(57)【要約】【課題】非接触充電に対応した電動車両において、車両外部からの給電時以外であっても二次電池等の車載機器の温度を好適に調節する。【解決手段】温調装置１０は、車両外部の送信コイル２１から電磁場を介して非接触で電力を受信する受信コイル１１と、当該受信コイル１１が受信した電力を蓄積する高電圧バッテリ１２とを備える電動車両１００に搭載され、高電圧バッテリ１２の温度を調節する。温調装置１０は、高電圧バッテリ１２から受信コイル１１に電力を供給させるＥＣＵ１５と、受信コイル１１の近傍に設けられ、当該受信コイル１１の周囲の磁束を受けて生じる電流により発熱するとともに、その熱を高電圧バッテリ１２へ伝搬可能に構成された発熱部材１３とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両外部の送電手段から電磁場を介して非接触で電力を受信する受電手段と、当該受電手段が受信した電力を蓄積する二次電池とを備える電動車両に搭載され、所定の車載機器の温度を調節する電動車両の温調装置であって、
前記二次電池から前記受電手段に電力を供給させる給電制御手段と、
前記受電手段の近傍に設けられ、当該受電手段の周囲の磁束を受けて生じる電流により発熱するとともに、その熱を前記車載機器へ伝搬可能に構成された導電性部材と、
を備えることを特徴とする電動車両の温調装置。
【請求項２】
前記導電性部材と前記車載機器との間に配置されるとともに、冷却機構を有し、前記導電性部材から前記車載機器へ伝搬する熱量を調整可能な熱伝搬量調整手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電動車両の温調装置。
【請求項３】
前記受電手段は、前記電動車両の車両底部に配置され、
前記車載機器は、前記受電手段の上方に配置された前記二次電池であり、
前記導電性部材は、前記受電手段と前記二次電池との各々の近傍であって、当該受電手段と当該二次電池との上下方向の間に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電動車両の温調装置。
【請求項４】
前記導電性部材は、前記二次電池の筐体のうち少なくとも底板を含む部分であることを特徴とする請求項３に記載の電動車両の温調装置。
【請求項５】
前記給電制御手段は、前記電動車両が走行しているときに、前記二次電池から前記受電手段に交流電力を供給させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電動車両の温調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車両において車載機器の温度調節を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＥＶ（Electric Vehicle）やＰＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electric Vehicle）などの、二次電池に蓄積した電力エネルギーで走行する電動車両が普及してきている。二次電池の充電方式としては、充電ケーブル等を車両に接続して行う接触充電が一般的であるが、近年では、車両との接続部を必要としない非接触充電技術の開発が進んでいる。
【０００３】
この種の非接触充電では、電動車両に搭載された受電装置（コイル）に対し、充電設備として地上または地中に配置された送電装置（コイル）から電界や磁界の変化を与え、電力エネルギーを伝送することにより電動車両の二次電池を充電する。現在、このような非接触充電の普及に向けて、非接触充電設備の整備が進められている。
【０００４】
ところで、電動車両の二次電池は、低温時に内部抵抗が増加する特性を有するため、特に寒冷地等の極低温環境下において、容量低下や出力低下などの問題が生じやすい。
そこで、例えば特許文献１には、非接触給電に対応した電動車両において、車両外部の給電装置が受電コイルに向けて発生させる電磁場によって、二次電池等の車載機器を昇温させる技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５３７５３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、車両外部からの給電電力を利用しているため、例えば車両走行時などの非給電時には、車載機器の温度を調節することができない。
【０００７】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、非接触充電に対応した電動車両において、車両外部からの給電時以外であっても二次電池等の車載機器の温度を好適に調節することができる電動車両の温調装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
車両外部の送電手段から電磁場を介して非接触で電力を受信する受電手段と、当該受電手段が受信した電力を蓄積する二次電池とを備える電動車両に搭載され、所定の車載機器の温度を調節する電動車両の温調装置であって、
前記二次電池から前記受電手段に電力を供給させる給電制御手段と、
前記受電手段の近傍に設けられ、当該受電手段の周囲の磁束を受けて生じる電流により発熱するとともに、その熱を前記車載機器へ伝搬可能に構成された導電性部材と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電動車両の温調装置において、
前記導電性部材と前記車載機器との間に配置されるとともに、冷却機構を有し、前記導電性部材から前記車載機器へ伝搬する熱量を調整可能な熱伝搬量調整手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の電動車両の温調装置において、
前記受電手段は、前記電動車両の車両底部に配置され、
前記車載機器は、前記受電手段の上方に配置された前記二次電池であり、
前記導電性部材は、前記受電手段と前記二次電池との各々の近傍であって、当該受電手段と当該二次電池との上下方向の間に配置されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の電動車両の温調装置において、
前記導電性部材は、前記二次電池の筐体のうち少なくとも底板を含む部分であることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電動車両の温調装置において、
前記給電制御手段は、前記電動車両が走行しているときに、前記二次電池から前記受電手段に交流電力を供給させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、受電手段の近傍に設けられた導電性部材が、二次電池から受電手段に供給された電力による当該受電手段の周囲の磁束を受けて生じる電流により発熱し、その熱が車載機器へ伝搬する。これにより、電動車両に搭載された二次電池から受電手段への給電によって、車載機器の温度を調節することができる。
したがって、非接触充電に対応した電動車両において、車両外部からの給電時以外であっても車載機器の温度を好適に調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態における電動車両の温調装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】バッテリ充電時での電動車両の温調装置の動作を説明するための模式図である。
【図３】車両走行時での電動車両の温調装置の動作を説明するための模式図である。
【図４】実施形態における電動車両の温調装置の変形例の概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１６】
［電動車両の構成］
図１は、本実施形態における電動車両の温調装置（以下、単に「温調装置」という。）１０の概略構成を示す模式図である。なお、図１では、各構成要素間を結ぶ線のうち、実線が電力ラインを示し、破線が信号ラインを示している。
図１に示すように、温調装置１０は、電動車両１００に搭載され、車載機器（本実施形態では、後述の高電圧バッテリ１２）の温度を調節するものである。
【００１７】
電動車両１００は、例えばＥＶ（Electric Vehicle）やＰＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electric Vehicle）などであり、電力により走行可能な車両である。より詳しくは、電動車両１００は、走行用の電力を蓄積するために車両外部からの非接触充電が可能な車両であり、受信コイル１１と高電圧バッテリ１２とを備えている。
【００１８】
受信コイル１１は、本発明に係る受電手段であり、例えば電磁誘導方式または磁界共鳴方式などの非接触給電方式により、後述する送信コイル２１から電磁場を介して非接触で電力を受信可能なものである。この受信コイル１１は、電動車両１００の車両底部に配置されており、送信コイル２１と上下に対向した状態で当該送信コイル２１から電力を受信する。より詳しくは、受信コイル１１は、送信コイル２１がその上方に生成する電界または磁界の影響を受けることにより、交流電力を取得する。
【００１９】
高電圧バッテリ１２は、例えばニッケル水素バッテリまたはリチウムイオンバッテリなどの二次電池であり、電動車両１００の走行用の電力を蓄積する。この高電圧バッテリ１２は、受信コイル１１の上方に配置されるとともに、ＡＣ／ＤＣコンバータ１６を介して当該受信コイル１１と電気的に接続されている。ＡＣ／ＤＣコンバータ１６は、受信コイル１１からの交流電力を高電圧バッテリ１２で充電可能な直流電力にＤＣ変換したり、高電圧バッテリ１２に充電された直流電力をＡＣ変換して受信コイル１１に供給したりする。
また、高電圧バッテリ１２には、当該高電圧バッテリ１２の温度を検出する少なくとも１つのバッテリ温度センサ１２０が設けられている。このバッテリ温度センサ１２０は、高電圧バッテリ１２の温度を検出してＥＣＵ１５に出力する。
【００２０】
具体的に、温調装置１０は、発熱部材１３と、熱伝搬量調整器１４と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１５とを備えて構成されている。
【００２１】
発熱部材１３は、略平板状に形成された導電性部材であり、受信コイル１１と高電圧バッテリ１２との上下方向の間であってそれぞれの近傍に配置されている。この発熱部材１３は、受信コイル１１周囲の磁束（漏れ磁束）を受けて生じる電流により発熱し、その熱が、後述する熱伝搬量調整器１４の本体部１４１を介して高電圧バッテリ１２へ伝搬するように構成されている。
なお、発熱部材１３の材質としては、ジュール熱を発生させるものであれば特に限定はされないが、透磁率や電気抵抗が大きく発熱効率の高いもの（例えば鉄など）が好ましい。
【００２２】
熱伝搬量調整器１４は、発熱部材１３と高電圧バッテリ１２との間に配置され、発熱部材１３から高電圧バッテリ１２へ伝搬する熱量を調整する。本実施形態においては、熱伝搬量調整器１４は、通風路１４１ａを有するとともに発熱部材１３と高電圧バッテリ１２との間にそれぞれと当接配置された金属製の本体部１４１と、空冷ファン１４２とから構成されている。この熱伝搬量調整器１４は、空冷ファン１４２からの冷却風を通風路１４１ａ内に流すことにより、本体部１４１を介して発熱部材１３から高電圧バッテリ１２へ伝搬する熱量を調整可能となっている。
なお、熱伝搬量調整器１４は、冷却機構を備えて、発熱部材１３から高電圧バッテリ１２へ伝搬する熱量を調整可能であれば、その具体構成については特に限定されない。例えば、当該熱伝搬量調整器１４は、空冷ファン１４２とその通風路１４１ａを有する空冷機構に代えて、ラジエータからの冷却水が流れる水冷ジャケットを本体部１４１に設けてなる水冷機構を有するものであってもよい。
【００２３】
ＥＣＵ１５は、温調装置１０の各部の動作を制御する。具体的に、ＥＣＵ１５は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１６の動作を制御して高電圧バッテリ１２の充放電を制御したり、バッテリ温度センサ１２０が検出した高電圧バッテリ１２の温度に基づいて空冷ファン１４２及びＡＣ／ＤＣコンバータ１６の動作を制御したりする。
【００２４】
［温調装置の動作］
続いて、高電圧バッテリ１２の温度を調節する際の温調装置１０の動作について説明する。
【００２５】
＜バッテリ充電時における動作＞
まず、高電圧バッテリ１２の充電時における温調装置１０の動作について説明する。
図２は、このバッテリ充電時における温調装置１０の動作を説明するための模式図である。
【００２６】
図２に示すように、高電圧バッテリ１２の充電時には、電動車両１００は、非接触充電設備２０で停止（エンジン停止）している。非接触充電設備２０は、非接触充電（給電）方式により電力を供給可能な設備であり、送信（送電）コイル２１を備えている。送信コイル２１は、本発明に係る送電手段であり、地上または地中に設置されて、上方に配置された受信コイル１１に対して電磁場を介して非接触で電力を供給する。電動車両１００は、この送信コイル２１と受信コイル１１とを上下に対向させ、送信コイル２１からの非接触給電が可能な状態で、停止している。
【００２７】
送信コイル２１からの電力伝送が開始されると、この電力は、受信コイル１１で受信された後にＡＣ／ＤＣコンバータ１６でＤＣ変換されて、高電圧バッテリ１２に蓄積される。こうして、高電圧バッテリ１２が充電されていく。
【００２８】
このとき、温調装置１０の発熱部材１３は、受信コイル１１周囲の磁束変化（漏れ磁束）を受けて誘導加熱により発熱する。そして、この発熱部材１３からの熱が熱伝搬量調整器１４の本体部１４１を介して上方の高電圧バッテリ１２に伝搬し、当該高電圧バッテリ１２の温度を上昇させる。
これにより、例えば寒冷地等の極低温環境下であっても、高電圧バッテリ１２の容量低下などが抑制され、当該高電圧バッテリ１２が好適に充電される。
【００２９】
またこのとき、ＥＣＵ１５は、バッテリ温度センサ１２０により高電圧バッテリ１２の温度を監視し、必要に応じて熱伝搬量調整器１４を動作させる。具体的に、ＥＣＵ１５は、高電圧バッテリ１２の温度に基づいて、当該高電圧バッテリ１２の温度が充電に適した温度範囲よりも高い（または高くなりそうな）場合に、熱伝搬量調整器１４の空冷ファン１４２を駆動させる。
これにより、発熱部材１３から高電圧バッテリ１２に伝搬する熱量が熱伝搬量調整器１４によって調整され、高電圧バッテリ１２の温度が充電に適した温度範囲内に保たれる。
【００３０】
＜車両走行時における動作＞
続いて、電動車両１００の走行時における温調装置１０の動作について説明する。
図３は、この車両走行時における温調装置１０の動作を説明するための模式図である。
【００３１】
図３に示すように、電動車両１００の走行時には、ＥＣＵ１５は、バッテリ温度センサ１２０により高電圧バッテリ１２の温度を監視し、必要に応じて受信コイル１１に交流電力を供給する。
より詳しくは、ＥＣＵ１５は、高電圧バッテリ１２の温度に基づいて、当該高電圧バッテリ１２の温度が充電に適した温度範囲よりも低い（または低くなりそうな）場合に、ＡＣ／ＤＣコンバータ１６を通じて高電圧バッテリ１２から受信コイル１１に交流電力を供給する。すると、発熱部材１３は、受信コイル１１周囲の磁束変化（漏れ磁束）を受けて誘導加熱により発熱する。そして、この発熱部材１３からの熱が熱伝搬量調整器１４の本体部１４１を介して上方の高電圧バッテリ１２に伝搬し、当該高電圧バッテリ１２の温度を上昇させる。
これにより、例えば寒冷地等の極低温環境下であっても、高電圧バッテリ１２の容量低下や出力低下などが好適に抑制される。
【００３２】
このとき、ＥＣＵ１５は、上述したバッテリ充電時と同様に、高電圧バッテリ１２の温度に基づいて、必要に応じて熱伝搬量調整器１４を動作させ、発熱部材１３から高電圧バッテリ１２に伝搬する熱量を調整する。
【００３３】
［効果］
以上のように、本実施形態の温調装置１０によれば、受信コイル１１の近傍に設けられた発熱部材１３が、高電圧バッテリ１２から受信コイル１１に供給された交流電力による当該受信コイル１１の周囲の磁束変化を受けて、誘導加熱により発熱し、その熱が高電圧バッテリ１２へ伝搬する。これにより、電動車両１００に搭載された高電圧バッテリ１２から受信コイル１１への給電によって、当該高電圧バッテリ１２の温度を調節することができる。
したがって、非接触充電に対応した電動車両１００において、車両外部からの給電時以外であっても高電圧バッテリ１２の温度を好適に調節することができる。
またこれにより、従来から高電圧バッテリの昇温に用いられていた電気ヒーター等の暖機装置を廃すことができ、省スペース化を図ることができる。
【００３４】
また、温調装置１０が、発熱部材１３から高電圧バッテリ１２へ伝搬する熱量を調整可能な熱伝搬量調整器１４を備えるので、高電圧バッテリ１２の温度をより好適に調節することができる。
【００３５】
［変形例］
なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００３６】
例えば、上記実施形態では、発熱部材１３が高電圧バッテリ１２と別体の導電性部材であることとしたが、本発明に係る導電性部材は、高電圧バッテリの筐体の一部であってもよい。
具体的には、図４に示すように、温調装置１０として、上記実施形態における高電圧バッテリ１２及び発熱部材１３に代えて、その筐体１７１のうちの底板１７１ａが導電性部材であることとした高電圧バッテリ１７を備えるものとしてもよい。この場合、筐体１７１の底板１７１ａは、受信コイル１１の上側近傍に位置しており、上記実施形態における発熱部材１３と同様に構成されている。但し、筐体１７１のうち少なくとも底板を含む部分が導電性部材であればよい。またこの場合、熱伝搬量調整器１４は、例えば、筐体１７１内のスタック１７２の下側に、底板１７１ａに当接させて配置すればよい。
このように構成することにより、本発明に係る導電性部材を高電圧バッテリ１７の筐体１７１の一部と一体化させて、省スペース化を図ることができる。また、底板１７１ａとして鉄系などの高強度材を用いることができるため、高電圧バッテリ１７の筐体１７１に要求される強度（剛性）を担保することも可能である。
なお、図４では、ＥＣＵ１５等の図示を省略している。
【００３７】
また、上記実施形態では、ＥＣＵ１５が受信コイル１１に交流電力を供給させ、発熱部材１３が受信コイル１１周囲の磁束変化を受けて誘導加熱により発熱することとした。しかし、発熱部材１３が受ける（貫く）磁束は変化していなくともよく、この場合でも発熱部材１３に電流を生じさせて当該発熱部材１３を加熱することができる。
この場合、受信コイル１１に供給される電力は直流でよいため、例えば、高電圧バッテリ１２と受信コイル１１との間にＡＣ／ＤＣコンバータ１６を経由しない電力経路を設け、この経路を通じて高電圧バッテリ１２から受信コイル１１へ直流電力を供給すればよい。あるいは、この経路上に電力量を調整する手段（例えばＤＣ／ＤＣコンバータ等）を設け、受信コイル１１に供給する電力量を調整することで発熱部材１３の発熱量を制御してもよい。このように構成することにより、高電圧バッテリ１２と受信コイル１１との間のＡＣ／ＤＣコンバータ１６は、バッテリ充電時のＤＣ変換機能さえ備えればよいものとなる。つまり、当該ＡＣ／ＤＣコンバータを双方向変換可能なものとする必要がなくなるため、製造コストを低減することができる。
但し、この場合には受信コイル１１に起電力が発生しないため、電力伝送を行うことができないのは勿論である。つまり、受信コイル１１への直流電力の供給による発熱部材１３の加熱は、非接触給電によるバッテリ充電時には適用できない。
なお、有線（充電ケーブル）によるバッテリ充電時（接触充電時）であれば、直流電力供給による発熱部材１３の加熱を問題なく適用することができる。この場合には、充電ケーブルからの充電電力の一部を、直流電力として受信コイル１１へ供給することで、高電圧バッテリ１２を充電するとともに、当該高電圧バッテリ１２の暖機を行うことができる。なお、高電圧バッテリ１２の充電と暖機とは同一タイミングでなくともよく、高電圧バッテリ１２の充電前に暖機しておくようにしてもよい。
【００３８】
また、上記実施形態では、発熱部材１３が高電圧バッテリ１２の下方に配置されることとした。しかし、本発明に係る導電性部材は、自身の熱を高電圧バッテリ１２へ伝搬可能に構成されていれば、その位置、大きさ及び形状等は特に限定されない。例えば、本発明に係る導電性部材は、熱伝搬量調整器１４を設けない場合には高電圧バッテリ１２に直接接触していてもよいし、その周囲の熱を熱風として高電圧バッテリ１２に伝搬させるように近傍にファンが設けられていてもよい。
【００３９】
また、受信コイル１１及び／または発熱部材１３は、移動可能に構成されていてもよい。このように構成することにより、高電圧バッテリ１２の特定の部位だけを昇温させることができる。
【００４０】
また、受信コイル１１の下側に、磁場を遮蔽するシールド板を設けてもよい。この場合、シールド板は、送信コイル２１からの電力伝送時には磁場を遮蔽しないように、開閉可能（または進退可能）に構成されていることが好ましい。
但し、車両走行時（一定車速以上のとき）には、受信コイル１１からの磁場が悪影響を及ぼし得る対象が車両の下側に存在することは考えにくい。そのため、上記シールド板の使用は、車両停止時のみでよい。
【００４１】
また、上記実施形態では、温調装置１０が高電圧バッテリ１２の温度を調節することとした。しかし、本発明に係る電動車両の温調装置は、高電圧バッテリ以外の車載機器の温度を調節するものに広く適用可能である。例えば、本発明に係る電動車両の温調装置は、電動車両の車両底部に敷設された車内空調用の流路の温度を調節するものなどであってもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１００    電動車両
１０      温調装置
１１      受信コイル（受電手段）
１２、１７  高電圧バッテリ（二次電池、車載機器）
１７１    筐体
１７１ａ  底板（導電性部材）
１３      発熱部材（導電性部材）
１４      熱伝搬量調整器（熱伝搬量調整手段）
１５      ＥＣＵ（給電制御手段）
１６      ＡＣ／ＤＣコンバータ
２１      送信コイル（送電手段）
【図１】
2018129205.tif 000003
【図２】
2018129205.tif 000004
【図３】
2018129205.tif 000005
【図４】
2018129205.tif 000006