(57)【要約】【課題】本明細書は、高出力型の第１バッテリと、第１バッテリよりも高容量の第２バッテリを搭載する電動車両において、両バッテリの温度を効率よく調整する技術を提供する。【解決手段】本明細書が開示する電動車両２は、走行用モータに電力を供給する第１バッテリ４及び第２バッテリ３、インバータ７（ＰＣＵ１３）、リザーブタンク１７、循環路１６を備えている。第２バッテリ３は、第１バッテリ４よりも容量が大きい。インバータは、第１バッテリと第２バッテリの電力を交流に変換してモータ９に供給する。リザーブタンク１７には、モータやバッテリの温度調整用の液体が蓄えられている。循環路１６は、第１バッテリ４とＰＣＵ１３とリザーブタンク１７の間で液体を循環させる。第２バッテリ３は空冷式であり、リザーブタンク１７が第１バッテリ４を収容するケース２２に接しているとともに第２バッテリ３を収容するケース２１にも接している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行用のモータに電力を供給する第１バッテリと、
前記モータに電力を供給する第２バッテリであって容量と出力が第１バッテリと異なる第２バッテリと、
第１バッテリを冷却する液冷式の冷却器と、
気体を熱媒体として用いて第２バッテリの温度を調整する温度調整器と、
を備えることを特徴とする電動車両。
【請求項２】
第２バッテリは、第１バッテリよりも出力が高く容量が小さいことを特徴とする請求項１に記載の電動車両。
【請求項３】
第２バッテリは、第１バッテリよりも出力が低く容量が大きいことを特徴とする請求項１に記載の電動車両。
【請求項４】
第２バッテリは第１バッテリよりも使用頻度が低いことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電動車両。
【請求項５】
第１バッテリ、及び、第１バッテリとは異なる他の冷却対象ユニットに液体冷媒を循環させる循環路と、
液体冷媒と温度調整器が取り込む空気との間で熱交換する熱交換器をさらに備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電動車両。
【請求項６】
第１バッテリはウォータージャケットを備えており、前記循環路が当該ウォータージャケットを経由していることを特徴とする請求項５に記載の電動車両。
【請求項７】
前記循環路が液体冷媒を溜めるリザーブタンクを経由しており、
前記ウォータージャケットと前記リザーブタンクが一体となっていることを特徴とする請求項６に記載の電動車両。
【請求項８】
温度調整器は、リザーブタンクに接しているとともに第２バッテリに空気を送るダクトを備えており、
温度調整器は、液体冷媒の温度が予め定められた閾値温度を超えている場合に、ダクトを通じて空気を第２バッテリへ送ることを特徴とする請求項７に記載の電動車両。
【請求項９】
リザーブタンクと第２バッテリの間に空気流路が設けられており、温度調整器は、第２バッテリが動作している場合は当該空気流路に空気を供給し、第２バッテリが停止している場合は第２バッテリに空気を供給することを特徴とする請求項８に記載の電動車両。
【請求項１０】
第１バッテリと第２バッテリの電力を交流に変換してモータに供給するインバータと、
温度調整用の液体を溜めるリザーブタンクと、
第１バッテリとインバータとリザーブタンクの間で液体を循環させる循環路と、
を備えており、
リザーブタンクが第１バッテリを収容するケースに接しているとともに第２バッテリを収容するケースにも接していることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電動車両。
【請求項１１】
第２バッテリに送られる空気が流れるダクトがリザーブタンクに接している、あるいは、前記ダクトがリザーブタンク内を通過していることを特徴とする請求項１０に記載の電動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車両に関する。本明細書における「電動車両」には、モータとエンジンの双方を備えるハイブリッド車や燃料電池車を含む。
【背景技術】
【０００２】
電動車両にタイプの異なる２種類のバッテリを搭載することが提案されている（特許文献１）。一つは、内部抵抗が小さく、短時間ではあるが大きな電力（大きな電流）を供給することのできる高出力型のバッテリであり、他の一つは、内部抵抗が大きく、大きな電力（大きな電流）を供給することはできないがエネルギ密度が高い（サイズに比べて電力容量が大きい）バッテリである。以下、前者を高出力型バッテリと称し、後者を高容量型バッテリと称する。
【０００３】
なお、より厳密には、高出力型バッテリは、高容量型バッテリよりも出力密度が高く、高容量型バッテリは、高出力型バッテリよりもエネルギ密度が高いことを意味する。ここで、出力密度は、バッテリの単位重量当たりの出力［Ｗ／ｋｇ］で表され、エネルギ密度は、バッテリの単位重量当たりの電力［Ｗｈ／ｋｇ］で表される。ただし、本明細書では、単純に、高容量型バッテリは、高出力型バッテリよりも出力が小さく容量が大きい（充電することのできる最大電力が大きい）、と表現する。
【０００４】
現在においては、高出力型バッテリとしても高容量型バッテリとしても、リチウムイオンバッテリがよく採用される。同じリチウムイオンを使ったバッテリであっても、活物質の種類や活物質層の厚みなど、様々なパラメータを調整することにより高出力型にも高容量型にも作ることができる。なお、バッテリの技術は急速に発展しつつあり、リチウムイオンバッテリに代わる高出力型バッテリ／高容量型バッテリが登場する可能性もある。本明細書が開示する技術は、リチウムイオンバッテリに限定されないことに留意されたい。
【０００５】
２種類のバッテリを搭載することで、トータルとして高出力高容量の電源を確保することができる。典型的には、高出力型バッテリを搭載することで自動車の加速性能を向上させることができ、高容量型バッテリを搭載することで航続距離を伸ばすことができる。
【０００６】
ところでバッテリは発熱量が大きいので電動車両はバッテリの冷却器も搭載する。冷却器に関する技術もいくつか提案されている。バッテリだけを専用に冷却するよりも、インバータやモータなどの他の発熱デバイスも冷却するのが効率がよい。そのような技術が特許文献２に開示されている。また、エアコン等で調整された車内の空気をバッテリに送って冷やす技術が例えば特許文献３乃至５に開示されている。車載デバイスの冷却では液冷式と空冷式のいずれか一方、あるいは、両方が採用される場合がある。液冷式と空冷式の両方の冷却器を採用した例として、特許文献６の技術が挙げられる。特許文献６が開示する電動車両は、２つのバッテリを備えるとともに、２つのバッテリの夫々に対して電圧コンバータが接続されている。２つの電圧コンバータの一方が空冷式で冷却され他方が液冷式で冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−７９９８７号公報
【特許文献２】特開２００９−１２６２５６号公報
【特許文献３】特開２０１０−２８０２８８号公報
【特許文献４】特開２００９−１１０８２９号公報
【特許文献５】特開２００８−１４１９４５号公報
【特許文献６】特開２００９−２７７９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
タイプが異なるバッテリを搭載する場合にも冷却器は必要である。本明細書は、高出力型バッテリと、高出力型バッテリよりも出力は小さいが容量が大きい高容量型バッテリを搭載する電動車両において、両者を効率よく冷却する技術を提供する。なお、後述するように、本明細書が開示する技術は、一つには、冷媒が吸収した熱を有効利用してバッテリの予熱にも用いるので、以後は、「バッテリを冷却する」という表現に代えて「バッテリの温度を調整する」という表現を用いることがある。即ち、本明細書は、高出力型バッテリと、高出力型バッテリよりも低出力高容量の高容量型バッテリを搭載する電動車両において、両者の温度を効率よく調整する技術を提供する。なお、以下では、高出力型バッテリと高容量型バッテリのうち、いずれか一方を第１バッテリと称し、他方を第２バッテリと称する。第２バッテリは、「容量と出力が第１バッテリとは異なるバッテリ」である。一つの実施形態として、使用頻度が高い方を第１バッテリと称し、第１バッテリよりも使用頻度が低いバッテリを第２バッテリと称する場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本明細書が開示する電動車両の一実施形態は、出力と容量の異なる２個のバッテリ、即ち、第１バッテリと第２バッテリを備える。いずれのバッテリも、走行用モータに供給する電力を蓄える。第１バッテリと第２バッテリは、いずれか一方が高出力型であり他方が高容量型である。それら２タイプのバッテリの典型的な利用パターンは、次のとおりである。（１）第１バッテリは通常用いられるバッテリであり、第２バッテリは、モータの目標出力が大きい場合（即ち、目標出力が既定の出力閾値よりも大きい場合）に第１バッテリととともに用いられる。（２）第２バッテリはバックアップ用であり、第１バッテリの残量（ＳＯＣ）が既定の残量閾値よりも低くなった場合に、用いられる。この場合、残量が既定の残量閾値を下回った第１バッテリは停止させる。（３）ハイブリッド車の場合、第１バッテリは通常の走行に用いられ、第２バッテリはモータでエンジンを始動するときに用いられる。なお、上記の３パターンのいくつかを組み合わせてもよいし、上記３パターン以外の利用パターンがあってもよい。いずれの利用パターンであっても、第２バッテリよりも第１バッテリの方が、使用頻度が高い。
【００１０】
本明細書が開示する電動車両はさらに、第１バッテリを冷却する液冷式の冷却器と、気体を熱媒体として用いて第２バッテリの温度を調整する温度調整器とを備える。第２バッテリよりも使用頻度が高い第１バッテリを液体冷媒で冷却し、使用頻度が相対的に低い第２バッテリは気体（典型的には空気）で冷却する。なお、詳しくは後述するが、第２バッテリの温度が利用に適した温度範囲よりも低い場合には、温度調整器が第２バッテリの温度を高める。本明細書が開示する電動車両は、使用頻度が相対的に高い第１バッテリは液体冷媒で冷却し、使用頻度が相対的に低い第２バッテリは気体で冷却する。使用頻度が高い第１バッテリだけにコストが嵩む液冷式冷却器を用意し、使用頻度が低い第２バッテリに対しては空冷式の冷却器（温度調整器）を用意することで、使用頻度の異なる２つのバッテリの夫々を低コストで効率よく冷却（温度調整）することができる。
【００１１】
なお、使用頻度の高い第１バッテリに対しては温度を高めることが基本的にはないので、「温度調整器」でなく「冷却器」との名称を与えた。逆に、使用頻度の低い第２バッテリに対しては、外気温度が低い場合の起動時に保温することが想定されているので、「温度調整器」との名称を与えた。
【００１２】
高出力型は高容量型と比較すると発熱量が大きい。使用頻度の高い第１バッテリを高出力型とし、これに液冷式の冷却器を組み合わせることで発熱量が大きいバッテリを強力に冷却することができる。また、使用頻度の低い第２バッテリを発熱量が小さい高容量型とし、これに空冷式の温度調整器を組み合わせても、十分に冷却することができる。
【００１３】
逆に、使用頻度の高い第１バッテリを高容量型とし、これに液冷式の冷却器を組み合わせることも可能である。液冷式は空冷式と比べて冷媒の比熱が小さく、発熱体の発熱量が多いほど温度ムラが生じ易い。高出力型と比べて発熱量の少ない高容量型バッテリを第１バッテリとすることで使用頻度の高い第１バッテリを均一に冷却することができる。また、使用頻度の低い第２バッテリを高出力型とし、これに空冷式の温度調整器を組み合わせる場合でも、第２バッテリは使用頻度が低いので、空冷式で十分に対応できる。
【００１４】
上記の電動車両は、さらに、第１バッテリ、及び、第１バッテリとは異なる他の冷却対象ユニットに液体冷媒を循環させる循環路と、液体冷媒と温度調整器が取り込む空気との間で熱交換する熱交換器をさらに備えることが好ましい。この場合、液体冷媒の熱を空気に移動させ、空気の温度を上げる。外気温度が低く、起動前の第２バッテリの温度が適正な動作温度に達していない場合、温度の高い空気で第２バッテリを温めることができる。
【００１５】
第１バッテリを液体冷媒で効率よく冷却するため、第１バッテリにウォータージャケットを備え、上記の循環路がウォータージャケットを経由するように構成するとよい。さらには、ウォータージャケットと一体にリザーブタンクを設け、そのリザーブタンクを上記の循環路を経由していると好ましい。リザーブタンクとは、液体冷媒を一時的に溜めるタンクである。また、ウォータージャケットと一体にリザーブタンクを設けるとは、ウォータージャケットがリザーブタンクを兼ねていてもよい。
【００１６】
また、本明細書が開示する電動車両は、上記の構成に加えて次の構成を備えていることも好適である。温度調整器は、リザーブタンクに接しており第２バッテリに空気を送るダクトを備える。温度調整器は、さらに、冷却器の液体冷媒の温度が予め定められた閾値温度を超えている場合、ダクトを通じて空気を第２バッテリへ送る。この構成は、液体冷媒の温度が高い場合、第２バッテリ用の温度調整器を用いて液体冷媒の温度を下げることができるという利点を有する。
【００１７】
また、本明細書が開示する電動車両は、リザーブタンクと第２バッテリの間に空気流路を設けてあり、温度調整器が、第２バッテリが動作している間、その空気流路に空気を供給するように構成されているとよい。より詳しくは、温度調整器は、空気の供給先を、第２バッテリと上記の空気流路（リザーブタンクと第２バッテリの間の空気流路）の間で切り換える流路切換器を備えており、第２バッテリが動作している間、空気の供給先を上記の空気流路とする。この構成は、リザーブタンクと第２バッテリの間の熱伝達を小さくすることができる。この構成は、リザーブタンク内の液体冷媒の熱から第２バッテリを熱保護するのに好適である。
【００１８】
本明細書が開示する電動車両の他の一実施形態は、第１バッテリと第２バッテリの他に、インバータとリザーブタンクと循環路を備えている。インバータは、第１バッテリと第２バッテリの電力を交流に変換して走行用のモータに供給する。リザーブタンクは、温度調整用の液体を溜める容器である。「温度調整用の液体」は、いわゆる冷媒である。循環路は、第１バッテリとインバータとリザーブタンクの間で液体を循環させる。そして、本明細書が開示する電動車両は、第２バッテリが空冷式であり、リザーブタンクが第１バッテリを収容するケースに接しているとともに第２バッテリを収容するケースにも接している。
【００１９】
第１バッテリ（高出力型バッテリ）は、第２バッテリ（高容量型バッテリ）よりも出力が高いので発熱量が大きい。そこで、第１バッテリは液冷式を採用する。逆に第２バッテリは第１バッテリと比較すると発熱量が小さいため、空冷式を採用する。ここで、冷媒を溜めるリザーブタンクを第１バッテリのケースに接触させるとともに、第２バッテリのケースもリザーブタンクに接触させることで、第１バッテリに対する温度調整効率を高めるとともに、第２バッテリに対する温度調整効率も高めることができる。なぜならば、第１、第２バッテリとも、リザーブタンクそのものと熱交換するからである。
【００２０】
第２バッテリは空冷式であるが、その空気をリザーブタンクで予め温度調整するとよい。それゆえ、上記の電動車両はさらに、第２バッテリに送られる空気（外気）が流れるダクトがリザーブタンクに接しているとよい。あるいはダクトがリザーブタンク内の液中を通過しているとよい。第２バッテリを冷却する際に外気の温度がリザーブタンク内の液体よりも高い場合、外気はリザーブタンク中の液体で冷やされた後に第２バッテリを通過する。あるいはまた、寒冷地などで、第２バッテリを予熱する場合、外気温度よりもリザーブタンク内の液体の温度が高い場合、リザーブタンク内の液体で外気を予め温めておくことによって、第２バッテリを効率よく温めることができる。
【００２１】
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例の電動車両の電力系のブロック図である。
【図２】第１実施例の電動車両のバッテリ温度調整システムのブロック図である。
【図３】温度調整システムの第２バッテリ周辺の構成の変形例である。
【図４】実施例の電動車両の電力系のブロック図である。
【図５】第２実施例の電動車両のバッテリ温度調整システムのブロック図である。図５（Ａ）は、第２バッテリへ空気を送る様子が描かれている。図５（Ｂ）は、ユニット間ダクトへ空気を送る様子が描かれている。
【図６】ユニット間ダクトの断面図である。
【図７】温度調整処理のフローチャート図である。
【図８】第３実施例の電動車両のバッテリ温度調整システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（第１実施例）最初に、実施例の電動車両の電力系を説明する。図１に、第１実施例の電動車両２の電力系のシステム図を示す。電動車両２は、走行用のモータに電力を供給するバッテリを２個有する（第１バッテリ４と第２バッテリ３）。第１バッテリ４は、第２バッテリ３よりも出力電圧が高く、第２バッテリ３よりも容量（最高充電電力）が小さい。逆に言えば、第２バッテリ３は、第１バッテリ４よりも出力電圧が低く、第１バッテリ４よりも容量（最高充電電力）が大きい。高容量型の第２バッテリ３は、システムメインリレー５を介して電圧コンバータ６に接続している。電圧コンバータ６の出力側はインバータ７に接続している。また、高出力型の第１バッテリ４は、リレー８を介してインバータ７に接続している。第２バッテリ３は第１バッテリ４よりも出力電圧が低く、それゆえ、電圧コンバータ６で第２バッテリ３の出力電圧を昇圧し、第１バッテリ４の出力電圧に揃えている。
【００２４】
インバータ７は、第１バッテリ４及び／又は第２バッテリ３の直流電力を交流に変換して走行用のモータ９に出力する。コントローラ１０が、状況に応じてシステムメインリレー５とリレー８を開閉し、インバータ７に供給するバッテリを選定する。具体的には、コントローラ１０は、不図示のアクセル開度センサや車速センサなどのセンサデータからモータ９の目標出力を算出し、目標出力が所定の閾値出力よりも高い場合には、システムメインリレー５とリレー８を閉じる。即ち、コントローラ１０は、２個のバッテリからインバータ７へ電力を供給させる。また、目標出力が上記閾値出力よりも低い場合は、コントローラ１０はシステムメインリレー５を閉じリレー８を開放する。即ち、高容量型の第２バッテリ３の電力だけをインバータ７に供給する。総じて言えば、高出力型の第１バッテリ４は、車両に加速が必要なときに使われる。従って、本実施例の場合、第１バッテリ４は、第２バッテリ３よりも使用頻度が低い。第１バッテリ４と第２バッテリ３は、車速の減速エネルギを使ってモータ９で発電して充電される。また、充電器等の図示を省略しているが、電動車両２は、外部の電源から電力供給を受けて第１バッテリ４と第２バッテリ３を充電することもできる。「使用頻度」には、例えば、車両を定常走行させた場合に、使用される頻度の多少だけではなく、バッテリから出力される電力の総和の大小も含む。即ち、車両走行時にメインで使用されるバッテリを第２バッテリとし、補助的に用いられるバッテリを第１バッテリとしてもよい。
【００２５】
図２に、第１バッテリ４、第２バッテリ３、モータ９、及び、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）１３の温度を調整する温度調整システム２０のブロック図を示す。なお、パワーコントロールユニット１３は、図１に示したインバータ７、電圧コンバータ６、システムメインリレー５とリレー８を収容したデバイスである。以下では、パワーコントロールユニット１３を単純にＰＣＵ１３と称する。
【００２６】
温度調整システム２０は、リザーブタンク１７、循環路１６、電動ポンプ１５、ラジエータ１４、及び、ファン１８で構成される。リザーブタンク１７には、モータ９やＰＣＵ１３を冷却する液体が溜められている。液体は、典型的にはＬＬＣ（Ｌｏｎｇ  Ｌｉｆｅ  Ｃｏｏｌａｎｔ）であるが、水の場合も有り得る。ＬＬＣは、電動ポンプ１５によってリザーブタンク１７から吸い出され、循環路１６を流れ、第１バッテリ４、ラジエータ１４、ＰＣＵ１３、モータ９の順にそれらのデバイスと熱交換してリザーブタンク１７に戻る。
【００２７】
リザーブタンク１７を出たＬＬＣはまず、第１バッテリ４を収容するバッテリケース２２の内部を通過する。循環路１６のうち、バッテリケース２２の内部は熱交換器となっており、ここでＬＬＣは第１バッテリ４と熱交換する。第１バッテリ４の温度がＬＬＣの温度よりも高い場合は、第１バッテリ４はＬＬＣにより冷却される。第１バッテリ４の温度がＬＬＣの温度よりも低い場合は、第１バッテリ４はＬＬＣによって温められる。例えば寒冷地などで、第１バッテリ４を使用する場合であって（特に、第１バッテリ４を出力停止状態から使用し始める場合であって）、第１バッテリ４の温度が適正温度よりも低い場合には、ＬＬＣで第１バッテリ４を温めることによって第１バッテリ４の低温による効率低下を防止できる。このように、温度調整システム２０では、第１バッテリ４に対して液冷式を採用している。
【００２８】
バッテリケース２２を通過したＬＬＣは、電動ポンプ１５で圧送され、ラジエータ１４に至る。ＬＬＣはラジエータで冷却された後、ＰＣＵ１３を冷却し（即ち、インバータ７を冷却し）、次いでモータ９を冷却する。ＬＬＣはＰＣＵ１３とモータ９から熱を吸収し、リザーブタンク１７に戻る。即ち、リザーブタンク１７に蓄えられるＬＬＣは、相応の熱量（ＰＣＵ１３とモータ９から吸収した熱量）を有している。熱量を有するリザーブタンク１７のＬＬＣをまず第１バッテリ４へ通すので、寒冷地などにおいて第１バッテリ４を温めることができる。
【００２９】
なお、通常走行時は、不図示の温度調整コントローラは、モータ９やＰＣＵ１３の温度に応じて、電動ポンプ１５の出力を調整する。具体的には、モータ９あるいはＰＣＵ１３の温度が高いほど、電動ポンプ１５の出力を高め、循環路１６を流れるＬＬＣの単位時間当たりの流量を増やし、冷却能力を高める。
【００３０】
高容量型の第２バッテリ３は、高出力型の第１バッテリ４と比較すると出力電圧が低く、それゆえ、発熱量は第１バッテリ４ほどではない。そこで、電動車両２では、高容量型の第２バッテリ３に対して空冷式を採用する。第２バッテリ３のバッテリケース２１には、ファン１８によって外気（空気）が送り込まれる。
【００３１】
温度調整システム２０では、第２バッテリ３は空冷式であるが、第２バッテリ３を収容するバッテリケース２１、及び、第１バッテリ４を収容するバッテリケース２２が共にリザーブタンク１７に接している。従って、バッテリケース２１、２２は共にリザーブタンク１７（その内部のＬＬＣ）と熱交換する。また、先に述べたように、リザーブタンク１７には、モータ９とＰＣＵ１３の熱を吸収したＬＬＣが溜まっている。それゆえ、温度調整システム２０は、リザーブタンク内のＬＬＣの熱により第１バッテリ４あるいは第２バッテリ３を温めることができるので、特に寒冷地においてバッテリの低温化を防止するのに好適である。例えば、走行中に第２バッテリ３は利用されているが第１バッテリ４が利用されていない場合（第２バッテリ３の電力はインバータ７に供給されているが第１バッテリ４の電力は供給されていない場合）、モータ９の熱とＰＣＵ１３の熱はＬＬＣによってリザーブタンク１７に蓄積される。同時に、第２バッテリ３は利用されているので発熱するが、その熱は、バッテリケース２１とリザーブタンク１７の直接接触による熱交換でリザーブタンク１７内のＬＬＣへと移る。結果、モータ９とＰＣＵ１３と第２バッテリ３の熱は、バッテリケース２１を通じて第２バッテリ４へと移動し、第２バッテリ４を温めることができる。
【００３２】
同様に、走行中に第１バッテリ４は利用されているが第２バッテリ３が利用されていない場合、バッテリケース２１、２２、リザーブタンク１７を通じ、モータ９、ＰＣＵ１３と第１バッテリ４の熱が第２バッテリ３へと移動し、停止している第２バッテリ３を温めることができる。電動車両２は、上記の構造により、特に寒冷地において、停止しているバッテリが低温となり次に利用するときの効率が低下してしまうことを防止する。また、前日の走行でリザーブタンク１７のＬＬＣにモータ９やＰＣＵ１３の熱が残っている場合がある。例えば、寒い朝に車両を起動する際、ＬＬＣの残熱で第１バッテリ４あるいは第２バッテリ３が温められ、低温化によるバッテリ出力低下が防止され、車両を始動し易くすることができる。
【００３３】
図２に示した温度調整システム２０では、第２バッテリ３はファン１８が送り込む外気で温度調整される。リザーブタンク１７に溜まったＬＬＣを使って外気の温度を変化させ、第２バッテリ３の温度調整することも好適である。図３を参照して変形例の温度調整システム２０ａを説明する。なお、図３において、図２に示した部品と同じ部品には同じ符号を付してあることに留意されたい。
【００３４】
温度調整システム２０ａは、第２バッテリ３の周辺の構造が前述の温度調整システム２０と異なる。外気はファン１８によりエアダクト３１に送り込まれる。エアダクト３１は、一部がリザーブタンク１７の外面に接しており、他の一部はリザーブタンク１７の内部で液体内を通っている。エアダクト３１の他端は、バッテリケース２１内に開口している。そのような構造により、外気は第２バッテリ３と熱交換する前にリザーブタンク１７（リザーブタンク１７の内部のＬＬＣ）と熱交換する。ＬＬＣの温度が外気の温度よりも高い場合、外気はＬＬＣによって温められてから、第２バッテリ３の周囲を通過し、第２バッテリ３を効果的に温める。ＬＬＣの温度が外気の温度よりも低い場合は、外気はＬＬＣによって冷却されてから、第２バッテリ３の周囲を通過し、第２バッテリ３を効果的に冷却する。図３の温度調整システム２０ａでは、第２バッテリ３は、そのバッテリケース２１とリザーブタンク１７の接触を介して熱交換するとともに、リザーブタンク内のＬＬＣと熱交換した外気によっても熱交換する。図３に示した温度調整システムを搭載した電動車両は、より一層２種類のバッテリの温度を効率よく調整することができる。
【００３５】
（第２実施例）次に、第２実施例の電動車両を説明する。第２実施例の電動車両は、走行用にモータ及びエンジンを備えるハイブリッド車である、図４にハイブリッド車２ａの駆動系のシステム図を示す。まず、モータ９とエンジン５２の構成を説明する。モータ９とエンジン５２の出力軸は、動力分配機構５１に連結されている。動力分配機構５１の出力軸は、デフギア５３を介して車輪５４に連結されている。動力分配機構５１は、具体的にはプラネタリギアで構成されている。そのサンギアがモータ９の出力軸に連結されており、キャリア（ピニオンギア）がエンジン５２の出力軸に接続されており、リングギアがデフギア５３を介して車輪５４に連結されている。動力分配機構５１は、モータ９とエンジン５２の出力トルクを合成して車輪５４に伝達したり、エンジン５２の出力トルクをモータ９と車輪５４に分配する。前者の場合は、エンジン５２とモータ９の双方の出力トルクが車輪５４に伝達され、高トルクが得られる。後者の場合は、走行しながらモータ９で発電することができる。モータ９が発電した交流電力は、インバータ７で直流電力に変換され、バッテリ４０あるいはバッテリ３０の充電に使われる。
【００３６】
ハイブリッド車２ａの電力系は、高容量型の第１バッテリ４０と高出力型の第２バッテリ３０を備える。第１バッテリ４０がシステムメインリレー５を介して電圧コンバータ６に接続しており、電圧コンバータ６の出力側にインバータ７が接続している。インバータ７の入力側には、リレー８を介して第２バッテリ３０が接続されている。図４において、図１の図に示した部品と同じ部品には同じ符号を付してある。即ち。システムメインリレー５、電圧コンバータ６、インバータ７、リレー８、モータ９、コントローラ１０は、第１実施例と共通である。ただし、コントローラ１０に格納されているプログラムは第１実施例のものとは異なる。
【００３７】
ハイブリッド車２ａでは、通常の走行時はエンジン５２あるいはモータ９が用いられる。そして、通常の走行では、第１バッテリ４０の電力だけでモータ９が駆動される。モータ９に高トルク出力が求められる場合、第１バッテリ４０に加えて第２バッテリ３０の電力が使われる。モータ９に高トルクが求められる場合の典型は、ドライバがアクセルを踏み込み、アクセル開度が短時間に急激に大きくなった場合である。アクセル開度が急激に大きくなった場合とは、ドライバが加速を望んでいる場合であり、そのような場合にモータ９の出力トルクを増大させる。このことは、いわゆるキックダウンに相当する。第２バッテリ３０の電力は、また、エンジン５２を始動する際、モータ９をスタータとして用いる場合に使われる。このように、通常の走行では第１バッテリ４０が使用され、第２バッテリ３０は特定の状況でのみ使われる。総じて言えば、第２バッテリ３０は第１バッテリ４０よりも使用頻度が低い。
【００３８】
図５に、ハイブリッド車２ａが備える温度調整システム２０ａのブロック図を示す。図５でも、第１実施例の電動車両２が有する部品と同じものには同じ符号を付してある。図５（Ａ）は、温度調整器７１に取り込まれた空気が第２バッテリ３０のバッテリケース１２１へ送られる様子を示しており、図５（Ｂ）は、温度調整器７１に取り込まれた空気がユニット間ダクト６３へ送られる様子を示している。温度調整器７１、ユニット間ダクト６３などは後に説明する。
【００３９】
温度調整システム２０ａは、第１バッテリ４０を冷却する液冷式の冷却器７０と、第２バッテリ３０の温度を調整する空冷式の温度調整器７１で構成される。冷却器７０は、リザーブタンク１１７、循環路１６、電動ポンプ１５、ラジエータ１４で構成されている。循環路１６は、第１バッテリ４０のバッテリケース２２の内部を通過しており、第１バッテリ４０を冷却する。冷媒は水（冷却水）である。即ち、第１バッテリ４０は冷却水で冷却される。また、循環路１６には、モータ９の他にＰＣＵ１３が接続されている。即ち、冷却器７０は、第１バッテリ４０のほか、ＰＣＵ１３やモータ９などのユニット（冷却対象ユニット）を冷却する。冷却器７０の構成は、第１実施例の温度調整システム２０が有する冷却器と基本的に同じである。なお、第１実施例の温度調整システム２０と同様に、リザーブタンク１１７は第１バッテリ４０のバッテリケース２２に接しており、第１バッテリ４０の温度が冷却水の温度よりも高い場合は、リザーブタンク１１７の筐体を介してタンク内の冷却水が第１バッテリ４０の熱を奪う。バッテリケース２２に接しているリザーブタンク１１７は、いわゆるウォータージャケットの役割を果たす。循環路１６は、ウォータージャケットの役割を果たすリザーブタンク１１７を経由している。
【００４０】
温度調整器７１は、ファン１８、エア導入ダクト６１、ユニット間ダクト６３、流路切換器６２で構成される。ファン１８は、外部の空気を第２バッテリ３０のバッテリケース１２１、あるいはユニット間ダクト６３へ送る。ファン１８で導入された空気は、エア導入ダクト６１を通り、流路切換器６２に送られる。流路切換器６２は、導入された空気の供給先を、ユニット間ダクト６３とバッテリケース１２１のいずれかに切り換える。ユニット間ダクト６３は、リザーブタンク１１７と第２バッテリ３０のバッテリケース１２１の間に配置されている。ユニット間ダクト６３は、扁平な筐体を有しており、一方の面にリザーブタンク１１７が接しており、他方の面にバッテリケース１２１が接している。別言すれば、リザーブタンク１１７ちバッテリケース１２１は、ユニット間ダクト６３を介して連結している。
【００４１】
ユニット間ダクト６３の断面を図６に示す。図６の断面は、リザーブタンク１１７とバッテリケース１２１の対向面に平行な断面の図である。図６に示すように、ユニット間ダクト６３の内部には、ジグザグに屈曲している複数の空気流路６４が形成されている。即ち、リザーブタンク１１７とバッテリケース１２１の間に複数の空気流路６４が配置されている。ユニット間ダクト６３に空気が供給されると、複数の空気流路６４を流れる空気の断熱効果により、リザーブタンク１１７とバッテリケース１２１の間の熱伝達率を下げることができる。
【００４２】
図５（Ａ）は、流路切換器６２が、取り込まれた空気の供給先をユニット間ダクト６３としたときの様子を示す図である。図５（Ｂ）は、流路切換器６２が、取り込まれた空気の供給先を第２バッテリ３０のバッテリケース１２１としたときの様子を示す図である。取り込まれた空気の供給先をバッテリケース１２１とした場合、取り込まれた空気は第２バッテリ３０の温度を調整する。また、このとき、ユニット間ダクト６３には空気が供給されていないので、リザーブタンク１１７とバッテリケース１２１の間の断熱性が低下し、熱伝達率が上がる。それゆえ、リザーブタンク１１７の熱がバッテリケース１２１に伝達され、そこから空気に伝達される。即ち、温度調整器７１が取り込んだ空気でリザーブタンク１１７に溜まっている冷却水が冷やされる。
【００４３】
温度調整器７１において、ファン１８が取り込んだ空気を流路切換器６２まで導くエア導入ダクト６１も、リザーブタンク１１７に接している。それゆえ、リザーブタンク１１７の冷却水と取り込まれた空気との間で熱交換が行われる。エア導入ダクト６１は、熱交換器の役割を果たす。導入された空気の温度が冷却水の温度よりも高い場合は導入された空気が冷却水によって冷やされる。逆に、導入された空気の温度が冷却水の温度よりも低い場合は導入された空気が冷却水によって暖められる。後者の場合は、外気よりも暖かい空気が第２バッテリ３０に供給される。後者の場合は、外気温度が低く、第２バッテリ３０の温度が適正な動作温度範囲を下回っている際に有効である。
【００４４】
冷却器７０と温度調整器７１を含む温度調整システム２０ａのコントローラ（不図示）が実行する温度調整処理のフローチャートを図７に示す。図７を参照してコントローラが実行する温度調整処理を説明する。図７の処理は、定期周期（例えば１０ｍｓｅｃ程度の制御周期）で繰り返し実行される。
【００４５】
コントローラは、まず、冷却水温を取得するとともに、第２バッテリ３０の状態をモニタする（Ｓ２）。冷却水温は、循環路１６に取り付けられた温度センサ（不図示）で計測される。また、第２バッテリ３０の状態とは、第２バッテリ３０が作動中であるか否か（即ち、第２バッテリ３０の電力が使われているか否か）のいずれであるかの判定である。
【００４６】
次に、コントローラは、冷却水温が予め定められている閾値温度Ｔ１を超えているか否かを判断する（Ｓ３）。この閾値温度Ｔ１は、現在時刻における外気温度に対応付けられるように予め定められている。冷却水温が閾値温度Ｔ１を超えている場合、即ち、冷却水温が外気温度（閾値温度Ｔ１）よりも高い場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、コントローラは、温度調整器７１のファン１８を作動させる（Ｓ４）。そうすると、ファン１８が外気を取り込む。取り込んだ空気はエア導入ダクト６１を通る。リザーブタンク１１７に接しているエア導入ダクト６１において、導入される空気がリザーブタンク１１７の冷却水から熱を奪い、冷却水の温度を下げる。こうして、冷却水の温度が高い場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、本来は第２バッテリ３０の温度を調整するための温度調整器７１を、冷却器７０の補助に用いる。
【００４７】
ステップＳ３の判断がＮＯの場合は、コントローラは何もせずに図７の処理を中止する。なお、この場合、コントローラは、冷却水温と第１バッテリ４０の温度に基づいて循環路１６に流すべき冷却水の流量を特定し、その流量を実現するように電動ポンプ１５を制御する。
【００４８】
ステップＳ４の処理に続いてコントローラは、第２バッテリ３０が動作中であるか否かを判断する（Ｓ５）。この判断は、前述したステップＳ２においてモニタリングした第２バッテリ３０の状態に基づいて行われる。第２バッテリ３０が動作中であれば、コントローラは、流路切換器６２を制御し、ファン１８によって導入された空気をユニット間ダクト６３へ導く（Ｓ５：ＹＥＳ、Ｓ６）。先に説明したように、ステップＳ３の判断がＹＥＳの場合は冷却水温が外気温度よりも高いので、リザーブタンク１１７に蓄えられている冷却水の熱が第２バッテリ３０に到達すると第２バッテリ３０の温度が上昇してしまう。そこで、第２バッテリ３０の動作中は、ユニット間ダクト６３に空気を供給し、リザーブタンク１１７とバッテリケース１２１の間の熱伝達率を下げる。また、このとき、リザーブタンク１１７の冷却水の熱は、ユニット間ダクト６３を通過する空気に吸収されるので、リザーブタンク１１７の冷却水の温度が下がる。
【００４９】
他方、第２バッテリ３０が動作中でない場合は、コントローラは、流路切換器６２を制御し、ファン１８によって導入された空気を第２バッテリ３０（バッテリケース１２１）に導く（Ｓ５：ＮＯ、Ｓ７）。リザーブタンク１１７の冷却水の熱は、第２バッテリ３０のバッテリケース１２１に伝達されるが、バッテリケース１２１の中を流れる空気により外部へ移送される。バッテリケース１２１の中を流れる空気は、第２バッテリ３０そのものの熱を外部に移送するとともに、リザーブタンク１１７から受けた熱も外部へ移送する。なお、このとき、動作中ではない第２バッテリ３０は、リザーブタンク１１７から伝達される熱を吸収する吸熱材として機能する。
【００５０】
上記した点のほかは、温度調整システム２０ａは第１実施例の温度調整システム２０と同じである。すなわち、温度調整システム２０ａは、状況に応じて電動ポンプ１５を制御して循環する冷却水の流量を調整する。また、状況に応じてファン１８を制御し、バッテリケース１２１あるいはユニット間ダクト６３に供給する空気の流量を調整する。
【００５１】
（第３実施例）次に、第３実施例の電動車両を説明する。第３実施例の電動車両は、駆動系は第２実施例のハイブリッド車２ａと同じである。即ち、第３実施例の電動車両は、高容量型の第１バッテリ４０と高出力型の第２バッテリ３０を備える。通常の走行では、第１バッテリ４０の電力だけでモータ９が駆動される。モータ９に高トルクが求められる場合に第２バッテリ３０の電力が利用される。第２バッテリ３０は第１バッテリ４０よりも使用頻度が低い。
【００５２】
第３実施例の電動車両が備える温度調整システム２０ｃのブロック図を示す。この温度調整システム２０ｃは、第１バッテリ４０、モータ９、ＰＣＵ１３を液体冷媒である冷却液で冷却する冷却器７０と、第２バッテリ３０を空冷式で温度調整する温度調整器７１を備える。冷却器７０と温度調整器７１が夫々独立であることが、第２実施例の電動車両（ハイブリッド車２ａ）と異なる点である。第３実施例の電動車両は、使用頻度の高い第１バッテリ４０を液体の冷媒で冷却し、使用頻度が第１バッテリ４０ほどには高くない第２バッテリ３０を空気で冷却（温度調整）する。第３実施例の電動車両は、使用頻度に応じてバッテリを冷却するので効率がよい。
【００５３】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。第１実施例の電動車両では、リザーブタンク１７は、第１バッテリ４を収容するバッテリケース２２、及び、第２バッテリ３を収容するバッテリケース２１に接しており、それらのケースの温度を調整する。流れる液体がＬＬＣなどの液体である場合、リザーブタンク１７は、内部を液体が通り、接触によって対象物と熱交換するので、いわゆるウォータージャケットの機能を有している、ということもできる。
【００５４】
第１バッテリは、高出力型と高容量型のいずれであってもよい。第１バッテリよりも使用頻度が低い第２バッテリも、高出力型と高容量型のいずれであってもよい。本明細書が開示する技術は、高容量型と高出力型のタイプの異なるバッテリを有する電動車両に好適な技術である。
【００５５】
ユニット間ダクト６３が、リザーブタンク１１７と第２バッテリ３０の間に設けられている空気流路の一例に相当する。
【００５６】
第２バッテリ３（３０）は、基本的には気体（空気）でその温度が調整される。しかし、第２バッテリ３（３０）のケース２１（１２１）はリザーブタンク１７（１１７）に当接しており、第２バッテリ３（３０）の温度は、リザーブタンク１７（１１７）が蓄えるＬＬＣ（冷却水）の影響を受ける。別言すれば、第２バッテリ３（３０）は、基本的には、気体によりその温度が調整されるが、液体冷媒の温度の影響を受ける点に留意されたい。さらに別言すれば、第２バッテリ３（３０）は、基本的には気体によりその温度が調整されるが、液体の冷媒により補助的に温度が調整される。
【００５７】
実施例の電動車両は走行用にモータを一つ備える車両であった。本明細書が開示する技術は、走行用にモータとエンジンの双方を備えるハイブリッド車に適用することも好適である。また、本明細書が開示する技術は、第１バッテリと第２バッテリの少なくとも一方が燃料電池である車両に適用することも好適である。
【００５８】
高出力型の第１バッテリと高容量型の第２バッテリは、典型的にはリチウムイオンバッテリやニッケルカドミウムバッテリであるが、燃料電池など他の種類のバッテリであってもよい。高出力型の第１バッテリは、キャパシタであってもよい。
【００５９】
本明細書において、バッテリが「停止している」という表現を幾度か用いた。本明細書において、バッテリが「停止している」とは、バッテリの電力が使われていない状態を意味するだけでなく、例えばリレー８が開放した状態も含むことに留意されたい。
【００６０】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００６１】
２：電動車両
２ａ：ハイブリッド車（電動車両）
３、３０：第２バッテリ
４、４０：第１バッテリ
５：システムメインリレー
６：電圧コンバータ
７：インバータ
８：リレー
９：モータ
１０：コントローラ
１３：パワーコントロールユニット（インバータ）
１４：ラジエータ
１５：電動ポンプ
１６：循環路
１７、１１７：リザーブタンク
１８：ファン
２０、２０ａ、２０ｃ：温度調整システム
２１、２２、１２１：バッテリケース
３１：エアダクト
５１：動力分配機構
５２：エンジン
５３：デフギア
５４：車輪
６１：エア導入ダクト
６２：流路切換器
６３：ユニット間ダクト
６４：空気流路
７０：冷却器
７１：温度調整器
【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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