(57)【要約】【課題】従来の車両用電池の冷却装置１００では、キャビテーションにより発生した泡が冷却タンク１０３内の上方に溜まり、電池セル１０６との熱交換効率が悪化する課題があった。【解決手段】本発明の車載用バッテリ１２の温調装置１０は、主に、温調プレート２１と、温調プレート２１と連結する流体循環管路２３と、流体循環管路２３に配設されるリザーバータンク２４、コンデンサ２５、ポンプ２６、脈動生成機構２７及び空気検出機構２８と、空気検出機構２８による検出信号に基づき、脈動生成機構２７等を制御する制御部２９と、を備えている。この構造により、温調プレート２１内に空気層３５が存在する場合には、脈動生成機構２７が、温調用流体３３に脈動を生成し、空気層３５を除去することで、電池セル１２Ｂと温調用流体３３との熱交換効率が向上される。【選択図】図２
2020191203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルが収納された電池モジュールと、
前記電池モジュールの下面に配設され、前記電池セルを温調する温調用流体が流れる温調プレートと、
前記温調プレートと連結され、前記温調用流体を循環させる流体循環管路と、
前記流体循環管路に配設され、前記温調用流体を圧送するポンプと、
前記ポンプと前記温調プレートの流入口との間の前記流体循環管路に配設され、前記温調用流体に脈動を生成する脈動生成機構と、
前記温調プレートの流出口側の前記流体循環管路に配設され、前記温調用流体に含まれる空気を検出する空気検出機構と、
前記空気検出機構からの検出結果に基づき、前記脈動生成機構を制御する制御部と、を備え、
前記制御部が、前記検出結果から前記温調用流体に前記空気が含まれていると判定した場合に、前記脈動生成機構を稼働させ、前記温調用流体の流れに変化を加えることを特徴とする車載用バッテリの温調装置。
【請求項２】
前記脈動生成機構は、前記温調用流体を貯蔵するタンクと、前記タンクの流入口またはその近傍の前記流体循環管路に配設される第１の電磁弁と、前記タンクの流出口またはその近傍の前記流体循環管路に配設される第２の電磁弁と、を有し、
前記制御部は、前記第１の電磁弁を開状態とすると共に前記第２の電磁弁を閉状態とした後、前記ポンプを稼働させることで、前記タンク内の前記温調用流体に加わる圧力を調整することを特徴とする請求項１に記載の車載用バッテリの温調装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記タンク内の前記温調用流体に圧力が加えられた状態にて、前記第１の電磁弁を閉状態とした後、前記第２の電磁弁の開閉動作を繰り返すことで、前記温調用流体に脈動を生成することを特徴とする請求項２に記載の車載用バッテリの温調装置。
【請求項４】
前記空気検出機構は、前記流体循環管路に配設された集音センサと、前記集音センサにて集音した前記温調用流体の流れる音を用いて前記温調用流体に前記空気が含まれているか、否かを判定する流音判定部と、を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車載用バッテリの温調装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記温調用流体に前記空気が含まれているか、否かを判定するための判定音を予め記憶し、
前記流音判定部は、前記判定音と前記温調用流体の前記流れる音とを対比し、前記温調用流体に前記空気が含まれているか、否かを判定することを特徴とする請求項４に記載の車載用バッテリの温調装置。
【請求項６】
前記流音判定部は、前記温調用流体の前記流れる音の音圧を用いて、前記温調用流体に前記空気が含まれているか、否かを判定することを特徴とする請求項４に記載の車載用バッテリの温調装置。
【請求項７】
前記空気検出機構は、前記流体循環管路内の上方側へ向けて突出した突出空間部と、前記突出空間部内に配設されたガス検出センサと、を有し、
前記ガス検出センサは、前記突出空間部内に溜まる前記空気を検出することで、前記温調用流体に前記空気が含まれていると判定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車載用バッテリの温調装置。
【請求項８】
前記電池モジュールの前記電池セルの温度を検出する温度センサと、を更に有し、
前記制御部は、前記温度センサからの検出温度に基づき、前記温調用流体の温度を調整することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の車載用バッテリの温調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用バッテリの温調装置に関し、特に、電池モジュールの下面に配設される温調プレート内に溜まる空気やコンタミネーション（以下、「コンタミ」と呼ぶ。）を適宜除去することで、電池モジュールの温調効率を向上させる車載用バッテリの温調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両用電池の冷却装置１００（以下、「冷却装置１００」と呼ぶ。）として、図５に示す装置が知られている。図５（Ａ）は、従来の冷却装置１００を説明する概略図である。図５（Ｂ）は、従来の冷却装置１００を説明する側面図である。
【０００３】
図５（Ａ）に示す如く、冷却装置１００は、例えば、ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）等の車両１０１に配設され、車両１０１の駆動源である電池モジュール１０２を適切に冷却し、保護している。そして、冷却装置１００は、主に、冷却タンク１０３と、冷却タンク１０３と連結する流体循環管路１０４と、流体循環管路１０４と接続し、流体循環管路１０４内を流れる冷却液を冷却するラジエータ１０５と、流体循環管路１０４と接続するポンプ（図示せず）と、を有している。
【０００４】
図５（Ｂ）に示す如く、電池モジュール１０２の各電池セル１０６の下面には、冷却タンク１０３が配設されている。冷却タンク１０３は、例えば、銅や銅合金等の熱伝導率に優れた材料から形成され、冷却タンク１０３内には、流体循環管路１０４を介して冷却液が流れ込む。そして、電池セル１０６と冷却タンク１０３とは、冷却部材１０７を介して接続し、冷却液が、電池セル１０６にて発生した熱を効率良く吸熱する。その結果、電池セル１０６の温度上昇を抑制し、電池セル１０６が所定温度を超えた状態にて使用されることを防止し、電池セル１０６の特性や寿命が悪化することを防止する（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第６０２０９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、冷却液は、流体循環管路１０４内を循環し、冷却液は、電池セル１０６との熱交換により温められるが、ラジエータ１０５を通過する際に走行風等と熱交換することで冷却される。そして、冷却された冷却液が、冷却タンク１０３内へと流れ込むことで、電池セル１０６の温度上昇を抑制し、電池セル１０６が所定温度の範囲内にて使用可能となる。
【０００７】
一方、車両１０１には、走行距離を伸ばすために多数の電池モジュール１０２が搭載されると共に、多数の車両用部品（図示ぜす）が組み付けられている。そして、流体循環管路１０４は、上記車両用部品等を迂回しながら配線されるため、流体循環管路１０４のコーナー部等のエッジ部では、冷却液内にキャビテーションによる小さい泡が発生し易くなる。また、流体循環管路１０４内に冷却液を注入する際に、冷却液と一緒に空気も流体循環管路１０４内へと混入されてしまう。
【０００８】
図示したように、冷却タンク１０３は、電池モジュール１０２の形状に合わせて流体循環管路１０４よりも幅広く形成されると共に、冷却タンク１０３の車高方向の高さ幅Ｔ１も流体循環管路１０４の車高方向の高さ幅Ｔ２よりも広くなっている。
【０００９】
この構造により、キャビテーションによる上記泡や上記空気も冷却液と一緒に冷却タンク１０３内へと流れ込むため、冷却液よりも比重の小さい上記泡や上記空気は、冷却タンク１０３の上部に溜まり易くなる。そして、冷却タンク１０３内では、電池セル１０６と冷却液との間に空気層が形成されることで、電池セル１０６にて発生した熱が、上記空気層にて阻害され、冷却液へと伝わり難くなる。その結果、冷却装置１００での冷却効率が悪化し、電池セル１０６の出力制限、性能悪化や寿命劣化が発生するという課題がある。
【００１０】
更には、冷却タンク１０３の上部に、上記泡や上記空気による空気層が長期に渡り存在することで、冷却液内の成分が析出し、硬化したコンタミが、冷却タンク１０３の内部天面に固着する。その結果、上記空気層と同様に、冷却装置１００での冷却効率が悪化するという課題がある。
【００１１】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、電池モジュールの下面に配設される温調プレート内に溜まる空気やコンタミを適宜除去することで、電池モジュールの温調効率を向上させる車載用バッテリの温調装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の車載用バッテリの温調装置では、複数の電池セルが収納された電池モジュールと、前記電池モジュールの下面に配設され、前記電池セルを温調する温調用流体が流れる温調プレートと、前記温調プレートと連結され、前記温調用流体を循環させる流体循環管路と、前記流体循環管路に配設され、前記温調用流体を圧送するポンプと、前記ポンプと前記温調プレートの流入口との間の前記流体循環管路に配設され、前記温調用流体に脈動を生成する脈動生成機構と、前記温調プレートの流出口側の前記流体循環管路に配設され、前記温調用流体に含まれる空気を検出する空気検出機構と、前記空気検出機構からの検出結果に基づき、前記脈動生成機構を制御する制御部と、を備え、前記制御部が、前記検出結果から前記温調用流体に前記空気が含まれていると判定した場合に、前記脈動生成機構を稼働させ、前記温調用流体の流れに変化を加えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の車載用バッテリの温調装置では、前記脈動生成機構は、前記温調用流体を貯蔵するタンクと、前記タンクの流入口またはその近傍の前記流体循環管路に配設される第１の電磁弁と、前記タンクの流出口またはその近傍の前記流体循環管路に配設される第２の電磁弁と、を有し、前記制御部は、前記第１の電磁弁を開状態とすると共に前記第２の電磁弁を閉状態とした後、前記ポンプを稼働させることで、前記タンク内の前記温調用流体に加わる圧力を調整することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の車載用バッテリの温調装置では、前記制御部は、前記タンク内の前記温調用流体に圧力が加えられた状態にて、前記第１の電磁弁を閉状態とした後、前記第２の電磁弁の開閉動作を繰り返すことで、前記温調用流体に脈動を生成することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の車載用バッテリの温調装置では、前記空気検出機構は、前記流体循環管路に配設された集音センサと、前記集音センサにて集音した前記温調用流体の流れる音を用いて前記温調用流体に前記空気が含まれているか、否かを判定する流音判定部と、を有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の車載用バッテリの温調装置では、前記制御部は、前記温調用流体に前記空気が含まれているか、否かを判定するための判定音を予め記憶し、前記流音判定部は、前記判定音と前記温調用流体の前記流れる音とを対比し、前記温調用流体に前記空気が含まれているか、否かを判定することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の車載用バッテリの温調装置では、前記流音判定部は、前記温調用流体の前記流れる音の音圧を用いて、前記温調用流体に前記空気が含まれているか、否かを判定することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の車載用バッテリの温調装置では、前記空気検出機構は、前記流体循環管路内の上方側へ向けて突出した突出空間部と、前記突出空間部内に配設されたガス検出センサと、を有し、前記ガス検出センサは、前記突出空間部内に溜まる前記空気を検出することで、前記温調用流体に前記空気が含まれていると判定することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の車載用バッテリの温調装置では、前記電池モジュールの前記電池セルの温度を検出する温度センサと、を更に有し、前記制御部は、前記温度センサからの検出温度に基づき、前記温調用流体の温度を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の車載用バッテリの温調装置は、複数の電池セルが収納された電池モジュールと、電池モジュールの下面に配設され、電池セルを温調する温調用流体が流れる温調プレートと、温調プレートと連結し、温調用流体を循環させる流体循環管路と、流体循環管路に配設され、温調用流体を圧送するポンプと、ポンプと温調プレートの流入口との間の流体循環管路に配設され、温調用流体に脈動を生成する脈動生成機構と、温調プレートの流出口側の流体循環管路に配設され、温調用流体に含まれる空気を検出する空気検出機構と、空気検出機構からの検出結果に基づき、脈動生成機構を制御する制御部と、を備える。そして、制御部が、検出結果から温調用流体に空気が含まれていると判定した場合に、脈動生成機構を稼働させ、温調用流体の流れに変化を加えることを特徴とする。この構造により、空気検出機構が温調プレート内に形成された空気層があると判定した場合には、脈動生成機構を用いて温調用流体に脈動を生成することで、上記空気層を除去することができる。その結果、電池セルと温調用流体との熱交換効率が向上され、電池セルは、適正温度範囲内で稼働することが可能となり、電池セルの出力制限、性能悪化や寿命劣化の発生が防止される。
【００２１】
また、本発明の車載用バッテリの温調装置では、脈動生成機構は、温調用流体を貯蔵するタンクと、タンクの流入口またはその近傍の流体循環管路に配設される第１の電磁弁と、タンクの流出口またはその近傍の流体循環管路に配設される第２の電磁弁と、を有する。そして、制御部は、第１の電磁弁を開状態とすると共に第２の電磁弁を閉状態とした後、ポンプを稼働させることで、タンク内の温調用流体に加わる圧力を調整する。この構造により、脈動生成機構では、温調用流体に加える圧力を調整することで、衝撃の大きい長周期の脈動や衝撃の小さい短周期の脈動を目的に応じて生成することができる。
【００２２】
また、本発明の車載用バッテリの温調装置では、制御部は、タンク内の温調用流体に圧力が加えられた状態にて、第１の電磁弁を閉状態とした後、第２の電磁弁の開閉動作を繰り返すことで、温調用流体に脈動を生成する。この構造により、脈動生成機構では、制御部による第２の電磁弁の開閉操作に応じて、連続した脈動を生成することで、温調プレート内の空気層やコンタミネーションを確実に除去することができる。
【００２３】
また、本発明の車載用バッテリの温調装置では、空気検出機構は、流体循環管路に配設された集音センサと、集音センサにて集音した温調用流体の流れる音を用いて温調用流体に空気が含まれているか、否かを判定する流音判定部と、を有する。この構造により、温調用流体は、その内部に空気が含まれる場合と、含まれない場合では、その流れる音が異なる特性を利用し、空気検出機構の流音判定部では、上記流れる音を用いて温調プレート内に空気層が形成されているか、否かを判定することができる。
【００２４】
また、本発明の車載用バッテリの温調装置では、制御部は、温調用流体に空気が含まれているか、否かを判定する判定音を予め記憶し、流音判定部は、判定音と温調用流体の流れる音とを対比し、温調用流体に空気が含まれているか、否かを判定する。この構造により、流音判定部は、集音センサから集音した実際の流れる音と、制御部に予め記憶している判定音とを対比することで、正確に温調用流体に空気が含まれているか、否かを判定することができる。
【００２５】
また、本発明の車載用バッテリの温調装置では、流音判定部は、温調用流体の流れる音の音圧を用いて、温調用流体に空気が含まれているか、否かを判定する。この構造により、流音判定部は、集音センサから集音した実際の流れる音の音圧を用いて、温調用流体に前記空気が含まれているかの判定を行うことで、その判定精度を高めることができる。
【００２６】
また、本発明の車載用バッテリの温調装置では、空気検出機構は、流体循環管路内の上方側へ向けて突出した突出空間部と、突出空間部内に配設されたガス検出センサと、を有する。そして、ガス検出センサは、突出空間部内に溜まる空気を検出することで、温調用流体に前記空気が含まれていると判定する。この構造により、空気検出機構は、実際に温調用流体に含まれる空気を用いて判定することができ、その判定精度を高めることができる。
【００２７】
また、本発明の車載用バッテリの温調装置は、電池モジュールの電池セルの温度を検出する温度センサと、を更に有し、制御部は、温度センサからの検出温度に基づき、温調用流体の温度を調整する。この構造により、既存の設備であるＢＣＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）に、温調用流体に脈動を生成する制御機能を付加することで、省スペース化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態である車載用バッテリの温調装置を備えた車両を説明する（Ａ）斜視図、（Ｂ）平面図である。
【図２】本発明の一実施形態である（Ａ）車載用バッテリの温調装置を説明する概略図、（Ｂ）温調装置を構成する温調プレートを説明する断面図である。
【図３】本発明の一実施形態である車載用バッテリの温調装置での制御方法を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態である車載用バッテリの温調装置の空気検出機構の変形例を説明する概略図である。
【図５】従来の冷却装置１００を説明する（Ａ）概略図、（Ｂ）側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の一実施形態に係る車載用バッテリ１２の温調装置１０（以下、「温調装置１０」と呼ぶ。）を図面に基づき詳細に説明する。尚、本実施形態の説明の際には、同一の部材には原則として同一の符番を用い、繰り返しの説明は省略する。
【００３０】
図１は、本実施形態の温調装置１０（図２参照）を搭載した車両１１を説明する斜視図である。図１（Ｂ）は、本実施形態の車載用バッテリ１２の配設状態を説明する平面図である。図２（Ａ）は、本実施形態の温調装置１０の構成態様を説明する概略図である。図２（Ｂ）は、本実施形態の温調装置１０を構成する温調プレート２１を説明する断面図である。図３は、本実施形態の温調装置１０の温調プレート２１の清掃運転時の制御方法を説明するフローチャートである。図４は、本実施形態の温調装置１０の空気検出機構２８の変形例を説明する概略図である。
【００３１】
図１（Ａ）に示す如く、自動車や電車等の車両１１には、モータや様々の電装部品に電力を供給するための車載用バッテリ１２（図１（Ｂ）参照）が搭載されている。車両１１が自動車の場合には、近年、ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）やＰＨＥＶ（Ｐｌｕｇ−ｉｎ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）等が普及している。
【００３２】
図１（Ａ）は、車載用バッテリ１２を備えた車両１１を下方から見た状態を示している。車両１１は、主に、車体１３と、車両１１の底面１４近傍のバッテリ配置領域１５には、複数の電池モジュール１２Ａが直列接続された車載用バッテリ１２と、車載用バッテリ１２から供給される電力により駆動する駆動モータ（図示せず）と、駆動モータの駆動力で回転するタイヤ（図示せず）と、を有している。
【００３３】
図１（Ｂ）に示す如く、車両１１のバッテリ配置領域１５には、行列状に車載用バッテリ１２の各電池モジュール１２Ａが配設されている。電池モジュール１２Ａは、例えば、直方体形状であり、車両１１の前後方向に沿ってその長手方向が配置されている。そして、多数の電池モジュール１２Ａが、バッテリ配置領域１５に効率良く配置されることで、車両１１の連続走行距離を伸ばすことができる。
【００３４】
詳細は後述するが、各電池モジュール１２Ａには、その下面に温調プレート２１（図２（Ａ）参照）が夫々配設されている。そして、温調プレート２１内を流れる温調用流体３３（図２（Ｂ）参照）の温度を調整し、温調用流体３３と各電池モジュール１２Ａとが熱交換を行うことで、各電池モジュール１２Ａを冷却し、あるいは、昇温することができる。
【００３５】
図２に示す如く、温調装置１０は、主に、各電池モジュール１２Ａの下面に配設される温調プレート２１と、温調プレート２１と電池モジュール１２Ａとの間に配設される熱伝導シート２２と、温調プレート２１と連結する流体循環管路２３と、流体循環管路２３に配設され、温調用流体３３（図２（Ｂ）参照）を貯蔵するリザーバータンク２４と、流体循環管路２３に配設され、温調用流体３３を冷却するコンデンサ２５と、流体循環管路２３に配設され、温調用流体３３を圧送するポンプ２６と、流体循環管路２３に配設され、温調用流体３３に加わる圧力を調整し、脈動を生成する脈動生成機構２７と、流体循環管路２３に配設され、温調用流体３３内に含有される空気を検出する空気検出機構２８と、空気検出機構２８による検出信号に基づき、脈動生成機構２７等を制御する制御部２９と、を備えている。
【００３６】
尚、温調装置１０としては、温調用流体３３の温度を調整することで、各電池モジュール１２Ａの稼働状況に応じて、各電池モジュール１２Ａを昇温することも、冷却することも可能である。以下の説明では、各電池モジュール１２Ａを冷却する制御を行う場合のみについて説明を行うが、この場合に限定するものではない。車両１１の走行環境等に応じて、各電池モジュール１２Ａを昇温する制御のみを行う場合、各電池モジュール１２Ａを昇温し、冷却する両制御を行う場合でも良い。
【００３７】
温調プレート２１は、各電池モジュール１２Ａの下面の近傍に配設される温調手段である。温調プレート２１の天面は、例えば、電池モジュール１２Ａの底面とほぼ同等の平面形状、あるいは若干小さい程度の平面形状を有している。温調プレート２１は、熱伝導率に優れたアルミニウム等の金属板により形成され、直方体形状である。そして、温調プレート２１の長手方向の両端部には、流体循環管路２３と連通する流入口３１及び流出口３２が設けられている。
【００３８】
この構造により、流入口３１を介して流体循環管路２３から温調プレート２１内へと温調用流体３３が流入する。一方、流出口３２を介して温調プレート２１から流体循環管路２３へと温調用流体３３が流出する。そして、温調プレート２１の流路断面積は、流体循環管路２３の流路断面積よりも大きく、温調用流体３３は、温調プレート２１内部を充填すると共に、ゆっくりと流れながら、電池モジュール１２Ａと熱交換を行う。
【００３９】
熱伝導シート２２は、温調プレート２１と電池モジュール１２Ａとの間に配設されている。熱伝導シート２２は、電池モジュール１２Ａの底面とほぼ同等の平面形状、あるいは若干小さい程度の平面形状を有している。そして、熱伝導シート２２は、電池モジュール１２Ａの底面及び温調プレート２１の天面のほぼ全面に貼り合わされている。この構造により、電池モジュール１２Ａ、熱伝導シート２２及び温調プレート２１の接触領域が出来る限り増大し、熱交換効率が向上される。
【００４０】
流体循環管路２３は、例えば、金属製の高圧配管、高圧ゴムホースや高圧ビニールホース等により形成され、温調装置１０内にて温調用流体３３を循環させるための循環管路を形成している。上述したように、バッテリ配置領域１５では、流体循環管路２３は、各温調プレート２１に対して並列に接続し、各温調プレート２１へと温調用流体３３を供給し、各温調プレート２１から温調用流体３３を回収する。
【００４１】
また、矢印３４は、流体循環管路２３内の温調用流体３３の流れる方向を示している。流体循環管路２３には、温調プレート２１の流出口３２から流入口３１の間に、空気検出機構２８と、リザーバータンク２４と、コンデンサ２５と、ポンプ２６と、脈動生成機構２７とが、配設されている。そして、温調用流体３３が、各電池モジュール１２Ａの冷却用として用いられる場合には、温調プレート２１にて電池モジュール１２Ａと熱交換して温められた温調用流体３３は、コンデンサ２５を通過する際に熱交換により冷却され、再び、温調プレート２１へと送られ、電池モジュール１２Ａを冷却する。
【００４２】
尚、温調用流体３３が冷却される手段としては、コンデンサ２５に限定されるものではない。例えば、温調用流体３３としてラジエータ液を用い、コンデンサ２５に代えて車両１１に搭載されたラジエータ（図示せず）を用いる場合でも良い。この場合には、温調用流体３３が、ラジエータを通過する際に、走行風等と熱交換し、温調用流体３３が冷却される。
【００４３】
脈動生成機構２７は、ポンプ２６の下流側の流体循環管路２３に配設され、例えば、温調用流体３３を一時的に貯蔵するサブタンク２７Ａと、サブタンク２７Ａの上流側の流入口またはその近傍の流体循環管路２３に配設される第１の電磁弁２７Ｂと、サブタンク２７の下流側の流出口またはその近傍の流体循環管路２３に配設される第２の電磁弁２７Ｃと、を有している。そして、第１及び第２の電磁弁２７Ｂ，２７Ｃは、制御部２９にてその開閉動作が制御される。
【００４４】
具体的には、温調装置１０の通常冷却運転では、温調用流体３３は、温調プレート２１内にて各電池モジュール１２Ａと熱交換することを目的とする。そのため、制御部２９は、第１及び第２の電磁弁２７Ｂ，２７Ｃを開状態に制御し、サブタンク２７Ａも流体循環管路２３の一部として機能する。そして、ポンプ２６にて圧送された温調用流体３３は、流体循環管路２３内にて脈動することなく、ゆっくりとした速度にて温調プレート２１内を流れ、各電池モジュール１２Ａと熱交換する。
【００４５】
一方、温調装置１０の温調プレート２１の清掃運転では、温調用流体３３は、温調プレート２１内の上部に溜まる複数の小さい泡や流体循環管路２３内へ温調用流体３３を注入する際に混入する空気等の空気層３５（図２（Ｂ）参照）や温調プレート２１の天面の内側面に析出するコンタミネーション（以下、「コンタミ」と呼ぶ。）を除去することを目的とする。そして、詳細は後述するが、制御部２９は、第１及び第２の電磁弁２７，２７Ｃを、適宜、開閉動作させることで、温調用流体３３を脈動させ、温調プレート２１内の温調用流体３３を揺動させる。
【００４６】
制御部２９は、第１の電磁弁２７Ｂを開状態とし、第２の電磁弁２７Ｃを閉状態とし、ポンプ２６を始動させることで、サブタンク２７Ａ内に貯留する温調用流体３３に圧力を加える。その後、第１の電磁弁２７Ｂを閉状態とし、第２の電磁弁２７Ｃを、適宜、開状態と閉状態とを繰り返すことで、温調用流体３３を脈動させることができる。このとき、温調用流体３３に加える圧力の大きさや第２の電磁弁２７Ｃの開状態と閉状態との間隔を変更することで、温調用流体３３に衝撃の大きい長周期の脈動や衝撃の小さい短周期の脈動を生成することができる。
【００４７】
空気検出機構２８は、温調プレート２１の流出口３２近傍の流体循環管路２３に対して配設され、例えば、集音センサ２８Ａと、制御部２９の流音判定部２９Ａ及び記憶部２９Ｂと、を有している。そして、集音センサ２８Ａは、流体循環管路２３内の温調用流体３３の流れる音（以下、「流音」と呼ぶ。）を集音し、その流音を制御部２９へと送信する。
【００４８】
ここで、温調用流体３３では、その内部に上記混入した空気や複数の小さな泡やその小さな泡同士が結合した結合泡等の空気が含まれている場合の流音と、その内部に上記空気が含まれていない場合の流音とは、明らかに相違する。そして、本実施形態の空気検出機構２８では、上記流音の相違に着目し、制御部２９の記憶部２９Ｂは、少なくとも２つの判定音を予め記憶している。１つ目の判定音は、その内部に上記空気を含む場合の温調用流体３３の流音であり、２つ目の判定音は、その内部に上記空気を含まない場合の温調用流体３３の流音である。
【００４９】
制御部２９の流音判定部２９Ａでは、集音センサ２８Ａから送られた温調用流体３３の実際の流音と、予め記憶部２９Ｂに記憶している判定音とを対比し、温調用流体３３の中に上記空気が含まれているか、否かを判定する。詳細は後述するが、流音判定部２９Ａが、温調用流体３３の中に上記空気が含まれていると判断した場合には、温調プレート２１内の上部にキャビテーション等により発生した複数の小さい泡等からなる空気層３５（図２（Ｂ）参照）が形成されていると判断する。
【００５０】
制御部２９は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等を有して構成され、温度センサ３６等を介して各電池モジュール１２Ａ内の電池セル１２Ｂ（図２（Ｂ）参照）の監視や制御等を行うＢＣＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）である。そして、本実施形態では、制御部２９は、ポンプ２６、脈動生成機構２７及び空気検出機構２８を制御することで、適宜、温調用流体３３に脈動を発生させることができる。つまり、制御部２９では、既存の設備であるＢＣＵに、上記脈動を生成する制御機能を付加することで、省スペース化を実現することができる。
【００５１】
尚、制御部２９の記憶部２９Ｂには、上述したように、流音判定部２９Ａの判定時に用いる判定音を記憶すると共に、温度センサ３６等による検出結果や流音判定部２９Ａによる上記判定結果等も記憶する。
【００５２】
図２（Ｂ）に示す如く、各電池モジュール１２Ａの下面には、熱伝導シート２２を介して温調プレート２１が配設されている。温調プレート２１の内部は、温調用流体３３にて充填されることで、各電池モジュール１２Ａの電池セル１２Ｂにて発生した熱が、効率良く温調用流体３３へと伝わり、電池セル１２Ｂは冷却される。尚、図２（Ｂ）では、説明の都合上、温調用流体３３の上面に空気層３５が形成されている状態を示しているが、本実施形態の温調装置１０では、上記空気層３５を検出し、除去するため、温調装置１０の通常冷却運転時には、空気層３５は存在しないか、あるいは、熱交換効率に影響を及ぼさない程度に存在している。
【００５３】
ここで、車両１１には、多数の車両用部品（図示ぜす）が組み付けられると共に、走行距離を伸ばすために多数の電池モジュール１２Ａが搭載されるため、流体循環管路２３は、上記車両用部品等を迂回しながら配線される。そして、特に、ポンプ２６と温調プレート２１との間では、温調用流体３３に加わる圧力も高く、流体循環管路２３のコーナー部等のエッジ部では、温調用流体３３内にキャビテーションによる複数の小さい泡が発生し易くなる。
【００５４】
上記小さい泡は、温調用流体３３と一緒に温調プレート２１の内部へと流れ込み、温調用流体３３よりも比重が小さいため、上記小さい泡は、温調プレート２１内部の上方に溜まり、空気層３５が形成されてしまう。そして、温調プレート２１内では、温調用流体３３の上面に空気層３５が形成されることで、電池セル１２Ｂにて発生した熱が、空気層３５にて阻害され、温調用流体３３へと伝わり難くなる。
【００５５】
上述したように、本実施形態では、空気検出機構２８の流音判定部２９Ａが、温調用流体３３の中に空気層３５の一部である空気が含まれていると判定した場合には、脈動生成機構２７を制御し、温調用流体３３に脈動を生成する。そして、温調用流体３３が、脈動することで、温調プレート２１内の温調用流体３３が揺動し、再び、空気層３５が温調用流体３３内に混合される。その結果、空気層３５は、温調用流体３３と一緒に温調プレート２１の外部へと流れ出し、温調プレート２１内の空気層３５が除去されることで、温調プレート２１での熱交換効率が向上される。そして、電池セル１２Ｂは、適正温度範囲内で稼働することが可能となり、電池セル１２Ｂの出力制限、性能悪化や寿命劣化の発生が防止される。
【００５６】
また、温調プレート２１の内部では、空気層３５が長期に渡り存在することで、温調用流体３３の成分が析出し、硬化したコンタミが、温調プレート２１の天面の内側面に固着する。そして、上記空気層３５の除去作業時に、あるいは、単独作業にて、温調プレート２１の内部に、例えば、圧力の高い、大きく脈動した温調用流体３３を流すことで、温調プレート２１の天面の内側面に固着したコンタミを剥離させ、除去することもできる。その結果、空気層３５と同様に、コンタミによる熱交換効率の悪化を防止することができる。尚、リザーバータンク２４内には、フィルター（図示せず）が配設され、上記コンタミ等のゴミは、適宜、温調用流体３３内から除去される。
【００５７】
図３では、温調装置１０の温調プレート２１の清掃運転時の制御方法を示している。先ず、ステップＳ１１において、制御部２９が、各電池モジュール１２Ａ内の電池セル１２Ｂの温度上昇による高温側の設定温度を検出すると、ステップＳ１２に移行し、制御部２９は、記憶部２９Ｂに前回の温調装置１０による通常冷却運転時に、流音判定部２９Ａが、温調用流体３３の中に空気が含まれていると判定した履歴を記憶しているか、否かを確認する。
【００５８】
ステップＳ１２のＹＥＳにおいて、前回の通常冷却運転時に、流音判定部２９Ａによる温調用流体３３の中に空気が含まれていると判定が、記憶部２９Ｂに記憶されている場合には、ステップＳ１３に移行し、制御部２９は、第１及び第２の電磁弁２７Ｂ，２７Ｃを開状態とし、ポンプ２６を始動させる。このとき、ポンプ２６では、温調用流体３３が流体循環管路２３内をゆっくりと流れる程度の圧力、例えば、通常冷却運転時に加える圧力よりも小さい圧力を温調用流体３３に加える。この制御方法により、温調プレート２１内に空気層３５が存在する場合には、詳細は後述するが、空気層３５の一部が、流体循環管路２３へと流出し易くなり、空気層３５を発見し易くなる。
【００５９】
次に、ステップＳ１４において、制御部２９の流音判定部２９Ａが、空気検出機構２８の集音センサ２８Ａから送られる流音と記憶部２９Ｂに記憶された判定音とを対比し、温調用流体３３の中に空気が含まれているか、否かを判定する。
【００６０】
ステップＳ１４のＹＥＳにおいて、制御部２９の流音判定部２９Ａが、温調用流体３３の中に空気が含まれていると判定した場合には、ステップＳ１５へと移行し、制御部２９は、第１の電磁弁２７Ｂを開状態とし、第２の電磁弁２７Ｃを閉状態とした後、ポンプ２６を始動させる。そして、この制御方法により、サブタンク２７Ａ内には温調用流体３３が貯留されると共に、複数回に渡りポンプ２６を稼働させることで、温調用流体３３には、所望の圧力、例えば、通常冷却運転時に加える圧力よりも大きい圧力が加えられる。
【００６１】
次に、ステップＳ１５において、制御部２９は、第１の電磁弁２７Ｂを閉状態とした後、第２の電磁弁２７Ｃを繰り返し開閉動作させることで、サブタンク２７Ａから流体循環管路２３へと脈動する温調用流体３３を流すことができる。そして、脈動する温調用流体３３が、流体循環管路２３から温調プレート２１内へと流入することで、温調プレート２１内に充填された温調用流体３３が揺動する。
【００６２】
ここで、制御部２９が、第２の電磁弁２７Ｃの開状態と閉状態との間隔を長くすることで、大きく脈動した温調用流体３３を生成することができる。そして、本実施形態では、温調プレート２１の天面の内側面に固着したコンタミを除去する際には、大きく脈動した温調用流体３３が用いられる。温調用流体３３からコンタミに対して大きな衝撃を与えることで、コンタミが、温調プレート２１の天面の内側面から剥離し易くなるからである。
【００６３】
一方、制御部２９が、第２の電磁弁２７Ｃの開状態と閉状態との間隔を短くすることで、小さく脈動した温調用流体３３を生成することができる。そして、温調プレート２１内の空気層３５を除去する際には、小さく脈動した温調用流体３３が用いられる。空気層３５は、上述した小さい泡やその結合泡により形成されているため、温調用流体３３を連続して細かく揺らすことで、再び、上記小さい泡等が温調用流体３３内に混合し易くなるからである。
【００６４】
その後、ステップＳ１３へと戻り、制御部２９は、第１及び第２の電磁弁２７Ｂ，２７Ｃを開状態とし、ポンプ２６を始動させる。そして、ステップＳ１４へと移行し、制御部２９の流音判定部２９Ａが、空気検出機構２８の集音センサ２８Ａから送られる流音と記憶部２９Ｂに記憶された判定音とを対比し、温調用流体３３の中に空気が含まれているか、否かを判定する。
【００６５】
一方、ステップＳ１２のＮＯまたはステップＳ１４のＮＯにおいて、制御部２９の流音判定部２９Ａが、温調用流体３３の中に空気が含まれていないと判定した場合には、ステップＳ１７へと移行し、制御部２９は、第１及び第２の電磁弁２７Ｂ，２７Ｃを開状態とし、温調装置１０による通常冷却運転へと移行し、電池モジュール１２Ａの各電池セル１２Ｂの冷却を開始する。
【００６６】
上述したように、本実施形態の温調装置１０では、清掃運転を開始した後は、ステップＳ１４の制御部２９の流音判定部２９Ａが、温調用流体３３の中に空気が含まれていないと判定するまで、脈動生成機構２７にて温調用流体３３に脈動を発生させ、温調プレート２１内の空気層３５やコンタミを除去する作業を繰り返す。
【００６７】
この制御方法により、温調プレート２１内の空気層３５が、温調プレート２１での熱交換効率に影響を及ぼさない程度にまで空気層３５やコンタミを除去することができる。そして、複数の電池モジュール１２Ａに対して冷却効率の偏りを出来る限り無くすことで、車載用バッテリ１２（図１（Ｂ）参照）全体として電池性能の向上が実現される。
【００６８】
尚、ステップＳ１７における温調装置１０の通常冷却運転時では、制御部２９は、空気検出機構２８を制御し、制御部２９の流音判定部２９Ａが、温調用流体３３の中に空気が含まれているか、否かを判定し、温調用流体３３の中に空気が含まれていると判定した場合には、その判定結果を記憶部２９Ｂに記憶する。
【００６９】
図４では、上述した空気検出機構２８の変形例を説明する。尚、空気検出機構２８以外の温調装置１０の構造及び制御方法は、図１から図３を用いて説明した構造及び制御方法と同一である。そのため、図１から図３を用いて説明した同一の部材には原則として同一の符番を用い、繰り返しの説明は省略する。
【００７０】
空気検出機構２８は、流体循環管路２３の一部であり、流体循環管路２３内の上方側へと向けて突出した突出空間部４１と、突出空間部４１内に溜まる空気を検出するガス検出センサ４２と、制御部２９の記憶部２９Ｂと、を有している。そして、空気検出機構２８は、温調プレート２１の流出口３２近傍の流体循環管路２３に配設され、温調用流体３３内に空気が含まれているか、否かを判定する。
【００７１】
矢印４３は、流体循環管路２３内の温調用流体３３が流れる方向を示し、温調用流体３３内に空気が含まれている場合には、温調用流体３３が突出空間部４１を流れる際にその空気が、突出空間部４１内の上方へと溜まる。そして、ガス検出センサ４２は、突出空間部４１内に溜まる空気層４４を検出し、その検出結果を制御部２９へと送信し、制御部２９は、その検出結果を記憶部２９Ｂに記憶する。
【００７２】
制御部２９では、記憶部２９Ｂ内の上記検出結果により、温調用流体３３内に空気が含まれていると判定し、制御部２９は、脈動生成機構２７を制御し、温調用流体３３を脈動させることで、温調プレート２１内の空気層３５やコンタミを除去する。そして、制御部２９は、上記検出結果を記憶した後、例えば、突出空間部４１に配設された可動ピン（図示せず）を可動させ、突出空間部４１に溜まった空気を外部へと除去する。
【００７３】
尚、本実施形態では、流体循環管路２３にコンデンサ２５を配設し、電池セル１２Ｂとの熱交換により温められた温調用流体３３を冷却する場合について説明したが、この場合に限定するものではない。例えば、車両１１が寒冷地を走行し、電池セル１２Ｂを適正温度まで昇温するために温調用流体３３を温める場合には、流体循環管路２３に設けられた切換え弁（図示せず）を切り換え、温調用流体３３の流路を昇温用の流路とし、温調用流体３３を温める場合でも良い。そして、温調用流体３３を温める場合においても、上記温調装置１０の構造及び制御方法により、温調プレート２１内に発生する空気層３５やコンタミを除去することで、上述した効果と同様な効果を得ることができる。
【００７４】
また、制御部２９の流音判定部２９Ａでは、集音センサ２８Ａから送られた温調用流体３３の流音と、予め記憶部２９Ｂに記憶している判定音とを対比し、温調用流体３３内に空気が含まれているか、否かを判定する場合について説明したが、この場合に限定するものではない。例えば、温調用流体３３内に空気が含まれている場合には、流音の音圧が大きくなるため、制御部２９の流音判定部２９Ａでは、判定用の音圧の閾値を設け、集音センサ２８Ａから送られた温調用流体３３の流音の音圧が上記閾値以上の場合には、温調用流体３３内に空気が含まれていると判定する場合でも良い。
【００７５】
また、空気検出機構２８のその他の実施形態として、気泡検知センサ（図示せず）を用いることもできる。気泡検知センサは、超音波の液体中を伝搬しやすい性質を利用したセンサであり、温調プレート２１の流出口３２近傍の流体循環管路２３に対して配設される。そして、例えば、受信側のセンサにて受信する超音波の受信強度が、送信側のセンサから発した超音波の送信強度よりも弱くなった場合には、温調用流体３３内に空気が含まれていると判定し、上述した清掃運転の制御により温調プレート２１内の空気層３５やコンタミを除去することができる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲にて種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１０  温調装置
１１  車両
１２  車載用バッテリ
１２Ａ  電池モジュール
１２Ｂ  電池セル
１５  バッテリ配置領域
２１  温調プレート
２２  熱伝導シート
２３  流体循環管路
２４  リザーバータンク
２５  コンデンサ
２６  ポンプ
２７  脈動生成機構
２７Ａ  サブタンク
２７Ｂ  第１の電磁弁
２７Ｃ  第２の電磁弁
２８  空気検出機構
２８Ａ  集音センサ
２９  制御部
２９Ａ  流音判定部
２９Ｂ  記憶部
３１  流入口
３２  流出口
３３  温調用流体
３５，４４  空気層
３６  温度センサ
４１  突出空間部
４２  ガス検出センサ
【図１】
2020191203.tif 000003
【図２】
2020191203.tif 000004
【図３】
2020191203.tif 000005
【図４】
2020191203.tif 000006
【図５】
2020191203.tif 000007