(57)【要約】【課題】電池の温度制御に要する消費電力を抑制可能な車両用の電源装置を提供する。【解決手段】車両用の電源装置は、車両に搭載されて車両を走行させるモータを駆動する車両用の電源装置であって、複数の二次電池を備える電池ユニット１と、電池ユニット１に含まれる二次電池の温度を検出するための電池温度検出部１２と、二次電池の温度を制御するための保温機構３と、車外の外気温度を検出するための外気温度検出部９と、外気を車内の電池ユニット１に取り入れるための吸気口１６と、吸気口１６の開放、閉塞を行うための吸気弁１４と、外気温度検出部９で検出された外気温度と電池温度検出部１２で検出された電池温度との温度差に基づいて、吸気弁１４の開閉を制御する温度制御部２とを備える。【選択図】図１
2006054150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されて車両を走行させるモータを駆動する車両用の電源装置であって、
複数の二次電池を備える電池ユニット(1)と、
前記電池ユニット(1)に含まれる二次電池の温度を検出するための電池温度検出部(12)と、
前記二次電池の温度を制御するための保温機構(3)と、
車外の外気温度を検出するための外気温度検出部(9)と、
外気を車内の電池ユニット(1)に取り入れるための吸気口(16)と、
前記吸気口(16)の開放、閉塞を行うための吸気弁(14)と、
前記外気温度検出部(9)で検出された外気温度と前記電池温度検出部(12)で検出された電池温度との温度差に基づいて、前記吸気弁(14)の開閉を制御する温度制御部(2)と、
を備えることを特徴とする車両用の電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用の電源装置であって、
前記温度制御部(2)は、外気温度が電池温度よりも一定以上低い場合に吸気弁(14)を開放して電池温度が所定温度範囲となるように温度制御を行い、
外気の温度が電池温度よりも一定以上高い場合に吸気弁(14)を閉塞すると共に保温機構(3)を駆動して電池温度が所定温度範囲となるように温度制御を行うことを特徴とする車両用の電源装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の車両用の電源装置であって、
前記保温機構(3)が車両室内温度調整用のエアコンユニット(5)の機構を共用していることを特徴とする車両用の電源装置。
【請求項４】
請求項３に記載の車両用の電源装置であって、
前記車両室内温度調整用のエアコンユニット(5)に含まれる冷媒を循環させる配管を、前記電池ユニット(1)の冷却経路まで延長すると共に、冷媒の循環経路を切替弁でエアコンユニット(5)の循環とエアコンユニット(5)および電池ユニット(1)冷却経路の循環とを切り替え可能に構成していることを特徴とする車両用の電源装置。
【請求項５】
請求項３に記載の車両用の電源装置であって、
外気を利用した温度調整および前記エアコンユニット(5)による温度調整を併用可能としており、
前記エアコンユニット(5)が車両室内温度調整に利用されている期間は、前記電池ユニット(1)への冷媒循環を優先的に許可するように前記温度制御部(2)が温度制御を行うことを特徴とする車両用の電源装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の車両用の電源装置であって、さらに
前記吸気口(16)から取り入れた外気を電池ユニット(1)に循環させた後、排出するための排気口(17)と、
前記排気口(17）の開放、閉塞を行うための排気弁(15)と、
を備えることを特徴とする車両用の電源装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の車両用の電源装置であって、さらに
前記吸気弁(14)と排気弁(15)の少なくとも一方には、開口位置を検出可能な開口センサ(34)を備えてなることを特徴とする車両用の電源装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の車両用の電源装置であって、
前記温度制御部(2)は、車両のイグニッションスイッチがＯＮの場合に上記制御を行うことを特徴とする車両用の電源装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の車両用の電源装置であって、さらに
前記吸気口(16)にフィルタ(36)を備えてなることを特徴とする車両用の電源装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載の車両用の電源装置であって、さらに
前記吸気口(16)と排気口(17)が隣接するよう配置してなることを特徴とする車両用の電源装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載の車両用の電源装置であって、さらに
前記電池ユニット(1)に含まれる二次電池から発生する水素を検出するための水素検出部(38)を備えており、
前記水素検出部(38)で水素が検出されると、これに応じて前記吸気弁(14)と排気弁(15)の少なくとも一方を開放させるよう制御することを特徴とする車両用の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両を走行させるモータを備える車両に搭載されて、モータを駆動する電源装置に関し、特に電源装置に含まれる電池の温度制御を効率的に行う車両用の電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッド型自動車等の車両は、極めて厳しい温度環境で使用される。灼熱の太陽に晒される夏期は極めて高温になり、また厳寒の冬期等にあっては極めて低温になる。この環境で使用される車両に内蔵される電源装置は、低温と高温のときに電気的な性能が低下する。すなわち、電源装置に含まれる電池は、低温になると実質的に放電できる容量が減少してしまう。反対に高温になると自己放電が増加して残容量が少なくなる。このような弊害を防止するために、電池を冷却、加熱する熱交換機を設け、電池の温度を所定の温度範囲に制御することが行われている。
【０００３】
しかしながら、電池専用の熱交換機を設けて温度制御を行うと、その分だけエネルギーが消費され、電池の使用効率が悪くなる。そこで、車室内温度調整用のエアコンユニットを電池温度の調整に兼用する機構が開発されている（特許文献１）。この構成では、室内を冷却するエアコンの冷気を電池の冷却に兼用する。しかしながら、この構成でもエアコンの出力は室内の冷却のみならず電池の冷却に消費されるため、エアコン全体の消費電力が増大してエネルギーを消耗することには変わりない。
【０００４】
一方、本出願人は先に、イグニッションスイッチがオフの状態で外気温度を検出し、外気温度が設定温度範囲外であって、電池ユニットを温度コントロールする温度コントロールモードであると温度制御回路が判定し、かつ、電池ユニットを温度コントロールする温度コントロールモードを入力回路が選択しているときに限って、保温機構で電池ユニットを温度コントロールする一方、外気温度が設定温度範囲外にあっても、入力回路が電池ユニットを温度コントロールモードとしない状態を選択していると、電池ユニットを温度コントロールしないように構成した自動車用の電源装置を開発した（特許文献２）。この構成によれば、電池ユニットの温度コントロールをユーザが最終判断して実行するため、過度の電池消費を抑制しつつイグニッションスイッチがオフの状態でも電池を高温と低温から保護できる。しかしながら、この構成でも電池の温度コントロールに電源装置の電力を消費することには変わりないため、やはりエネルギー効率はよくない。このため、より消費電力を抑制して電池の使用効率を改善できる技術が求められていた。
【特許文献１】特開平７−７３９０６号公報
【特許文献２】特開２００３−２０３６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、電池保護のための制御に要する消費電力を抑制可能な車両用の電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明の車両用の電源装置は、車両に搭載されて車両を走行させるモータを駆動する車両用の電源装置であって、複数の二次電池を備える電池ユニット１と、電池ユニット１に含まれる二次電池の温度を検出するための電池温度検出部１２と、二次電池の温度を制御するための保温機構３と、車外の外気温度を検出するための外気温度検出部９と、外気を車内の電池ユニット１に取り入れるための吸気口１６と、吸気口１６の開放、閉塞を行うための吸気弁１４と、外気温度検出部９で検出された外気温度と電池温度検出部１２で検出された電池温度との温度差に基づいて、吸気弁１４の開閉を制御する温度制御部２とを備える。これにより、外気温度に応じて吸気弁を開閉させて電池温度を調整するため、電池保護のために電池を冷却、加熱するためのエネルギーを節約して燃費を向上させ効率のよい電池温度制御を実現できる。
【０００７】
また、本発明の他の車両用の電源装置は、温度制御部２は、外気温度が電池温度よりも一定以上低い場合に吸気弁１４を開放して電池温度が所定温度範囲となるように温度制御を行い、外気の温度が電池温度よりも一定以上高い場合に吸気弁１４を閉塞すると共に保温機構３を駆動して電池温度が所定温度範囲となるように温度制御を行う。これにより、外気による電池の空冷が可能かどうかを外気温度及び電池温度の差に基づいて判定し、冷却可能な場合は吸気口を開き外気で電池を冷却できるので、電池を冷却、加熱するためのエネルギーを節約して燃費を向上させ効率のよい電池温度制御を実現できる。
【０００８】
さらに、本発明の他の車両用の電源装置は、保温機構３が車両室内温度調整用のエアコンユニット５の機構を共用している。これにより、車両室内温度調整用のエアコンユニットを電池の冷却に利用でき、構成を簡素化できると共にエアコンの冷却エネルギーを効率的に利用してエネルギー効率を向上させることができる。
【０００９】
さらにまた、本発明の他の車両用の電源装置は、車両室内温度調整用のエアコンユニット５に含まれる冷媒を循環させる配管を、電池ユニット１の冷却経路まで延長すると共に、冷媒の循環経路を切替弁でエアコンユニット５の循環とエアコンユニット５および電池ユニット１冷却経路の循環とを切り替え可能に構成している。これにより、エアコンユニットの冷媒を電池の冷却に共用でき、構成を簡素化できると共にエアコンの冷却エネルギーを効率的に利用してエネルギー効率を向上させることができる。
【００１０】
さらにまた、本発明の他の車両用の電源装置は、外気を利用した温度調整およびエアコンユニット５による温度調整を併用可能としており、エアコンユニット５が車両室内温度調整に利用されている期間は、電池ユニット１への冷媒循環を優先的に許可するように温度制御部２が温度制御を行う。これにより、車両室内の温度調整のためエアコンユニットが動作している期間には、これを利用して電池ユニットの温度調整にも併用させ、エネルギー効率を高めることができる。
【００１１】
さらにまた、本発明の他の車両用の電源装置は、さらに吸気口１６から取り入れた外気を電池ユニット１に循環させた後、排出するための排気口１７と、排気口１７の開放、閉塞を行うための排気弁１５とを備える。これにより、外気の吸気口と排気口１７を個別に設けて外気の循環をスムーズに行い、熱交換を効率よく行うことが可能となる。
【００１２】
さらにまた、本発明の他の車両用の電源装置はさらに、吸気弁１４と排気弁１５の少なくとも一方には、開口位置を検出可能な開口センサ３４を備えている。この構成により、開口センサに基づいて開口面積を変化させて通気量を制御できるので、温度制御部で吸気、排気する空気量を調整してより最適な温度制御を行うことが可能となる。
【００１３】
さらにまた、本発明の他の車両用の電源装置は、温度制御部２は、車両のイグニッションスイッチがＯＮの場合に上記制御を行う。これにより、車両の動作時のエネルギー消費を節約できる。
【００１４】
さらにまた、本発明の他の車両用の電源装置はさらに、前記吸気口１６にフィルタ３６を備えている。この構成により、外気を車内に取り入れる際に外気に含まれる塵や砂塵などの異物をフィルタで除去できるので、外気による車内の汚染を回避できる。
【００１５】
さらにまた、本発明の他の車両用の電源装置はさらに、前記吸気口１６と排気口１７が隣接するよう配置している。この構成により、空気の出入り口を隣接させて循環経路をコンパクトにできる。
【００１６】
さらにまた、本発明の他の車両用の電源装置はさらに、前記電池ユニット１に含まれる二次電池から発生する水素を検出するための水素検出部３８を備えており、前記水素検出部３８で水素が検出されると、これに応じて前記吸気弁１４と排気弁１５の少なくとも一方を開放させるよう制御する。この構成により、電池の温度制御と同時に並行して水素パージを行うことができ、安全性を維持できる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明の車両用の電源装置によれば、電池ユニットに含まれる電池の温度制御に外気を利用可能とし、かつ温度条件から外気による冷却、加熱が可能な場合にのみ外気を利用する構成とすることで、可能な限り外気を利用して全体として温度制御に必要な電力を節約でき、エネルギー効率よく電源装置を利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための車両用の電源装置を例示するものであって、本発明は車両用の電源装置を以下のものに特定しない。また特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
【００１９】
図１に、本発明の一実施の形態に係る車両用の電源装置の構成を示すブロック図を示す。この図に示す電源装置１００は、自動車等の車両に搭載されて自動車を走行させるモータＭを駆動するものであり、電池ユニット１と、温度制御部２と、保温機構３と、外気温度検出部９とを備える。保温機構３は、エアコン制御部４とエアコンユニット５とを備え、エアコン制御部４は温度制御部２に制御されてエアコンユニット５を駆動し、電池ユニット１を冷却または加温して温度コントロールする。
（電池ユニット１）
【００２０】
電池ユニット１は、複数の電池モジュール７を直列に接続して出力電圧を高くしている。この電源装置は、複数本の電池モジュール７をケースに収納して、各々の電池モジュール７を直列に接続している。電池モジュール７を構成している二次電池は、ニッケル−水素電池である。ただ、二次電池には、リチウムイオン二次電池やニッケル−カドミウム電池等も使用できる。
（温度制御部２）
【００２１】
温度制御部２は、車両側制御部８に接続されている。車両側制御部８は、温度制御部２および電池制御回路１０と通信を行い、電源装置に必要な電力を要求したり、イグニッションスイッチをＯＦＦしたことを温度制御部２に通知する。通信にはＣＡＮなど既知の方式が利用できる。車両側制御部８は、例えばＥＣＵ（Electronic [Engine] Control Unit）等と呼ばれる部材が利用できる。ＥＣＵは、車両の各部に設けられたセンサ類からの情報に基づき、エンジンの燃料噴射量や噴射時間を決定する部材であり、自己診断機能で故障箇所を報告する機能や、ＥＣＵ本体に不具合が生じてもバックアップ回路に切り替えて駆動させる機能等を備える。
（外気温度検出部９）
【００２２】
さらに温度制御部２は、外気温度を検出する外気温度検出部９を接続している。外気温度検出部９は車外の外気温度を検出可能な白金測温抵抗体、サーミスタ、熱電対、サーモパイル等の温度センサが使用できる。また外気の温度検出には、吸入空気の温度を測定し、ＥＣＵに報告するために設けられた吸気温センサを利用することもできる。
【００２３】
一方、電池モジュール７を構成している各二次電池には、電池温度を検出するための電池温度検出部１２が設けられる。電池温度検出部１２も温度センサとしてサーミスタを使用するが、サーミスタ以外の温度センサも使用できる。図１に示す電池温度検出部１２は、電池温度のみならず電池電圧を検出可能な複合センサとしている。さらに電池ユニット１に通電する電流量を検出して残容量（State Of Charge：ＳＯＣ）を推定することもできる。図１の例では各電池毎に電池温度検出部１２を設けているが、複数の電池毎に電池温度検出部を設けることもできる。また電池温度として各電池の温度の値を使用する他、各電池温度の平均値などの代表値を用いることもできる。
【００２４】
温度制御部２は、外気温度検出部９から外気温度を、電池温度検出部１２から電池温度を各々受け、これらに基づいて保温機構３を制御し電池温度を一定範囲に保持する一方で、図２および図３に示すように吸気弁１４及び排気弁１５を駆動させて吸気口１６、排気口１７を開放し、外気を取り入れることで外気による温度調整を併用している。このように保温機構による能動的な温度制御に、外気による受動的な温度制御を組み合わせることで、全体としての温度制御に要する消費電力を抑制し、電源装置の効率改善を図ることができる。なお、これらの温度制御は各々独立して行わせているが、連動させて行うこともできる。
（循環ユニット２０）
【００２５】
次に、温度制御部２が吸気弁１４及び排気弁１５を開閉する様子を、図２および図３に基づいて説明する。これらの図は、電池ユニット１に外気を供給、循環させる循環ユニット２０を接続し、循環ユニット２０と電池ユニット１の循環経路を連結させており、この経路を流れる冷却を行う冷媒および空気の流れを示している。また図２は両方の弁を閉じて循環モードとした状態を、図３は両方の弁を開いて外気取り入れを行う外気モードとした状態を、それぞれ示している。これらの図に示すように、電池ユニット１は空気を循環させる循環経路と、循環経路に配置される送風ファン２２とを設けており、さらに電池ユニット１の循環経路の端部をケースに開口し、この開口端を保温機構３の冷媒循環路と接続する循環ユニット２０と接続している。送風ファン２２は、回転速度によって風量を調整する。また、車両の運転速度やエンジンの回転数などに基づいて、送風ファン２２の回転数をＰＷＭ制御によって調整し、騒音による不快感を低減することもできる。電池ユニット１のケースに開口される開口端は、吸気側と排気側に分離されており、図２及び図３の例においては開口端の下方を吸気側、上方を排気側としている。またこれらの図において電池ユニット１の右側に接続された循環ユニット２０は、時計回りに空気を流す循環路を形成すると共に、循環路に面して冷媒を循環させる冷媒管３０を配管している。
【００２６】
冷媒管３０は、中空状の内面に冷媒を循環させて熱交換により冷却するため、熱伝導のよいアルミチューブなどで構成される。冷媒管３０は、好ましくは車両の客室を空調するためのエアコンユニット５のコンプレッサ、熱交換器、冷媒管と共通とし、エアコン用の冷媒管を延長して循環ユニット２０内部に配管すると共に、切替弁で冷媒の循環経路を室内空調用のみと、室内空調と循環ユニット２０の冷却と行う経路とに切り替え可能とする。これにより、室内の空調のみが必要な場合は、循環ユニット２０の冷却を省略してエネルギー効率よく使用できる。また、循環ユニット２０の冷却のみを行うように配管を切り替えるよう構成してもよい。あるいは、エアコンと別個の冷媒管を個別に配管することもできる。図２及び図３の例では、冷媒管３０の経路中に電磁弁３２を配置し、この電磁弁３２を開放することで循環ユニット２０まで冷媒を供給して冷却を行い、また電磁弁３２を閉塞すれば循環ユニット２０に冷媒が供給されず冷却は行われない。
【００２７】
さらに循環ユニット２０の循環経路には、車外と連通される吸気口１６と排気口１７が各々開口され、それぞれ吸気弁１４と排気弁１５が開口部を開閉可能に設けられている。図３に示すように、吸気口１６は冷媒管３０と面した風上側に開口され、排気口１７は冷媒管３０から遠い側となる風下側に開口されている。排気弁１５は開状態においては、循環ユニット２０内の通路を封鎖して、吸気した空気を外部に排気することになる。この配置によって、特に冷媒管３０を冷媒が循環している際は外部から吸気される外気が冷媒管３０と熱交換されて冷気となり循環し、また電池ユニット１を循環して廃熱を含んだ空気を外部に放出できる。これら吸気弁１４と排気弁１５はドアモータ（図示せず）などの駆動部で各々開閉される。図３の例では吸気弁１４と排気弁１５は回動式に開閉しているが、観音開き式やスライド式、シャッター式などとしてもよい。駆動部は温度制御部２で制御されている。温度制御部２は、外気温度と電池温度に基づいて、吸気弁１４と排気弁１５の開閉を制御する。また、これら吸気弁１４と排気弁１５の開閉は、完全に開放、閉塞するのみならず、５０％開放するなどによって風量を制御することも可能である。
【００２８】
図２の循環モードにおいては、吸気弁１４および排気弁１５を共に閉塞して電池ユニット１内の送風ファン２２を駆動し、かつ電磁弁３２を開弁して冷媒を流し、電池ユニット１および循環ユニット２０の循環路を閉塞空間として空気を循環させ、保温機の冷媒管３０で循環空気の熱を奪い冷却している。この状態では、冷媒の作用で電池の冷却を行う。一方、図３の外気モードでは、吸気弁１４および排気弁１５を共に開放して電池ユニット１内の送風ファン２２を駆動し、かつ電磁弁３２を閉弁して冷媒の循環を止め、吸気口１６から吸気される外気を電池ユニット１および循環ユニット２０の循環路に流し、熱交換されて温められた外気を排気口１７から排出している。この状態では、冷媒を使用せず外気のみで冷却を行うため、電源装置の消費エネルギーは少なくて済む。なお、冷媒による冷却と外気の循環による冷却を組み合わせて冷却させることも可能である。また上記の例では冷却を行う例について説明したが、電池を温める加熱についても同じ構成が採用できる。本明細書においては主に冷却の場合について説明しているが、加熱についても同様に適用できるので、加熱についての説明は適宜省略する。
（開口センサ３４）
【００２９】
さらにドアモータには、吸気弁１４と排気弁１５の開口位置を検出可能な開口センサ３４を各々設けることができる。開口センサ３４は開口角度を検出することができ、開口角度に基づいて開口面積を判定できる。したがって、ドアモータで開口角度を調整し、その開口角度を検出することで通気量を制御できるので、温度制御部２で吸気、排気する空気量を調整してより最適な温度制御を行うことが可能となる。特に、電池温度と外気温度の差が顕著な場合に、急激な温度変化を電池にもたらすことは好ましくないため、このような場合に通気量を制限し、徐々に冷却、昇温するように制御する。例えば外気温が−３０℃等極端に寒く、かつ電池温度が３５℃のように高い場合に、吸気口を１００％開口して外気導入すると、急激な温度変化が発生するため電池温度がばらつくなど、あまりシステムには良い影響を与えない。このような場合、開口率を３０％程度として、電池ユニット１に流入する外気量を抑制し冷却に適した温度に調整することができる。また逆に、外気温度４０℃等高く、かつ湿った空気であり、さらに電池温度が低い場合には、吸気口を１００％開口して外気導入すると結露するの恐れがあるので、このような場合も開口率を抑えて徐々に昇温するように制御することで、電池への悪影響が生じないようにできる。なお開口センサ３４は吸気弁１４と排気弁１５の双方に設ける他、吸気弁のみ、あるいは排気弁のみに設けることもできる。
（フィルタ３６）
【００３０】
また吸気口１６にはフィルタ３６を配置している。吸気口からの吸気経路の断面を覆うようにフィルタ３６を配置して、外気を車内に取り入れる際に外気に含まれる塵や砂塵などの異物を除去する。これにより外気による車内の汚染を回避できる。フィルタ３６は脱着可能とし、定期的に交換することでフィルタ３６の目詰まりによる空気通過量の減少を回避できる。また、フィルタ３６を清掃する機能を付加してもよい。例えばフィルタの清掃モードとしてファンを逆転させてフィルタに詰まった粉塵を離脱させる方法などが採用できる。
【００３１】
さらに吸気口１６と排気口１７は、好ましくは隣接するよう配置する。これによって外気の循環経路の出入口を隣接させて構成を簡素化でき、例えば車両外部に開口する開口部分との接続を容易に行える。
【００３２】
図１に戻り、電源装置１００の構成を説明すると、この電源装置１００は電池ユニット１の充放電を制御する電池制御回路１０を備える。電池制御回路１０は、車両側制御部８と通信を行い、電池の充放電を行う。図１の例では、電池制御回路１０と別回路として温度制御部２を設けている。ただ、温度制御部は自動車に搭載されて電池ユニットの充放電を制御する電池制御回路で併用することもできる。さらに、図１に示すエアコン制御部４、温度制御部２、電池制御回路をＣＰＵやＭＰＵ等の一の演算回路で実現することも可能である。
（保温機構３）
【００３３】
保温機構３は、温度制御部２に制御されて、電池ユニット１を冷却し、あるいは加温して温度を制御する。保温機構３は、エアコン制御部４と、このエアコン制御部４に制御されて電池ユニット１を冷却しあるいは加温するエアコンユニット５とからなる。電池ユニット１を冷却するエアコンユニット５は、自動車に搭載しているエアコンで電池ユニット１を冷却する。電池ユニット１を加温するエアコンユニット５は、電池ユニット１に接近して配設し、あるいは送風する空気を加温するヒータである。このように、エアコンユニットを電池の加熱・冷却を行う保温機構に併用することで、部品点数を減らしスペース効率及びエネルギー効率を向上させることができる。ただ、保温機構をエアコンユニットと別に、電池ユニットに冷却空気を強制的に送風する冷却ファン等で構成することも可能である。
【００３４】
次に、温度制御部２が外気温度と電池温度との差に基づいて、外気による冷却を行う手順について、図４のフローチャートに基づいて説明する。まずステップＳ１で温度制御部２はドアモータを駆動して吸気弁１４及び排気弁１５を閉塞し循環モードとする。次にステップＳ２で電池温度を電池温度検出部１２により検出し、さらにステップＳ３で車外の外気温度を外気温度検出部９により検出する。これらの温度は温度制御部２に送られ、ステップＳ４で電池温度が正常範囲内かどうかを判定し、正常の場合は温度調整の必要がないので処理を終了もしくはステップＳ１に戻ってループする。
【００３５】
正常範囲外の場合はステップＳ５に進み、電池温度が正常範囲よりも高いか否かを判定する。電池温度が高い場合はステップＳ６−１に進み、電池温度から外気温度を引いた温度差が所定値Ａ以上かどうかを判定する。所定値Ａ以上の場合は外気を利用可能と判定する。また所定値Ａより低い場合は外気利用不可と判定する。このように、外気温度が電池温度よりも所定値Ａ以上低い場合は、外気で電池を冷却することができる。ここで所定値Ａとは、外気で電池を冷却できる十分な効果が得られる温度差であり、例えば５℃〜１０℃などに設定される。また、電池温度や外気温度に応じて所定値Ａの値を可変させることもできる。
【００３６】
一方、ステップＳ５で電池温度が正常範囲よりも高くない、すなわち低いと判断した場合は、ステップＳ６−２に進み、外気温度から電池温度を引いた差が所定値Ｂ以上かどうかを判定し、所定値以上の場合は外気利用可と判定し、所定値Ｂより低い場合は外気利用不可と判定する。このように、外気温度が電池温度よりも所定値Ｂ以上高い場合は、外気で電池を加熱することができる。所定値Ｂは、外気で電池を加熱する十分な効果が得られる温度差であり、例えば４℃〜８℃などに設定される。また所定値Ｂも電池温度や外気温度に応じて可変させることもでき、あるいは所定値Ａと同じ値に設定してもよい。
【００３７】
以上のようにして外気が電池温度との関係で利用可能な温度にあるかどうかが判定され、外気を利用できない場合は、冷媒による電池の冷却あるいは加熱モードに移行する。一方、利用可能な温度にあると判定された場合はさらにステップＳ７に進み、その他の条件をクリアしているかどうかを判定する。その他の条件とは、温度差以外で外気を利用可能な諸般の条件であって、吸気口１６や排気口１７を開放してもよいかどうか等であり、電池制御部が車両側制御部８と通信を行って必要な情報を取得し、判定する。例えば、車両のギアがパーキングやニュートラルにあるときは、洗車している可能性がある。この場合に吸気口１６や排気口１７を開放すると、ここから水分が浸入する可能性があるので好ましくなく、これらを開放させない、すなわち外気利用不可と判定する。また同様にワイパーが動いている場合は、外は雨である可能性が高いので、この場合も外気利用不可と判定しドアモータを駆動させない。一方で、車内のエアコンが稼働中の場合は、冷媒循環のためコンプレッサが既に働いているので、電池ユニットの冷却用に利用してもエネルギー損失が少ない。このため、エアコン稼働中は外気利用よりも冷媒による冷却を優先的に利用するように制御してもよい。逆に、エアコンが可動していない場合は、必要時までエアコンの利用を許可しないように制御することで、電池ユニットの冷却目的でエアコンを利用することを極力回避し、無駄なエネルギー消費を抑制できる。このような制御には、温度に段階やレベルを設け、これらの段階に応じたエアコン利用の可否を設定する方法が利用できる。例えば、電池温度が第１温度（例えば３０℃）にあるときは、エアコンが室内空調目的で動作している場合は電池ユニットの冷却への併用を許可するが、エアコンが動作していない場合はその利用を許可しない。そして電池温度がより高い第２温度（例えば３５℃）に至ったときは、エアコンが室内空調目的で動作しているかどうかに係らずエアコン動作状態として、エアコンによる電池ユニットの冷却を行う。このように、電池温度に応じて、すなわち温度調整の必要性に応じてエアコンの利用の可否を変更することにより、必要な場合以外は電池ユニットの冷却目的でエアコンを使用しないことで燃費の向上を図り、一方で車両室内の空調にエアコンが既に使用されているときは、これを電池ユニットの温度調整に積極的に利用することで、エアコンを無駄なく利用でき、効率的な温度制御が図られる。
【００３８】
以上のような条件に鑑みて、温度制御部２は外気利用の可否を最終的に決定する。そして外気を利用しない場合は上記と同様、冷媒による電池の冷却あるいは加熱モードに移行する。この場合は図２に示すように吸気口１６及び排気口１７を閉塞し、かつ電磁弁３２を開弁して冷媒で循環空気を冷却し、この空気を送風ファン２２で循環させて電池ユニット１内の電池を冷却する。なお、冷媒を利用するモードに移行後も、所定時間経過後に再度上記のループを実行し、外気が電池温度との関係で利用可能な温度になったか否かを確認させ、可能な場合は冷媒モードから外気モードに移行させることもでき、冷媒によるエネルギー消費を必要最小限に抑制することも可能である。
【００３９】
そして、外気利用可と判定された場合は、ステップＳ８に進み温度制御部２はドアモータを駆動させて吸気弁１４及び排気弁１５を可動させ、図３に示すように吸気口１６及び排気口１７を開放し、かつ電磁弁３２を閉塞して冷媒の供給を停止し、送風ファン２２を回転させて吸引した外気を循環路に流し、電池ユニット１内の電池を冷却して排気口１７から排気する。そしてステップＳ２に戻って電池温度を確認し、ステップＳ４で正常範囲内となっておれば処理を終了し、あるいはステップＳ１に戻って処理をループさせる。
【００４０】
また、外気利用後に開放したまま放置するのでなく、電池温度が所定の温度範囲に達すれば吸気弁１４、排気弁１５を動作させて吸気口１６、排気口１７を閉塞し、それ以上外気による冷却が進まないようにする。これによって電池が必要以上に冷却され低温充電による充電電気量不足が生じ、電気自動車においては一回の充電での走行距離が低下するという問題を回避する。このように、電池を適温に維持することで充電量を適正に維持し、かつ電池性能の劣化を抑えて電池寿命を長くすることができる。また外気を循環させて電池ユニット内の電池を均一に冷却して、各電池の冷却のむらによる特性のばらつきも抑制される。さらにエアコンを利用せず電池温度の制御を行わせることで、燃費の向上を図ることができる。
【００４１】
なお、以上の例では外気による冷却のみについて説明したが、冷媒による冷却も同時に行ってもよい。冷媒による冷却が同時に行われる場合は、冷却速度が速くなるので電池温度が正常範囲になるまでの時間が短縮できる。反面、冷媒による冷却は電源装置のエネルギーを消費するため、例えば外気による冷却中は冷媒による冷却を抑制する、あるいは中断するよう制御してもよい。また、温度範囲に段階やレベルを設け、例えば温度が極めて高温あるいは低温領域に達した場合は外気による冷却中でも冷媒による冷却を同時に行わせ、温度が安全な領域に至った後は外気による冷却のみに切り替えるような制御を温度制御部に行わせてもよい。あるいは、車内でエアコンを作動させている場合は冷媒による冷却の併用を許可し、エアコンをＯＦＦしている場合は特別な状態にある場合を除き外気のみの冷却を行うことにより、エアコンが動作中の場合はこの冷媒を優先的に利用させ、動作させていないときに電池ユニットの冷却のために冷媒循環を行うことは特別な理由がない限り避けるように制御して、エネルギーを効率よく利用する制御も採用できる。
（水素ガスのパージ動作）
【００４２】
さらに上記の例では電池温度及び外気温度に基づく外気の取り入れ、すなわち吸気口１６及び排気口１７の開閉制御を行っているが、電池の残容量に基づいて水素の排出も考慮した制御を行うこともできる。すなわち、ニッケル水素電池を使用した電源装置では、過充電や過放電、異常発熱などにより水素が発生することがある。水素ガスは車内に滞留させず外部に放出する必要がある。このため、電池制御回路１０及び／又は温度制御部２は電池電圧検出部によって検出された電池温度や電圧などに基づいて電池の残容量を推定し、水素の発生を予防すると共に、水素が発生した可能性がある場合、あるいは実際の水素ガス検出に基づき、水素ガスを車外に排出するパージ動作を実行する。具体的には排気口１７や吸気口１６を開放し、さらに送風ファン２２を回転させ、電池ユニット１内の空気を車外へ放出して換気を行う。パージ動作は、十分な換気できる時間実行させればよく、電池ユニット１の容量や送風ファン２２の風量などに応じて設定され、例えば５秒〜２０秒などとする。またパージ動作は、所定の時間間隔で定期的に実行させることもできる。このような水素パージ動作の制御も、電池の温度制御と同様に重要であるため、吸気弁や排気弁の制御は電池の温度制御の観点に加えて、水素排出をも考慮して行うことが望ましい。具体的には、図１に示すように電池ユニット１内に配設されて水素の発生を検出する水素検出部３８で水素ガスの発生を監視し、これに基づいて車両側制御部８や温度制御部２が電池の温度制御と別に、水素パージ動作のため吸気弁１４及び排気弁１５の開閉制御を行う。これにより、電池の温度制御と同時に並行して水素パージを行うことができ、安全性を維持できる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の車両用の電源装置は、ハイブリッドカーや電気自動車等の車両用電源装置など、高出力、大電流の電源装置として好適に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る車両用の電源装置を示すブロック図である。
【図２】電池ユニットに循環ユニットを接続し、吸気弁及び排気弁を閉じた循環モードとした状態を示す説明図である。
【図３】図２から吸気弁及び排気弁を開放して外気モードとした状態を示す説明図である。
【図４】外気温度と電池温度に基づいて電池の温度制御を行う手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４５】
１００…電源装置
１…電池ユニット
２…温度制御部
３…保温機構
４…エアコン制御部
５…エアコンユニット
７…電池モジュール
８…車両側制御部
９…外気温度検出部
１０…電池制御回路
１２…電池温度検出部
１４…吸気弁
１５…排気弁
１６…吸気口
１７…排気口
２０…循環ユニット
２２…送風ファン
３０…冷媒管
３２…電磁弁
３４…開口センサ
３６…フィルタ
３８…水素検出部
Ｍ…モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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