(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管内に液状の熱媒体を充填しこの熱媒体でバッテリーと熱交換する第１熱交換部を備えた第１熱交換ユニットと、前記第１熱交換部で熱交換した熱媒体を放熱或いは放冷する第２熱交換部を備えた第２熱交換ユニットと、を有する車両用バッテリーの温調システムにおいて、
車両衝突時の衝撃を検出して衝撃信号を発する衝撃検出手段と、
前記第１熱交換ユニットの前記配管に接続され、前記衝撃信号が発せられたときに圧縮気体を当該配管内に放出する圧縮気体供給装置と、
前記第１熱交換ユニットの前記配管に接続され、当該配管内に充填された熱媒体を前記配管外へ排出可能に設けられた排出部と、を備え、
前記衝撃検出手段が衝撃を検知したときに、前記第１熱交換部にある前記熱媒体を、前記圧縮気体供給装置から放出された圧縮気体により前記排出部から当該配管外へ排出するようにしたことを特徴とするバッテリー温調システムの安全装置。
【請求項２】
前記圧縮気体供給装置は、前記第１熱交換部の上流側に設置するとともに、前記排出部は、前記第１熱交換部の下流側に設置したことを特徴とする請求項１記載のバッテリー温調システムの安全装置。
【請求項３】
前記排出部は、配管内の圧力が所定値を越えると開動作する圧力弁であり、この開動作により前記熱媒体を配管外へ排出するようにしたことを特徴とする請求項１記載のバッテリー温調システムの安全装置。
【請求項４】
前記排出部は、前記衝撃信号が発せられたときに開動作する電磁弁であり、この開動作により前記熱媒体を配管外へ排出するようにしたことを特徴とする請求項１記載のバッテリー温調システムの安全装置。
【請求項５】
前記第１熱交換ユニットの上方に大気連通口を設けるとともに、この大気連通口を開閉する開閉弁を設け、更に、少なくとも前記第１熱交換部の下方に前記排出部を設けて構成され、この開閉弁は、前記衝撃検出手段が衝撃信号を発してから所定時間経過後に開弁するようにしたことを特徴とする請求項１記載のバッテリー温調システムの安全装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車やハイブリッド電気自動車に装備されるバッテリー温調システムの安全装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車（Electrical Vehicle  以下、「ＥＶ」）やハイブリッド電気自動車（Hybrid
Electrical Vehicle以下、「ＨＥＶ」）には多数のバッテリーが装備され、車両走行用のモータを駆動するための電力を保持している。そして、これらバッテリーに対し、バッテリー充電時のバッテリー自身からの発熱を除去すること、電力を効率良く得られる温度領域を維持することを目的に、温度調整装置が付帯されている。
【０００３】
バッテリーが充電され発熱を除去したい状況として、バッテリーの保持電力量が車両の走行によって残り少なくなった際の電力補充のほか、走行中の車両が停止しようとするときにモータから得られる電力（所謂回生エネルギー）の貯蔵がある。逆に、冬季など車両周囲の温熱環境が低い場合は、走行中に効率良く電力を得るよう、バッテリーを加温したい状況がある。このように温度調整装置は、バッテリー電力補充時のような車両停止時だけでなく、走行時においても機能を発揮できるよう構成されることが望ましい。
【０００４】
ところで、バッテリーには、走行距離延長の要請のため保持する電力量の増大に加え、電力補充時間の短縮化の要請により、電力補充時における単位時間当たりの充電量は増える傾向にある。そのため、充電時のバッテリーからの発熱量が増加し、バッテリーが高温となって、充電効率が低下したりバッテリーの寿命が短縮化されてしまうので、温度調整装置には冷却性能の確保及び向上が求められている。
【０００５】
この種のバッテリーの温度調整装置として、水冷式と空冷式のものが知られているところ、バッテリーとの単位時間当たり熱交換量を大きくとれる観点から、水冷式冷却装置への関心が高まっている（水冷式のものとして、後記特許文献１のもの参照）。尚、水冷式と空冷式のほかにも、空調装置用の冷凍サイクルやヒートポンプサイクル等の冷媒を利用したシステムも提案されている。しかし、バッテリーの劣化や故障への対応としてバッテリー及びその温度調整装置には交換作業の容易性が求められるところ、冷媒の交換作業は煩雑であり、交換時に回収漏れした場合は環境破壊にもつながることから、冷媒利用システムは一般的に用いられていない。
【０００６】
また、走行用のバッテリーとして、リチウム系、ニッケル水素系、ナトリウム硫黄蓄電池等が開発されているが、これらのバッテリーは、従来の内燃機関用バッテリーとは異なり、例えば１００Ｖや３５０Ｖ仕様のものが用いられていて電圧が高く、万一、ＥＶやＨＥＶに事故発生があったときは、乗員や救助を行う人が感電することのないように、感電防止の配慮が不可欠である。
【０００７】
従来、上述した感電防止の措置として、車両衝突時の衝撃を感知し、バッテリー回路を遮断したり或いはバッテリー回路の配線を変えて低電圧化するものや、車両衝突時の衝撃を感知し、バッテリーに向けて冷却剤、中和剤、吸収剤、消化剤等の薬剤を噴射して、バッテリー自身の破損による電解液の飛散を防止するものが提案されている（後者のものとして、後記特許文献２のもの参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−１０５９８８号公報
【特許文献２】特開平９−０７４６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した従来技術においては、ＥＶやＨＥＶの車両衝突時の衝撃によりバッテリーの冷却装置が破損して、バッテリー電解液や薬剤等が飛散し、バッテリー端子間に侵入して導通せしめ、これにより乗員や救助者が感電するといった水冷式冷却装置の液体使用システムに由来する不具合を回避することは困難であった。
【００１０】
そこで本発明は、この種のバッテリー冷却装置の液体使用システムにおいて、車両衝突に際し、バッテリー端子間の導通による感電を防止することの可能なＥＶやＨＥＶ用のバッテリー温調システムの安全装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願第１請求項に記載した発明は、実施例で用いた符号を付して記すと、配管３内に液状の熱媒体を充填しこの熱媒体でバッテリーＢと熱交換する第１熱交換部２を備えた第１熱交換ユニット１と、前記第１熱交換部２で熱交換した熱媒体を放熱或いは放冷する第２熱交換部２１を備えた第２熱交換ユニット２０と、を有する車両用バッテリーの温調システムにおいて、
車両衝突時の衝撃を検出して衝撃信号を発する衝撃検出手段３０と、
前記第１熱交換ユニット１の前記配管３に接続され、前記衝撃信号が発せられたときに圧縮気体を当該配管内に放出する圧縮気体供給装置４０と、
前記第１熱交換ユニット１の前記配管３に接続され、当該配管内に充填された熱媒体を当該配管外へ排出可能に設けられた排出部４と、を備え、
前記衝撃検出手段３０が衝撃を検知したときに、前記第１熱交換部２にある前記熱媒体を、前記圧縮気体供給装置４０から放出された圧縮気体により前記排出部４から前記配管外へ排出するようにしたバッテリー温調システムの安全装置である。
【００１２】
本願第２請求項に記載した発明は、請求項１の発明において、前記圧縮気体供給装置４０は、前記第１熱交換部２の上流側に設置するとともに、前記排出部４は、前記第１熱交換部２の下流側に設置したバッテリー温調システムの安全装置である。
【００１３】
本願第３請求項に記載した発明は、請求項１の発明において、前記排出部４は、配管３内の圧力が所定値を越えると開動作する圧力弁であり、この開動作により前記熱媒体を配管外へ排出するようにしたバッテリー温調システムの安全装置である。
【００１４】
本願第４請求項に記載した発明は、請求項１の発明において、前記排出部４は、前記衝撃信号が発せられたときに開動作する電磁弁であり、この開動作により前記熱媒体を配管外へ排出するようにしたバッテリー温調システムの安全装置である。
【００１５】
本願第５請求項に記載した発明は、請求項１の発明において、前記第１熱交換ユニット１の上方に大気連通口３ｂを設けるとともに、この大気連通口３ｂを開閉する開閉弁６を設け、更に、少なくとも前記第１熱交換部２の下方に前記排出部４を設けて構成され、この開閉弁６は、前記衝撃検出手段３０が衝撃信号を発してから所定時間経過後に開弁するようにしたバッテリー温調システムの安全装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本願第１請求項に記載した発明によれば、車両が停止中か走行中かに拘らず、車両が衝撃を受けたときには、第１熱交換部にある熱媒体は、圧縮気体供給装置から放出された圧縮気体により排出部から配管外へ排出されるので、万一、衝突事故等によってＥＶやＨＥＶのシステムが破損するような場合でも、第１熱交換部から熱媒体が洩れ出るおそれは全くなく、従って、第１熱交換部にて熱媒体が洩れ出る場合に生じ得る感電事故を回避することができる。
【００１７】
本願第２請求項に記載した発明によれば、圧縮気体供給装置は第１熱交換部の上流側に設置され排出部は第１熱交換部の下流側に設置されるので、サイクル内への熱媒体の残留を可及的になくすことができ、より確実に感電事故を回避することができる。
【００１８】
本願第３請求項に記載した発明によれば、熱媒体が圧縮気体供給装置から放出された圧縮気体に付勢されるので、配管内圧力が高くなる。そして、配管内の圧力が所定値を越えると圧力弁が開動作するので、第１熱交換部にある熱媒体は排出部から配管外へ排出される。このように、配管内の圧力が所定値を超えるだけで熱媒体を配管外へ排出できるので、排出部の開閉制御機構を省略し構成や制御を簡素化することができる。
【００１９】
本願第４請求項に記載した発明によれば、衝撃信号が発せられると、電磁弁である排出部は開動作して開放状態になるので、第１熱交換部にある熱媒体は排出部から配管外へ排出される。このように排出部を開放状態にできるので、より確実に熱媒体を排出することができる。
【００２０】
本願第５請求項に記載した発明によれば、圧縮気体供給装置からの圧縮気体による排出動作がなされた後も、残留する熱媒体は自重により、第１熱交換部の下方にある排出部から流下する。即ち、第１熱交換ユニットの上方の配管には大気連通口が設けられているので、第１熱交換ユニット内つまり配管内に空気が流入して、熱媒体の流下は促進され、これにより、圧縮気体供給装置からの圧力気体による排出動作で熱媒体が残留したとしてもこの残留した熱媒体の排出ができ、一層確実に感電事故を回避することができる。
【００２１】
本発明は、このようにして、万一、衝突事故等によってシステムが破損するような場合でも、第１熱交換部には熱媒体がないので、熱媒体が洩れ出るおそれは全くなく、感電事故を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。図１は、本例の温調システムの安全装置を示す全体構成図であり、第１熱交換ユニット１と、第２熱交換ユニット２０と、車両衝突時の衝撃を検出して衝撃信号を発する衝撃検出手段３０と、衝撃信号が発せられたときに圧縮気体を配管３内に放出する圧縮気体供給装置４０と、第１熱交換ユニット１の配管３に接続され、前記圧縮気体に付勢された熱媒体を配管外へ排出可能に設けられた排出部４とから構成される。
【００２３】
第１熱交換ユニット１は、配管３内に液状の熱媒体を充填しこの熱媒体でバッテリーＢと熱交換する第１熱交換部２を備える。この熱媒体には、例えば水や不凍液が用いられるが、これらに特に限定されるものではない。熱媒体を液状としたことで、バッテリー交換時と同時に第１熱交換ユニットの熱媒体を一時的に抜き取ることが要請されても、熱媒体の大気中への揮散のおそれが低く、容易かつ安全に交換作業をすることができる。第２熱交換ユニット２０は、第１熱交換部２で熱交換した熱媒体を放熱或いは放冷する第２熱交換部２１を備える。
【００２４】
前記第１熱交換ユニット１は、第１熱交換部２の上流側に圧縮気体供給装置４０を接続し、第１熱交換部２の下流側には排出部４を設け、そして、熱媒体を配管内３で循環させるポンプ５を備える。尚、本例では、排出部４は第１熱交換部２の下方に設けられている。
【００２５】
前記第２熱交換ユニット２０は、前述したように第２熱交換部２１を備えるものであって、冷媒を圧縮する圧縮機２２と、圧縮機２２で圧縮された冷媒を冷却する凝縮器２３と、凝縮器２３で冷却された冷媒を減圧して膨張させる減圧器２４ａと、減圧器２４ａで減圧された冷媒を蒸発する蒸発器２５とを備えている。尚、圧縮機２２は、図示を省略したモータによって駆動される。また、前記第２熱交換ユニットに用いられる冷媒としては、フロンや二酸化炭素、ハイドロカーボン等が適宜利用される。
【００２６】
図１において、符号２６は切替弁であり、この切替弁２６の切替えによって、第２熱交換部２１において温調を行うこともできる。従って、この温調により、第１熱交換部２においてバッテリーＢの温調も行うことができるので、バッテリー温度を適宜一定状態にして、バッテリーの充放電効率を高めることが可能となる。
【００２７】
例えば、圧縮機２２から吐出され凝縮器２３を経由した冷媒を、切替弁２６により第２熱交換部２１へ流れるようにすれば、冷媒は第２熱交換部２１の上流の減圧器２４ｂで減圧され、第２熱交換部２１で蒸発するとともに熱交換ユニット１を冷却し、圧縮機２２へ戻すことができる。更に、圧縮機２２からの冷媒の吐出量や、第２熱交換部２１の上流の減圧器２４ｂの設定条件を適宜変更することによって、第２熱交換部２１での第１熱交換ユニット１の冷却量を制御することができる。
【００２８】
また、必要に応じて、圧縮機２２から吐出され凝縮器２３を経由した冷媒を切替弁２６により、第２熱交換部２１と、蒸発器２５との両方に分配してもよい。
【００２９】
衝撃検出手段３０は、前述したように、車両衝突時の衝撃を検出して衝撃信号を発する衝撃検出手段としての電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と称する。）３１であってマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）、タイマ回路、メモリ等により構成され、車両の運転状況等を検出する各種センサ群３２の検出信号が入力される。このセンサ群３２には、車両の衝突を検出する衝突検出センサが備えられている。ＥＣＵ３１は、この入力信号に基づいて所定の演算処理を行い、本例では、圧縮気体供給装置４０に制御信号を出力するように構成されている。
【００３０】
圧縮気体供給装置４０は、例えば圧縮ガスボンベを備えるものであって、図示を省略した電磁弁を介して配管３に接続され、常時は閉塞されている当該電磁弁が、ＥＣＵ３１からの制御信号により開放して、配管３内に圧縮気体を放出するように構成されている。
【００３１】
排出部４は、本例の場合、配管３内の圧力が所定値（開弁圧閾値）を越えると開動作する圧力弁で構成している。そして、上述したように、圧縮気体供給装置４０から圧縮気体が放出されて、配管３内の圧力が開弁圧閾値を越えると、排出部４が開放され、熱媒体が配管外へ排出される。尚、図中、３ａは、配管３の開口である。
【００３２】
以上のように構成される図１のバッテリー温調システムの安全装置において、衝撃検出手段３０が衝撃を検知すると、圧縮気体供給装置４０に衝撃信号を発する。本例の場合、ＥＣＵ３１は圧縮気体供給装置４０に制御信号を出力し、これに基づいて、圧縮気体供給装置４０は、圧縮気体を放出する。圧縮気体が配管３内に充填されると、配管内圧力が急騰し、とりわけ下流側の第１熱交換部２にある熱媒体は押圧されて強制的に流下され、排出部４から配管外へ排出されることになる。
【００３３】
このように、車両が衝撃を受けたときには、第１熱交換部にある熱媒体は、圧縮気体供給装置から放出された圧縮気体により排出部から配管外へ排出されるので、万一、衝突事故等によってＥＶやＨＥＶのシステムが破損するような場合でも、第１熱交換部から熱媒体が洩れ出るおそれは全くなく、従って、第１熱交換部にて熱媒体が洩れ出る場合に生じ得る感電事故を回避することができる。
【００３４】
また、本例の場合、圧縮気体供給装置は第１熱交換部の上流側に設置されるとともに、排出部は第１熱交換部の下流側に設置されるので、サイクル内への熱媒体の残留を可及的になくすことができ、より確実に感電事故を回避することができる。
【００３５】
図２に示すバッテリー温調システムの安全装置は、排出部４を電磁弁で構成したものである。即ち、排出部４は、前記衝撃信号が発せられたときに開動作する電磁弁であり、この開動作により前記熱媒体を配管外へ排出するようにしている。
【００３６】
従って、図２に示す例では、衝撃信号が発せられると、圧縮気体供給装置から圧縮気体が放出されるとともに、電磁弁である排出部４が開動作して開放状態になるので、第１熱交換部２にある熱媒体は、圧縮気体により排出部４から配管外へ排出される。これにより、前例同様、第１熱交換部にて熱媒体が洩れ出る場合に生じ得る感電事故を回避することができる。
【００３７】
図３及び図４に示すバッテリー温調システムの安全装置は、図２の装置に加えて、第１熱交換ユニット１の上方の配管３に大気連通口３ｂを設けるとともに、この大気連通口３ｂを開閉する開閉弁６を設けて構成している。尚、図１及び図２の場合と共通する構成要素には、同一の符号を付して、以下その詳細な説明は省略する。
【００３８】
本例のバッテリー温調システムの安全装置は、第１熱交換ユニット１の上方の配管３に大気連通口３ｂを設け、開閉弁６は電磁弁を用いている。そして、この開閉弁は、排出部４の電磁弁と同様に、ＥＣＵ３１からの制御信号によって、開閉作動するように構成されている。
【００３９】
本例では、開閉弁６は、常時は閉弁していて、衝撃検出手段３０が衝撃信号を発してから所定時間経過後に開放するものである。尚、排出部４は、前例同様、第１熱交換部２よりも下方に設置されている。
【００４０】
図５は、本例の安全装置の動作についてのフローチャートである。まず、図５のＳ１０に示すように、ＥＣＵ３１において、車両が衝突したか否かが判断される。この判断は、ＥＣＵ３１に入力される各種の衝突信号の有無に応じて行われる。車両が衝突していないと判断されたときには、制御処理を終了する。一方、車両が衝突したと判断されたときには、圧縮気体供給装置４０への圧縮気体放出指令信号が出力される（Ｓ１１）とともに、排出部４への排出部開放指令信号が出力され（Ｓ１２）、同時に、タイマ回路により時間Ｔ１の計時が開始される（Ｓ１３）。時間Ｔ１は、ＥＣＵ３１に予め設定される時間であって、例えば１０〜３０秒のいずれかに設定される。
【００４１】
そして、Ｓ１４に移行し、時間Ｔ１が経過したかが判断される。時間Ｔ１が経過していないと断されたときには、Ｓ１４に戻る。一方、時間Ｔ１が経過したと断されたときには、開閉弁６への開閉弁開放指令信号が出力され（Ｓ１５）、開閉弁６が開弁する。
【００４２】
前述したように、第１熱交換ユニット１の上方の配管３には大気連通口３ｂが設けられているので、開閉弁６が開弁すると、第１熱交換ユニット内つまり配管内に空気が流入して、第１熱交換部に残留する熱媒体は自重によりその流下は促進される。
【００４３】
本例の安全装置によれば、圧縮気体供給装置からの圧縮気体による排出動作がなされた後も、残留する熱媒体は自重による排出部からの流下が促進されるので、一層確実に感電事故を回避することができる。
【００４４】
以上のようにして、各実施の形態に係るバッテリー温調システムの安全装置によれば、万一、衝突事故等によってシステムが破損するような場合でも、第１熱交換部には熱媒体がないので、熱媒体が洩れ出るおそれは全くなく、これにより感電事故を回避することができるものである。
【００４５】
尚、本発明に係るバッテリー温調システムの安全装置は、前記各例のほか、本発明の目的に沿って適宜改変することができるものである。例えば、車両にエアバックが備えられているものは、通常、前述したようなＥＣＵが用いられているので、既設のＥＣＵを本発明に利用することもできるものである。
【００４６】
また、第２熱交換ユニットにおいて、圧縮機２２から吐出する冷媒を第２熱交換部へと通流し、膨張弁２４ｂ、切替弁２６、凝縮器２３を順次経由するように構成することで、第１熱交換ユニット１の内部に充填される熱冷媒を加温してもよい。圧縮機２１からの冷媒の吐出方向の切り替えは、圧縮機２１自体の運転方向を逆回転としたり、或いは圧縮機２１の運転方向は一定としつつ第２熱交換ユニット内での圧縮機の配置変更や流路切り替え経路（いずれも図示せず）の設定など、周知の手法を適用することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、ＥＶやＨＥＶ用のバッテリー温度調整装置において、液体使用システムに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係るバッテリー温調システムの安全装置に係り、第１具体例を示す全体構成図である。
【図２】本発明に係るバッテリー温調システムの安全装置に係り、第２具体例を示す全体構成図である。
【図３】本発明に係るバッテリー温調システムの安全装置に係り、第３具体例を示す全体構成図である。
【図４】本発明に係るバッテリー温調システムの安全装置に係り、第３具体例を示す全体構成図である。
【図５】本発明に係るバッテリー温調システムの安全装置に係り、第３具体例のフローチャートを示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１      第１熱交換ユニット
２      第１熱交換部
３      配管
３ａ      開口
３ｂ      大気連通口
４      排出部
５      ポンプ
６      開閉弁
２０      第２熱交換ユニット
２１      第２熱交換部
２２      圧縮機
２３      凝縮器
２４ａ      減圧器
２４ｂ      減圧器
２５      蒸発器
２６      切替弁
３０      衝撃検出手段
３１      電子制御ユニット（ＥＣＵ）
３２      センサ群
Ｂ      バッテリー
【図１】
0005435721.tif 000002
【図２】
0005435721.tif 000003
【図３】
0005435721.tif 000004
【図４】
0005435721.tif 000005
【図５】
0005435721.tif 000006