(57)【要約】【課題】バッテリ冷却用のファンを作動させなくてもバッテリを冷却することができる。【解決手段】  本発明は、車室内に外気を導入する外気導入通路（３）と、車両（３０）の負荷部へ電力を供給するバッテリ（１）と、バッテリ（１）を経由するように設けられた、車室内の大部分の空気を車外へ排出するダクト（５、２２）とを備えて、外気導入通路（３）から導入されて車内を流れる空気をダクト（５、２２）から車外へ排出することでバッテリ（１）を冷却する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室内に外気を導入する外気導入通路と、
車両の負荷部へ電力を供給するバッテリと、
前記バッテリを経由するように設けられた、車室内の大部分の空気を車外へ排出するダクトと、
を備えることを特徴とする車両のバッテリ冷却システム。
【請求項２】
前記ダクトに連結され、前記バッテリを収納するバッテリ収納室をさらに備え、
前記ダクトは、車室内の空気を前記バッテリ収納室を介して車外へと排出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両のバッテリ冷却システム。
【請求項３】
車室内と前記バッテリ収納室とを連通する連通路と、
前記連通路の内部に設けられ、車室内の空気を強制的に吸入して前記バッテリ収納室へ供給することで前記バッテリを冷却する空気供給手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の車両のバッテリ冷却システム。
【請求項４】
前記外気導入通路を開閉させる外気導入通路開閉手段と、
前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段と、
をさらに備え、
前記外気導入通路開閉手段は、前記バッテリの温度が所定温度より低いときに前記外気導入通路を閉じるように制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両のバッテリ冷却システム。
【請求項５】
前記外気導入通路開閉手段は、前記バッテリの温度が所定温度以上のときに前記外気導入通路を開くように制御する、
ことを特徴とする請求項４に記載の車両のバッテリ冷却システム。
【請求項６】
前記外気導入通路を開閉させる外気導入通路開閉手段をさらに備え、
前記外気導入通路開閉手段は、前記空気供給手段が作動しているときに前記外気導入通路を開くように制御する、
ことを特徴とする請求項３に記載の車両のバッテリ冷却システム。
【請求項７】
前記ダクトの内部に設けられ、車室内の空気を強制的に吸入して前記バッテリへ供給することで前記バッテリを冷却する空気供給手段と、
前記ダクトの前記空気供給手段より上流側に設けられ、前記ダクトの内部と外部とを連通可能な可動弁と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の車両のバッテリ冷却システム。
【請求項８】
前記可動弁を開閉駆動させる可動弁制御手段と、
車両のドアの開閉状態を検知するドア開閉状態検知手段と、
をさらに備え、
前記可動弁制御手段は、車両のドアが開状態から閉状態となったときに前記可動弁を開くように制御する、
ことを特徴とする請求項７に記載の車両のバッテリ冷却システム。
【請求項９】
前記可動弁を開閉駆動させる可動弁制御手段と、
車室内に外気を導入する外気導入通路と、
をさらに備え、
前記可動弁制御手段は、前記外気導入通路が閉じているとき前記可動弁を閉じるように制御する、
ことを特徴とする請求項７に記載の車両のバッテリ冷却システム。
【請求項１０】
前記可動弁を開閉駆動させる可動弁制御手段と、
車両の速度を検出する車速検出手段と、
をさらに備え、
前記可動弁制御手段は、車両の速度が０より大きいとき前記可動弁を閉じるように制御する、
ことを特徴とする請求項７に記載の車両のバッテリ冷却システム。
【請求項１１】
前記可動弁は、車室内の圧力が所定値以上のとき開くように作動する、
ことを特徴とする請求項７に記載の車両のバッテリ冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のバッテリ冷却システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばハイブリッド車両や電気自動車のように駆動源の一部又は全部にモータを使用している車両は、バッテリから供給される電力によってモータを駆動させて走行している。
【０００３】
しかし、バッテリは充放電のたびに発熱するので、バッテリ温度上昇による性能及び寿命の低下を防止するためにバッテリを冷却する必要がある。
【０００４】
そこで、車室内の空調を行う空調装置を用いて車室内に冷風を供給して、この車室内の空気を必要に応じて冷却ファンによってバッテリ収納室へ供給することでバッテリを冷却する技術が特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開平１０−３０６７２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、このような技術ではバッテリの冷却のために専用の冷却ファンを設けており、バッテリを冷却するときは常に冷却ファンが作動することになるので、電力消費が著しく燃費が悪化する。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、車室内から車外へと空気を排出させる通路内にバッテリを設け、冷却ファンを作動させないときであっても、バッテリを冷却することができる車両のバッテリ冷却システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００８】
本発明は、車室内に外気を導入する外気導入通路（３）と、車両（３０）の負荷部へ電力を供給するバッテリ（１）と、バッテリ（１）を経由するように設けられた、車室内の大部分の空気を車外へ排出するダクト（５、２２）とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、バッテリ冷却用ダクトを車室内の大部分の空気を車外へ排出する換気用通路の一部としたことにより、外気導入通路から車室内に流入した空気が車外へ排出されるときにはその大部分が当該ダクトを通流する。よって、バッテリ冷却用のファンを作動させなくても車室内から車外へと流れる自然な空気の流れによってバッテリを冷却することができるので、バッテリ冷却用ダクトを新たに設ける必要がなくコストを低減することができる。
【００１０】
また、車室内と車外とを連通する換気用通路を流れる排出空気によってバッテリを冷却するので、電力消費を抑制して燃費を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下では図面等を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
図１は、本発明による車両のバッテリ冷却システムの第１実施形態を示す構成図である。本装置はバッテリ１と、空調装置２と、外気導入通路３と、外気導入ファン４と、冷却ダクト５と、連通路６と、冷却ファン７と、コントローラ８とを備えている。
【００１３】
バッテリ１は、車両３０の駆動力の一部又は全部を発生しているモータに電力を供給しており、エンジンの駆動力や回生エネルギーの回収による発電電力によって充電される。バッテリ１は、冷却ダクト５の一部を構成するバッテリ収納室９の中に格納されている。バッテリ１は複数の連通穴を有しており、この連通穴を空気が通過することによって効率よく冷却される。また、バッテリ１にはバッテリ温度を検出する温度センサ１０が備えられている。
【００１４】
空調装置２は、車両３０の車室内の温度を調節する装置である。空調装置２は、内部に外気導入通路３と外気導入ファン４とを備えている。空調装置２は、外気を車室内に導入する外気導入モードと車室内の空気を循環させる内気循環モードとを備えている。
【００１５】
外気導入通路３は、空調装置２が外気導入モードのときに外気を車室内に導入するための通路であり、空調装置２の中に設けられている。
【００１６】
外気導入ファン４は、空調装置２が外気導入モードのときに作動して外気を車室内に導入する。
【００１７】
冷却ダクト５は、車室内の空気を車室外へ排出する排出経路の一部であり、車室内の空気をバッテリ収納室９へ通流可能なようにバッテリ収納室９に連結されている。冷却ダクト５の車室内側は車室内のリアパーセル１５に設けられた通気口１４に開口し、冷却ダクト５の車室外側はバッテリ収納室９に連結している。バッテリ収納室９は排気ダクト２２によってトランクルーム内と連通しており、トランクルームはドラフタ１６を介して車外と連通している。空調装置２が外気導入モードであるときには外気導入通路３から車室内に導入された空気は冷却ダクト５からバッテリ収納室９を通って車室外へと排出される。この空気の流れによってバッテリ１は冷却されている。
【００１８】
なお、連通路６は冷却ファン７が停止している時には冷却ファン７が抵抗となって空気の流通が制限されるため、冷却ダクト５が車室内から車外へと排出される空気の全量が流れる唯一の冷却ダクトとなる。しかし、実際には車体隙間部分からの漏れやダクトレイアウト上の制約等が考えられるので、車室外への排出空気の大部分が通過するような冷却ダクト５であればよい。
【００１９】
連通路６は、車室内とバッテリ収納室９とを連通するように設けられており、内部に冷却ファン７を備えている。
【００２０】
冷却ファン７は、連通路６の中に設けられており、車室内の空気を強制的にバッテリ収納室９へと供給する空気供給手段である。冷却ファン７は、冷却ダクト５を通流する空気量が不足してバッテリ冷却能力が不足しているときに作動して適切な冷却能力になるように空気量を補う。
【００２１】
コントローラ８は、温度センサ１０から受信したバッテリ温度に基づいて冷却ファン７及び外気導入ファン４の作動及び風量を制御している。
【００２２】
本実施形態の車両３０は、エンジンとモータとを駆動源とするハイブリッド車両である。ここで、図２を参照して車両３０に搭載されるハイブリッド装置の構成を説明する。図２は、本実施形態の車両に搭載されるハイブリッド装置の構成を示した構成図である。ハイブリッド装置４０は、バッテリ１と、エンジン１７と、第１モータ１８と、第２モータ１９と、インバータ２０とを備えている。
【００２３】
バッテリ１は、第１モータ１８及び第２モータ１９に電力を供給しており、エンジン１７の駆動力を利用した第１モータ１８による発電及び駆動輪２１の回転を利用した第２モータ１９による回生によって充電される。
【００２４】
エンジン１７は、駆動輪２１に対して駆動力を発生させるとともに第１モータ１８を回転させて発電を行っている。
【００２５】
第１モータ１８は、エンジン１７の始動及びエンジン１７の駆動力による発電を行っている。
【００２６】
第２モータ１９は、駆動輪２１に対して駆動力を発生させるとともに、車両加速時の駆動力補助及び車両減速時の回生を行っている。
【００２７】
インバータ２０は、バッテリ１から供給される直流電流を変換して第１モータ１８及び第２モータ１９へ３相交流電流を供給している。
【００２８】
ハイブリッド装置４０は、車両走行時には車両３０の運転状態に応じてエンジン１７と第２モータ１９との発生駆動力を変化させ、車両減速時には駆動輪２１の回転力によって第２モータ１９で発電することで回生エネルギーを回収している。バッテリ１は第１モータ１８及び第２モータ１９に対して電力を供給し、また第１モータ１８及び第２モータ１９の発電電力によって充電されているので、第１モータ１８及び第２モータ１９の力行及び回生時に発熱する。
【００２９】
次に、コントローラ８で行う制御について図３を参照しながら説明する。図３は車両のバッテリ冷却システムの本実施形態における制御を示したフローチャートである。なお、本制御は所定時間（例えば１０ｍｓ）ごとに繰り返し行われている。
【００３０】
ステップＳ１０１では、バッテリ温度を検出する温度センサ１０の検出値を読み込む。
【００３１】
ステップＳ１０２では、ステップＳ１０１で読み込んだバッテリ温度が所定温度より低いか否かを判定する。バッテリ温度が所定温度より低ければステップＳ１０３へ進み、バッテリ温度が所定温度以上であればステップＳ１０４へ進む。ここで、所定温度とはバッテリ１が十分な性能を発揮することができる作動温度の下限値のことである。なお、所定温度は予め実験などによって求めておく。
【００３２】
ステップＳ１０３では、空調装置２を内気循環モードに設定して処理を終了する。ここで、バッテリ１は所定温度より低温の時には性能が低下するので、例えば車両起動時のようなバッテリ１が低温のときには所定温度に上昇するまでバッテリ１の冷却を中止する。
【００３３】
ステップＳ１０４では、空調装置２を外気導入モードに設定する。ここで、バッテリ１が所定温度以上、すなわち作動温度にあるときにはバッテリ１を冷却する必要があるので、外気を導入して車室内から冷却ダクト５を通して車室外へと流すことでバッテリ１を冷却する。
【００３４】
ステップＳ１０５では、バッテリ温度が許容温度より高いか否かを判定する。バッテリ温度が許容温度より高ければステップＳ１０６へ進み、バッテリ温度が許容温度以下であれば処理を終了する。ここで、空調装置２の外気導入モードによって車室内に導入された空気によるバッテリ１の冷却能力が十分であれば、バッテリ温度は一定の作動温度範囲を維持する。しかし、バッテリ１の充放電電流が大きくなったときや、車両３０の速度が低下して外気導入される空気量が減少したときなどには、バッテリ１の冷却能力が不足してバッテリ温度が上昇する。そして許容温度を超えるとバッテリ１の性能が低下するので強制的に空気を供給する必要があると判断する。なお、許容温度は予め実験などによって求めておく。
【００３５】
ステップＳ１０６では、冷却ファン７を作動させて処理を終了する。ステップＳ１０６では、ステップＳ１０５においてバッテリ温度が許容温度を超えたと判断されたので不足している冷却能力を補うために冷却ファン７によってバッテリ１に強制的に空気を供給する。冷却ファン７の風量は空気量の不足分のみを発生させるように、例えばバッテリ温度が許容温度より少しだけ低い温度を維持するように制御される。なお、ステップＳ１０６で冷却ファン７を作動させるときにはステップＳ１０４において空調装置２を外気導入モードに設定しているので、冷却ファン７によって車室内の空気を強制的に排出しても車室内に圧力変化を生じて搭乗者に不快感を与えることはない。
【００３６】
以上の制御をまとめて作用を説明する。なお、理解を容易にするために図３のフローチャートに対応する符号を括弧内に示した。温度センサ１０によってバッテリ温度を検出して所定温度より低いか否かを判定する（Ｓ１０１、Ｓ１０２）。バッテリ温度が所定温度より低ければ、空調装置２を内気循環モードに設定してバッテリ１の冷却を中止する（Ｓ１０３）。バッテリ温度が所定温度以上であれば、空調装置２を外気導入モードに設定して車室内から冷却ダクト５を通って車室外へと排出される空気の流れによってバッテリ１を冷却する（Ｓ１０４）。その後、バッテリ温度が許容温度より高いか否かを判定して（Ｓ１０５）、バッテリ温度が許容温度より高ければ、冷却ファン７を作動させてバッテリ１の冷却能力を向上させる（Ｓ１０６）。バッテリ温度が許容温度以下であれば、処理を終了する。
【００３７】
以上のように本実施形態では、空調装置２が外気導入モードになっているときは車室内から冷却ダクト５を通って車室外へと排出される空気の流れによってバッテリ１を冷却することができるので、冷却ファン７を作動させる必要がない。よって、冷却ファン７による電力消費がないので燃費を向上させることができる。
【００３８】
また、バッテリ１は冷却ダクト５に連結されたバッテリ収納室９の内部に格納されているので冷却ダクト５を通流する空気によって効率よく冷却される。
【００３９】
さらに、バッテリ冷却用の空気量が不足するときには冷却ファン７によって強制的に車室内の空気を供給して不足する空気量を補うので、バッテリ１を確実に冷却することができる。
【００４０】
さらにまた、冷却ファン７は不足する空気量のみを補うように作動するので消費電力を抑制して燃費を向上させることができる。
【００４１】
さらにまた、バッテリ温度に基づいて空調装置２の内気循環モードと外気導入モードとを切り替えるので、車両起動時などのバッテリ温度が低いときはバッテリ１を冷却することを防止して、バッテリ１を迅速に作動温度に到達させることができる。
【００４２】
さらにまた、バッテリ温度に基づいて冷却ファン７の作動を制御するので、冷却ファン７を無駄に作動させることなく消費電力を抑制して燃費を向上させることができる。
【００４３】
（第２実施形態）
図４は、本発明による車両のバッテリ冷却システムの第２実施形態を示す構成図である。なお、以下に示す実施形態では前述した実施形態と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。本実施形態では、第１実施形態の連通路６を設けることなく冷却ダクト５の内部に冷却ファン７を設けて、さらに冷却ダクト５の冷却ファン７より上流側に可動弁１１を備えている。
【００４４】
可動弁１１は、車室内のリアパーセル１５に開口している冷却ダクト５の通気口１４と冷却ファン７との間に設けられており、コントローラ８によって開閉駆動される。可動弁１１を開くと冷却ダクト５の内部から外部へと空気を排出することができる。なお、冷却ダクト５の外部はトランクルームである。
【００４５】
コントローラ８は、車両３０のドアの開閉を検知するカーテシスイッチ１２と、車両３０の速度を検出する車速センサ１３とから送信される信号に基づいて可動弁１１を制御している。
【００４６】
ここで、コントローラ８で行う制御について図５を参照しながら説明する。図５は車両のバッテリ冷却システムの本実施形態における制御を示したフローチャートである。なお、本制御は所定時間（例えば１０ｍｓ）ごとに繰り返し行われている。
【００４７】
ステップＳ２０１では、カーテシスイッチ１２及び車速センサ１３の検出値を読み込む。
【００４８】
ステップＳ２０２では、ステップＳ２０１で読み込んだカーテシスイッチ１２の検出値がＯＦＦであるか否かを判定する。カーテシスイッチ１２がＯＦＦであればステップＳ２０３へ進み、ＯＮであればステップＳ２０５へ進む。ここで、カーテシスイッチ１２はドアの開閉状態を検知しており、ＯＮが開状態を、ＯＦＦが閉状態を表している。
【００４９】
ステップＳ２０３では、前回処理時にカーテシスイッチ１２がＯＮであったか否かを判定する。前回処理時にカーテシスイッチ１２がＯＮであったならばステップＳ２０４へ進み、ＯＦＦであったならばステップＳ２０５へ進む。ここで、前回処理時のカーテシスイッチ１２がＯＮであったならば、車両３０のドアが開状態から閉状態になった、すなわちドアが閉じられた直後であると判断することができる。
【００５０】
ステップＳ２０４では、コントローラ８によって可動弁１１を開く。車両３０のドアが開状態から閉状態になったと判断されたときに可動弁１１を開くことで、車室内の圧力増加を防止してドア閉じ動作が困難になることを防止することができる。
【００５１】
ステップＳ２０５では、ステップＳ２０１で読み込まれた車速センサ１３の検出値が０より大きいか否かを判定する。車速が０より大きければステップＳ２０６へ進み、車速が０であればステップＳ２０７へ進む。
【００５２】
ステップＳ２０６では、コントローラ８によって可動弁１１を閉じる。車速が０より大きいとき、すなわち車両３０が走行しているときに可動弁１１を閉じておくことによって、車室外の空気が逆流して車室内の温度が変化することを防止することができる。
【００５３】
ステップＳ２０７では、外気導入通路３が閉状態であるか否かを判定する。ここで、外気導入通路３が閉状態であればステップＳ２０８へ進み、開状態であれば処理を終了する。外気導入通路３はコントローラ８によって制御されているので、外気導入通路３の開閉状態はコントローラ８によって容易に判定することができる。
【００５４】
ステップＳ２０８では、コントローラ８によって可動弁１１を閉じて処理を終了する。外気導入通路３が閉じているときに可動弁１１を閉じることによって、内気循環モードにおいて車室外から車室内への空気の進入を防止することができる。
【００５５】
以上の制御をまとめて作用を説明する。なお、理解を容易にするために図５のフローチャートに対応する符号を括弧内に示した。車両３０のドアが開状態から閉状態になったか否かを判定して（Ｓ２０２、Ｓ２０３）、開状態から閉状態になったときに可動弁１１を開く（Ｓ２０４）。また、車両３０が走行中か否かを判定して（Ｓ２０５）、走行中は可動弁１１を閉じる（Ｓ２０６）。さらに、空調装置２が内気循環モードか否かを判定して（Ｓ２０７）、内気循環モードであれば可動弁１１を閉じる（Ｓ２０８）。
【００５６】
以上のように本実施形態では、車室内と車室外とを連通可能に設けられた可動弁１１と冷却ファン７とを一つの冷却ダクト５に設けているので、バッテリ冷却用の配管と車室内の換気用及びドア閉じ時の圧力開放用の配管とを共用することができる。よって、部品点数を減少させコストを低減させるとともに搭載性を向上させることができる。
【００５７】
また、ドアが開状態から閉状態となったときに可動弁１１を開くので、車室内の圧力増加によってドア閉じが困難になることを防止することができる。
【００５８】
さらに、外気導入通路３が閉じているときは可動弁１１を閉じるので、空調装置２の設定が内気循環モードになっているときに車室外から空気が進入することを防止することができる。よって、車室内の温度変化を防止することができる。
【００５９】
さらにまた、車両３０の走行中は可動弁１１を閉じるので、車室外の空気が逆流して車室内に侵入することによる車室内の温度変化を防止することができる。
【００６０】
以上により、バッテリ冷却用の配管と車室内の換気用及びドア閉じ時の圧力開放用の配管とを共用することでコストを低減させながら、十分な空調及び換気性能を保持することができる。
【００６１】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。
【００６２】
例えば、第１実施形態では、連通路６は車室内とバッテリ収納室９とを連通するように設けられているが、これに限定されることなく冷却ダクト５から分岐するように設けてもよい。
【００６３】
また、第２実施形態の可動弁１１は板ゴムなどの可撓性部材を使用してもよい。これにより、コントローラ８で可動弁１１を制御することなく、車室内の圧力が大気圧以上になったとき、車室内外の圧力差によって開いて圧力を開放させることができる。
【００６４】
さらに車両３０は、電動モータによって駆動力を発生させるタイプのものに限定されることなく、通常のエンジン搭載車両に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明による車両のバッテリ冷却システムの第１実施形態を示す構成図である。
【図２】第１、第２実施形態の車両に搭載されるハイブリッド装置の構成を示した構成図である。
【図３】第１実施形態の制御フローチャートである。
【図４】本発明による車両のバッテリ冷却システムの第２実施形態を示す構成図である。
【図５】第２実施形態の制御フローチャートである。
【符号の説明】
【００６６】
１  バッテリ
２  空調装置
３  外気導入通路
４  外気導入ファン
５  冷却ダクト（ダクト）
６  連通路
７  冷却ファン（空気供給手段）
８  コントローラ
９  バッテリ収納室
１０  温度センサ（バッテリ温度検出手段）
１１  可動弁
１２  カーテシスイッチ（ドア開閉状態検知手段）
１３  車速センサ（車速検出手段）
１４  通気口
１５  リアパーセル
１６  ドラフタ
１７  エンジン
１８  第１モータ
１９  第２モータ
２０  インバータ
２１  駆動輪
２２  排気ダクト（ダクト）
３０  車両
４０  ハイブリッド装置
Ｓ１０３  外気導入通路開閉手段
Ｓ１０４  外気導入通路開閉手段
Ｓ２０４  可動弁制御手段
Ｓ２０６  可動弁制御手段
Ｓ２０８  可動弁制御手段
【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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