(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のバッテリユニットを内蔵したバッテリケースに形成した、冷却用空気の出入口となる第１開口部及び第２開口部と、
前記第１開口部及び／又は第２開口部に配設したファンと、
前記バッテリケース内の前記第１開口部の近傍に配設した第１温度センサと、
前記バッテリケース内の前記第２開口部の近傍に配設した第２温度センサと、
前記第１温度センサと第２温度センサの検出結果を比較して、前記第１開口部と第２開口部のうち高温側に位置する開口部から外気を導入すべく、前記ファンを駆動制御し、さらに第１温度センサと第２温度センサの検出結果を比較して、両者の温度関係の逆転を感知したときは、新たに前記第１開口部と第２開口部のうち高温側に位置する開口部から外気を導入し、常に高温側は強く冷却されるように、繰り返し前記ファンを駆動制御する制御手段とを具備したことを特徴とするバッテリの冷却装置。
【請求項２】
前記第１開口部及び第２開口部に隣接して吸気用開口部を形成したことを特徴とする請求項１記載のバッテリの冷却装置。
【請求項３】
前記吸気用開口部をシャッタで開閉可能にしたことを特徴とする請求項２記載のバッテリの冷却装置。
【請求項４】
バッテリユニットを内蔵した複数のバッテリケースを相互に連通するダクトと、
前記複数のバッテリケースに形成した、冷却用空気の出入口となる第１開口部及び第２開口部と、
前記第１開口部及び／又は第２開口部に配設したファンと、
前記バッテリケース内の前記第１開口部の近傍に配設した第１温度センサと、
前記バッテリケース内の前記第２開口部の近傍に配設した第２温度センサと、
前記第１温度センサと第２温度センサの検出結果を比較して、前記第１開口部と第２開口部のうち高温側に位置する開口部から外気を導入すべく、前記ファンを駆動制御し、さらに第１温度センサと第２温度センサの検出結果を比較して、両者の温度関係の逆転を感知したときは、新たに前記第１開口部と第２開口部のうち高温側に位置する開口部から外気を導入し、常に高温側は強く冷却されるように、繰り返し前記ファンを駆動制御する制御手段とを具備したことを特徴とするバッテリの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
バッテリケース内または複数のバッテリケース間の温度差を少なくするバッテリケースの冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
バッテリケースは内部に複数個のバッテリユニットを収納している。バッテリケース内の各バッテリユニットは内部で化学反応を起こしながら充電または放電を行なう。この化学反応は発熱を伴うので、バッテリユニットを適当な温度で使用するために、充電中および放電中はバッテリケース内を冷却する必要がある。
【０００３】
従来のバッテリケースはこの冷却のため図４（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）のように第一側面に吸気口５４を、第二側面にファン５１，５２の付いた排気口５６を設ける。冷却の際は、この排気口５６のファン５１，５２によって強制的にバッテリ内の空気をバッテリケース外に放出し吸気口５４から外気を取入れて冷却を行なっている。
【０００４】
しかし、上記方法は図４（Ｄ）の矢印が示すように、空気の流れが常に一方向であるため、外気を取入れる吸気口５４付近では冷却が進み、内気が移動してくる排気口５６付近では冷却が遅れてバッテリケース内の各バッテリユニット間に温度差が生じる。
【０００５】
また複数のバッテリケースを使用するときは、各バッテリケースごとに上記の冷却方法を行なうので、各バッテリケース間でも温度差が生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
バッテリユニットの容量は温度によって大きく変わるため、バッテリケース内の温度にばらつきがある場合は、各バッテリユニット間で容量に差がでる。この場合、容量の小さいバッテリユニットの寿命が短くなるので、バッテリケース内でバッテリユニットの寿命に差が生じる。
【０００７】
また、複数のバッテリケースを用いるときは各バッテリケース間で内部の温度に差が出るので、各バッテリケース間の容量にも差が生じ、これによって、各バッテリケース間でバッテリケースの寿命にも差が生じる。
【０００８】
そこで、本発明者はバッテリケース内における各バッテリユニットの温度差またはバッテリケース間の温度差を小さくすることによって、各バッテリユニットの容量の差を少なくして、バッテリユニットの寿命を延ばすことを目的として、以下に示す発明を思考するに至った。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明のバッテリケースの冷却装置は、複数のバッテリユニットを内蔵したバッテリケースに形成した、冷却用空気の出入口となる第１開口部及び第２開口部と、第１開口部及び／又は第２開口部に配設したファンと、バッテリケース内の第１開口部の近傍に配設した第１温度センサと、バッテリケース内の第２開口部の近傍に配設した第２温度センサと、第１温度センサと第２温度センサの検出結果を比較して、第１開口部と第２開口部のうち高温側に位置する開口部から外気を導入すべく、ファンを駆動制御し、さらに第１温度センサと第２温度センサの検出結果を比較して、両者の温度関係の逆転を感知したときは、新たに第１開口部と第２開口部のうち高温側に位置する開口部から外気を導入し、常に高温側は強く冷却されるように、繰り返しファンを駆動制御する制御手段とを具備したことを特徴とする。また前記第１及び第２開口部に隣接して吸気用開口部を形成したものとしても良く。さらには前記吸気用開口部をシャッタで開閉可能にしたものである。
【００１０】
バッテリケースを複数使用する場合は、バッテリユニットを内蔵した複数のバッテリケースを相互に連通するダクトと、複数のバッテリケースに形成した、冷却用空気の出入口となる第１開口部及び第２開口部と、第１開口部及び／又は第２開口部に配設したファンと、バッテリケース内の第１開口部の近傍に配設した第１温度センサと、バッテリケース内の第２開口部の近傍に配設した第２温度センサと、第１温度センサと第２温度センサの検出結果を比較して、第１開口部と第２開口部のうち高温側に位置する開口部から外気を導入すべく、ファンを駆動制御し、さらに第１温度センサと第２温度センサの検出結果を比較して、両者の温度関係の逆転を感知したときは、新たに第１開口部と第２開口部のうち高温側に位置する開口部から外気を導入し、常に高温側は強く冷却されるように、繰り返し前記ファンを駆動制御する制御手段とを具備したものとする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図１〜３に基づき説明する。なお、便宜上バッテリケース内部のバッテリユニットは図示しないものとし、また図３の矢印は空気の流れを示す。
【００１２】
本発明の一実施形態であるバッテリケースは、図１（Ａ）に示すように第一側面にファン２１，２２の付いた第１開口部１６を、第二側面にファン２３，２４の付いた第２開口部１８を、第１開口部１６および第２開口部１８に隣接して吸気用開口部１４を設け、バッテリケース内の第一側面付近には温度センサ３１，３２を、第二側面付近には温度センサ３３，３４を図２のように対称に各２個ずつ計４箇所に取付ける。またバッテリケースには制御手段４０を設け、上記ファン（２１〜２４）及び温度センサ（３１〜３４）を制御手段４０に接続する。
【００１３】
上記バッテリケースの冷却方法を説明する。バッテリケースは充電または放電するとき、温度が上昇してバッテリケース内に温度差が生じる。上記温度センサ３１，３２，３３，３４はバッテリケース内の上記４箇所の温度を感知し、制御手段４０はこの感知した温度を基に各側面の平均温度を検知し、以下の第１モードの制御を行なう。
【００１４】
すなわち第１モードの制御は、平均温度の低い側面から内気を放出し、平均温度の高い側面から外気を導入するものである。
【００１５】
例えば、第一側面の温度センサ（３１，３１）の平均温度が、第二側面の温度センサ（３３，３４）の平均温度よりも高い場合は、図３（Ａ）のように制御手段４０が低温側Ｃとなる第２開口部１８のファン２３，２４を作動させてバッテリケース内の空気を放出し、バッテリケース内で高温側Ｈから低温側Ｃへ空気を移動させ、高温側Ｈの吸気用開口部１２から外気を導入させる。
【００１６】
この第１モードの制御によって、バッテリケースの高温側Ｈのバッテリユニットは外気によって強く冷却され、低温側Ｃのバッテリユニットは高温側Ｈからの内気で弱く冷却されるので、バッテリケース内の温度差は少なくなる。
【００１７】
しかし、この状態ではバッテリケース内の冷却は高温側Ｈでは早く進むが、低温側Ｃでは緩やかに進むので、上述の例では図３（Ｂ）のように両側の温度関係が逆転するに至る。このままの状態を放置するとバッテリケース内の温度差が拡がるので、制御手段４０は温度センサ（３１〜３４）がこの温度関係の逆転を感知したとき、以下の第２モードの制御を行なう。
【００１８】
すなわち第２モードの制御は、作動しているファンを停止させ、新たに平均温度の低い側面から内気を放出し、平均温度の高い側面から外気を導入するものである。
【００１９】
上述の例では、制御手段４０が図３（Ｃ）のように作動している第２開口部１８のファン（２３，２４）を止め、新たに低温側Ｃとなった第１開口部１６のファン（２１，２２）を作動させてその第１開口部１６から内気を放出し、バッテリケース内で高温側Ｈから低温側Ｃに空気を移動させる。
【００２０】
この第２モードの制御によって、本発明のバッテリケースは高温側Ｈのバッテリが吸気用開口部から導入される外気によって強く冷却され、低温側Ｃのバッテリには高温側Ｈから内気で弱く冷却される状態になるので、バッテリケース内の温度差は少なくなる。
【００２１】
さらに、本発明のバッテリケースは温度センサ（３１〜３４）が再び両側の温度関係の逆転を感知したとき｛図３（Ｄ）｝、制御手段４０が上記第２モードの制御を繰り返し行なうことによって、本発明のバッテリケース内では常に高温側Ｈは強く冷却され、かつ低温側Ｃは弱く冷却される状態が繰り返され、バッテリケース内を温度差の少ない状態に維持できる。
【００２２】
ここで上記バッテリケースについて応用実施例を挙げると、両側吸気用開口部にシャッタを開閉自在に設けて、ファンが作動してバッテリケース内の空気を放出しているときは、隣接の吸気用開口部のシャッタを閉めて該吸気用開口部の空気の出入りを無くすようにしてもよい。これによって、バッテリケースは空気の逆流を防止でき、かつ他側面にある吸気用開口部からの外気の導入量を増やすことができるので、効率よい冷却装置となる。
【００２３】
なお好適には、制御手段４０が温度関係の逆転を判断するのは両側の平均温度が逆転し、一定の温度差が生じたときとするのがバッテリケース内の空気の滞留を防ぎ冷却を進める上で好ましい。また、温度センサの数は、上記実施形態では温度の測定に片側２個の温度センサを用いその平均を算出したが、測定領域の広さ、測定精度、コスト面等を考慮して設けるものとし、開口部を設ける面は、バッテリケースの上下、左右を問わず、バッテリケース内のバッテリユニットの配置、他の装置との兼ね合いを考慮し、それらに適合した面を選択してよい。
【００２４】
次に、複数のバッテリケースを使用する場合について説明する。
【００２５】
バッテリケースを複数用いる場合は、各バッテリケース内のバッテリユニットの温度差だけでなく、各バッテリケース間の温度差が問題となることは上述の通りである。そこで、図１（Ｂ）のように各バッテリケースをダクト６０で繋ぎバッテリケースの内部を連続した状態とし、一端のバッテリケースにはファン２６，２７の付いた第１開口部３６と吸気用開口部４２を設け、他端のバッテリケースにはファン２８，２９の付いた第２開口部３８と吸気用開口部４４とを具備し、両端のバッテリケース内の第１開口部３６および第２開口部３８の近傍に温度センサを取付け、制御手段を設けて上記ファン（２６〜２９）と温度センサとを接続する。
【００２６】
この場合の冷却方法は、温度センサが上記２箇所の開口部（３６，３８）の近傍の温度を感知し、制御手段がこの感知した温度を基に両開口部（３６，３８）の近傍の平均温度を検知して、バッテリケースが単一の場合と同様に、第１モードの制御で平均温度の低いバッテリケースの開口部（３６または３８）から内気を放出し、平均温度の高いバッテリケースの吸気用開口部（４４または４２）から外気を導入する。これによって、平均温度の高いバッテリケースでは外気によって冷却が早く進み、温度の高いバッテリケースから低いバッテリケースへダクト６０を通して空気が移動するので、バッテリケース間の温度差が少なくなる。
【００２７】
次にこの状態でバッテリケースの冷却が進むと、バッテリケース間の温度関係が逆転する。そこで制御手段は第２モードの制御を行ない、新たに平均温度の低いバッテリケースの開口部（３８または３６）から内気を放出し、平均温度の高いバッテリケースの吸気用開口部（４２または４４）から平均温度の低いバッテリケースにダクト６０を通して空気を移動させ、バッテリケース間の温度差を少なくする。さらに、温度関係が逆転したときは制御手段が第２モードの制御を繰り返し行なうことで、バッテリケース間を温度差の少ない状態に維持することができる。
【００２８】
図１（Ｂ）では２個のバッテリケースをダクト４２で繋いだものを示しているが、３個以上のバッテリケースであれば各々のバッテリケースをダクトで内通させるものとする。この場合各々のバッテリケースにファンの付いた開口部を設けて、一番温度の低いバッテリケースから内気を放出するものとする。
【００２９】
本発明の他の実施形態は、上記単一のバッテリケースにおいて、上記第１モードまたは第２モードの制御を行なう際、低温側の開口部のファンを作動させ内気を放出するのではなく、低温側の開口部のファンを止めて高温側の開口部のファンを逆回転で作動させ高温側から外気を導入することも可能である。また、低温側のファンを正回転させて内気を放出しつつ、同時に高温側のファンを逆回転させて外気を導入してもよい。
【００３０】
また、第１開口部、第２開口部のファンが停止しているとき、十分に空気の流通が可能であれば隣接して吸気用開口部を設ける必要はない。
【００３１】
さらなる応用実施例は、単一のバッテリケースにおいて、両側面に開口部を設ける代りに、第一側面はファンの付いた第１開口部とし、第二側面はファンの付いていない第２開口部とする。これによって、上記第１モードまたは第２モードの制御において、第一側面が低温側であれば、第１開口部のファンを正回転させて第１開口部から内気を放出し、第一側面が高温側であれば、第１開口部のファンを逆回転させて第１開口部から外気を取入れようにすることも可能である。すなわち、この実施例では、ファンの付いた開口部は一箇所で良くなる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明のバッテリケースの冷却方法により、バッテリケース内の温度差が少なくなり、各バッテリユニットの容量の差が小さくなる。結果として、バッテリユニットの寿命を延ばすことができる。
【００３３】
同様に複数のバッテリケースを用いる場合も、バッテリケース間の温度差を少なくすることで、各バッテリケースの容量の差が小さくなる。その結果として、バッテリケース単位でバッテリユニットの寿命を延ばすことができる。
【００３４】
従って、本発明は電気自動車等のバッテリユニットを多く用いる場合に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の一実施形態であるバッテリケースの斜視図、（Ｂ）はバッテリケースを複数使用する場合の一実施形態であるバッテリケースの斜視図。
【図２】（Ａ）は本発明の一実施形態であるバッテリケースの側面図、本発明の一実施形態であるバッテリケースの側面図。
【図３】（Ａ）と（Ｂ）は本発明の一実施形態であるバッテリケースのＸ−Ｘ矢視図、（Ｃ）と（Ｄ）は本発明の一実施形態であるバッテリケースのＹ−Ｙ矢視図。
【図４】（Ａ）は従来のバッテリケースの第一側面図、（Ｂ）は従来のバッテリケースの断面図、（Ｃ）は従来のバッテリケースの第二側面図、（Ｄ）は従来のバッテリケースのＺ−Ｚ矢視図。
【符号の説明】
１２，１４，４２，４４    吸気用開口部
１６，３６    第１開口部
１８，３８    第２開口部
２１〜２４、２６〜２９、５１，５２    ファン
３１〜３４    温度センサ
４０    制御手段
４２    ダクト
５４    吸気口
５６    排気口
Ｃ    低温側
Ｈ    高温側
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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