度のバラツキを抑制するための制御である。
【００４２】
具体的には、ＥＣＵ２０は、温度制御部２１と、算出部２２とを含んで構成されている。温度制御部２１は、複数の電池セル２間での温度のバラツキを抑制するように、電磁弁１５の開閉を制御する。算出部２２は、バッテリモジュール３での温度分布を算出する。この温度分布は、バッテリモジュール３を構成する各電池セル２の温度に基づいて求めることができる。例えば、一つのバッテリモジュール３に八つの電池セル２が含まれる場合には、図４に示すように、第１セルから第８セルまでの八つの電池セル２の温度からなる温度分布を求めることができる。なお、第１セルから第８セルまで積層方向に順に配置されている。また、この説明では、バッテリモジュール３での温度分布を「電池温度分布」と記載する場合がある。
【００４３】
図４に示す例では、第６セルの温度が最大温度（ＭＡＸ）となり、第８セルの温度が最小温度（ＭＩＮ）となる。また、第１セルから第６セルまで温度が徐々に高くなり、第６セルをピークに第８セルへと温度が低くなる。ＥＣＵ２０は、複数の電池セル２の温度を用いて、温度のバラツキ幅の中央値を算出する。バラツキ幅は、最大温度からの温度差として表せる。電池セル２の最大温度を基準にして、他の電池セル２の温度との温度差を算出することにより、温度のバラツキ幅を求めることができる。すなわち、バラツキ幅の中央値は、電池セル２の最大温度からの温度差の中央値を算出することにより求まる。そして、ＥＣＵ２０は、各電池セル２の温度について、バラツキ幅の中央値からの差分を求め、この差分の和により、温度分布の偏りを判断することができるように構成されている。図４に示す例は、バラツキ幅の中央値よりも低い側に偏っている場合の温度分布である。
【００４４】
このように、ＥＣＵ２０は、バッテリモジュール３での温度分布に基づいて、電磁弁１５の開閉を制御する。電磁弁１５の開閉状態を切り替えることにより、ループ型サーモサイフォン１０による冷却状態を制御し、複数の電池セル２間での温度のバラツキを抑制する。ループ型サーモサイフォン１０では、放熱側の凝縮器１２と吸熱側の蒸発器１１との間に温度差があれば、液相の作動流体が蒸発器１１で気化し、作動流体を自然循環させることができる。さらに、電磁弁１５を閉じて循環を止めた場合であっても、蒸発器１１の高温部で作動流体の気化が進み、温度バラツキを収束させることができる。
【００４５】
図５は、温度制御フローを示すフローチャートである。図５に示す制御は、ＥＣＵ２０によって実行される。
【００４６】
ＥＣＵ２０は、ＩＧ−ＯＦＦされたか否かを判定する（ステップＳ１)。ステップＳ１では、イグニッションスイッチ３０からのＩＧ−ＯＦＦ信号がＥＣＵ２０に入力されたか否かが判定される。このステップＳ１は、車両がソーク状態に移行したことを判断するための判定処理である。ステップＳ１の判定処理では、通常冷却制御を実行する場合と駆動システム停止時での冷却制御を実行する場合とを判別する。
【００４７】
ＩＧ−ＯＦＦされた場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０は、複数の電池セル２の温度のなかから決まる最大温度（ＭＡＸ値）が、目標値よりも高いか否かを判定する（ステップＳ２）。ステップＳ２で用いる目標値は、電池セル２の寿命特性から決まる値である。ステップＳ２では、電池パック４に含まれる全ての電池セル２のなかから決まる最大温度を対象にして目標値との比較を行うことができる。
【００４８】
電池セル２の最大温度が目標値よりも高い場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０は、バッテリモジュール３での温度分布が低い側に集中しているか否かを判定する（ステップＳ３）。上述したように、ＥＣＵ２０は、各電池セル２の温度について、バラツキ幅の中央値からの差分の和により、温度分布の偏りを判断することができる。ステップＳ３では、上述した図４に示すように、バラツキ幅の中央値よりも低い側に偏っているか否かが判定される。
【００４９】
バッテリモジュール３での温度分布が低い側に集中している場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０は、電磁弁１５を閉じる（ステップＳ４）。ステップＳ４では、電磁弁１５を閉じる制御を実行して、蒸発器１１と凝縮器１２との間での作動流体の循環を止める。ループ型サーモサイフォン１０では、循環を止めても、蒸発器１１の高温部から作動流体の気化が進み、高温セルの温度を低下させることができるため、複数の電池セル２間での温度バラツキを収束させることができる。そのため、電池温度の最大値が所定値よりも高く、バッテリモジュール３での温度分布が低い側に多い場合に電磁弁１５を閉じることにより、電池温度のバラツキを抑制させることができる。これにより、ソーク時に局所的に存在する高温セルの温度を早期に下げることができる。このステップＳ４が実施されると、この制御ルーチンは終了する。
【００５０】
バッテリモジュール３での温度分布が低い側に集中していない場合（ステップＳ３：Ｎｏ）、ＥＣＵ２０は、車両の外気温が、バッテリモジュール３における電池セル２の平均温度よりも低いか否かを判定する（ステップＳ５）。ＥＣＵ２０の算出部２２は、電池温度センサ４０からの信号に基づいて、バッテリモジュール３に含まれる複数の電池セル２についての平均温度を算出する。また、ＥＣＵ２０は、外気温センサ４２から入力される信号に基づいて外気温を検出する。
【００５１】
車両の外気温がバッテリモジュール３における電池セル２の平均温度よりも低い場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０は、電磁弁１５を開く（ステップＳ６）。ステップＳ６では、電磁弁１５を開く制御を実行して、蒸発器１１と凝縮器１２との間で作動流体を循環させる。バッテリモジュール３を構成する複数の電池セル２が全体的に高い温度である場合に電磁弁１５を開くことにより、バッテリモジュール３の全体冷却を行う。
【００５２】
車両の外気温がバッテリモジュール３における電池セルの平均温度以上である場合（ステップＳ５：Ｎｏ）、ＥＣＵ２０は、電磁弁１５を閉じる（ステップＳ７）。ステップＳ７では、電磁弁１５を閉じる制御を実行して、蒸発器１１と凝縮器１２との間での作動流体の循環を止める。電池温度分布が全体的に高く、バッテリモジュール３の全体冷却を必要とする場合であっても、外気温が電池平均温度よりも高い場合には、凝縮器１２で作動流体が外気から熱を受け取ることになるため、作動流体の循環を止めて、暖機を防止する。また、電池セル２の最大温度が目標値以下である場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、この制御ルーチンはステップＳ７に進む。そして、ステップＳ７を実施すると、この制御ルーチンは終了する。
【００５３】
ＩＧ−ＯＦＦされていない場合（ステップＳ１：Ｎｏ)、ＥＣＵ２０は、電磁弁１５を開く（ステップＳ８）。ステップＳ８では、電磁弁１５を開く制御を実施して、蒸発器１１と凝縮器１２との間で作動流体を循環させることにより、放電時および充電時に実施される通常冷却を行う。ステップＳ８が実施されると、この制御ルーチンは終了する。
【００５４】
図６は、電池温度の最大値と電池温度分布と電磁弁の開閉状態との関係を示す説明図である。図６に示すように、電池セル２の最大温度が目標値よりも高く、温度分布が低い側に多い場合には、電磁弁１５を閉じた状態に制御する。電池セル２の最大温度が目標値よりも高い場合であっても、温度分布が高い側に多い場合には、電磁弁１５を開いた状態に制御する。一方、電池セル２の最大温度が目標値よりも低い場合には、温度分布に拘らず、電磁弁１５を開いた状態に制御する。
【００５５】
ここで、図７から図９を参照して、実施形態の電池冷却装置１と従来構成とを比較する。図７は、実施形態によるバラツキ収束効果を説明するための図である。図８は、第１比較例による冷却性能を説明するための図である。図９は、第２比較例による冷却性能を説明するための図である。
【００５６】
図７に示すように、実施形態の電池冷却装置１によれば、ＩＧ−ＯＦＦ時に電磁弁１５を閉じる（時刻ｔ１）。これにより、時刻ｔ１以後、バッテリモジュール３での温度バラツキを早期に中央値へと収束させることができる。電池冷却装置１では、温度バラツキが収束後に、電磁弁１５を開いて作動流体を循環させることにより冷却を行う（時刻ｔ２）。時刻ｔ２以後、電池セル２の平均温度を目標値まで下げることができる（時刻ｔ３）。この電池冷却装置１では、上記の特許文献１で示された温度のみにより電磁弁の開閉を制御する構成（図８に示す第１比較例）や、一般的なＰＩＤ制御により温度調整する構成（図９に示す第２比較例）とは異なり、複数の電池セル２のなかから決まる最大温度とバラツキ（温度分布）とによって電磁弁１５の開閉を制御する。
【００５７】
図８に示すように、第１比較例では、ＩＧ−ＯＦＦ後もバラツキが収束せず、電池セルの平均温度が目標値まで低下してから電磁弁を閉じている（時刻ｔ４）。また、図９に示すように、第２比較例では、時刻ｔ４後に、ＰＩＤ制御によって平均温度が目標値を追いかけるように電磁弁の開閉が制御される。
【００５８】
以上説明した通り、実施形態によれば、バッテリモジュール３のソーク時に、電磁弁１５を閉じて温度バラツキを抑制することができる。これにより、電池セル２を早期に冷却することができる。その結果、電池セル２の劣化を抑制することができ、電池寿命を延ばすことができる。
【００５９】
上述した実施形態の変形例として、凝縮器１２は、空冷式のコンデンサに限らず、車両に搭載された機器を冷却するための冷却液（例えばＬＬＣ）との間で熱交換を行う熱交換器によって構成されてもよい。この場合、凝縮器１２では、作動流体と冷却液との間で熱交換を行い、冷却液に熱を渡すことによって作動流体が凝縮される。さらに、冷却液の温度を検出する温度センサからの信号がＥＣＵ２０に入力される。そして、ＥＣＵ２０は、外気温の代わりに冷却液の温度を用いて、上述した制御を実施することができる。図５のステップＳ５では、この冷却液の温度が、電池セル２の平均温度よりも低いか否かが判定される。
【００６０】
また、電磁弁１５は、液体通路１４の代わりに、蒸気通路１３に配置されてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１  電池冷却装置
２  電池セル
３  バッテリモジュール
４  電池パック
１０  ループ型サーモサイフォン
１１  蒸発器
１２  凝縮器
１３  蒸気通路
１４  液体通路
１５  電磁弁
２０  電子制御装置（ＥＣＵ）
２１  温度制御部
２２  算出部
３０  イグニッションスイッチ
４０  電池温度センサ
４１  冷媒温度センサ
４２  外気温センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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