(57)【要約】【課題】  システムの複雑化を招くことなく車両搭載状態及びバッテリを取り外した状態においてバッテリを冷却可能な電気自動車を提供すること。【解決手段】  電動モータにより走行可能な電動車両と、該電動車両に着脱自在に取り付けられ、前記電動モータに電力を供給するバッテリと、前記電動車両に着脱自在に取り付けられ、前記バッテリを充電する充電器と、前記バッテリに一体に取り付けられ、該バッテリを冷却する冷却ファンと、前記バッテリに一体に取り付けられ、該バッテリの温度に応じて前記冷却ファンの作動状態を制御する管理基板と、を備えた。【選択図】      図３
2008230361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータにより走行可能な電動車両と、
該電動車両に着脱自在に取り付けられ、前記電動モータに電力を供給するバッテリと、
前記電動車両に着脱自在に取り付けられ、前記バッテリを充電する充電器と、
前記バッテリに一体に取り付けられ、該バッテリを冷却する冷却ファンと、
前記バッテリに一体に取り付けられ、該バッテリの温度に応じて前記冷却ファンの作動状態を制御する管理基板と、
を備えたことを特徴とする電動車両。
【請求項２】
請求項１に記載の電動車両において、
前記充電器に一体に取り付けられ、該充電器を冷却する冷却ファンと、
前記充電器に一体に取り付けられ、該充電器の温度に応じて前記冷却ファンの作動状態を制御する管理基板と、
を設けたことを特徴とする電動車両。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電動車両において、
前記バッテリは複数個が車両に搭載されるものであり、前記冷却ファンは、各バッテリにおいて個別に制御されることを特徴とする電動車両。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか１つに記載の電動車両において、
前記冷却ファンは、前記電動車両に搭載された状態ではその冷却ファンが備えられたバッテリ自身の電源を用いて駆動されることを特徴とする電動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気自動車のバッテリの構成に関し、特にバッテリの冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、バッテリを冷却する技術として特許文献１が知られている。この公報には、車両にダクトを配策し、車両の走行風を利用してバッテリを冷却している。
【特許文献１】特開２００６−１５８６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本出願人は、電気自動車を提案するにあたり、インフラ等の整備面が不十分であることから、着脱自在なバッテリを搭載し、車両搭載状態での充電はもちろん、バッテリを家庭内等の家庭用電源で充電できる電動車両システムの提案を検討した。ここで、車両搭載時におけるバッテリの冷却については種々の技術が提案されているものの、取り外したバッテリを充電する際の冷却に対処しておらず、何らかの対策が必要であった。
【０００４】
そこで、バッテリの車両搭載時に冷却する従来技術を採用した場合、基本的には車両搭載時に冷却可能であったとしても、バッテリを取り外したときには別途充電時用の冷却システムを備える必要がある。この場合、システム全体としては冷却手段が２つ必要となり、システムが複雑化するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、システムの複雑化を招くことなく車両搭載状態及びバッテリを取り外した状態においてバッテリを冷却可能な電気自動車を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するため、本発明の電動車両では、電動モータにより走行可能な電動車両と、該電動車両に着脱自在に取り付けられ、前記電動モータに電力を供給するバッテリと、前記電動車両に着脱自在に取り付けられ、前記バッテリを充電する充電器と、前記バッテリに一体に取り付けられ、該バッテリを冷却する冷却ファンと、前記バッテリに一体に取り付けられ、該バッテリの温度に応じて前記冷却ファンの作動状態を制御する管理基板と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
よって、本発明にあっては、バッテリの搭載状態にかかわらず、バッテリを冷却することができ、システム全体としても１つの冷却装置で済むことからシステムを簡略化することができる。また、特に車両搭載状態にあっては、バッテリを個別に冷却することが可能となり、必要に応じて冷却することで、エネルギロスを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００９】
まず、構成を説明する。
図１は本発明の電気自動車の車体構造を適用した実施例１の電気自動車の斜視図である。実施例１の電気自動車は、前輪1FL,1FRと後輪1RL,1RRのうち、前輪1FL,1FR側に図示しないモータが装着された前輪駆動車である。
【００１０】
左右サイドシル１，１は、車体の左右下部に配置され、それぞれ前後方向に延設されている。左右サイドシル１，１の前端部間は車幅方向に延びるロアフロントクロスメンバ２により連結されている。また、左右サイドシル１，１の後端部間は車幅方向に延びるロアリアクロスメンバ３により連結されている。ロアフロントクロスメンバ２とロアリアクロスメンバ３は、車幅方向中央位置に配置され、車両前後方向に延びるセンタメンバ４により連結されている。
【００１１】
左右サイドシル１，１、ロアフロントクロスメンバ２、ロアリアクロスメンバ３およびセンタメンバ４により形成される空間は、モータの駆動源であるバッテリBATが収納される。また、左右サイドシル１，１の内側空間は、車体フロアが設定され、図示しない運転席が設置されている。
【００１２】
図２は車体フロア部分の構成を表す斜視図である。この斜視図は車両左後方上方からの視点に基づくものであり、主に車体フロアのバッテリ収容部を表すものである。
【００１３】
車体フロアは、各メンバ１，２，３により井桁状に形成されている。ここで、サイドシル１は、バッテリを格納する領域を確保する観点から、車幅方向において車輪と略同じ位置に配置されている。この車体フロアの車幅方向中心には、センタメンバ４がロアフロントクロスメンバ２及びロアリアクロスメンバ３を貫通して配置されている。
【００１４】
車体フロア内には、このセンタメンバ４の左右にバッテリBAT（そのうち一つは充電器CHG）が片側３個ずつ、合計６個搭載可能に構成されている。図２には、二つのバッテリBAT1，BAT2及び充電器CHGのみ搭載した例を図示する。このバッテリBATの車両搭載時上面側には、バッテリBATを取り外すための取っ手１４が取り付けられている。
【００１５】
図３は、バッテリBATの正面図、図４はバッテリBATの左側面図、図５はバッテリBATの右側面図である。バッテリBAT内には、ラミネート電池パックBPが複数積層されている。このラミネート電池パックBPの間には、ラミネート電池パック間に隙間を形成するための隙間形成部材等が介在されている。
【００１６】
図３中、バッテリBATの左端には、２個の冷却ファン１０が設けられている。また、バッテリBATの右端には、バッテリBATの充電状態や冷却ファン１０の作動状態を管理する管理基板１１が設けられている。
【００１７】
図４に示すように、バッテリBATの左側面には冷却ファン１０から送風される空気をバッテリBAT内から排出する排出口１２が各ファンに対応する位置に二つ設けられている。また、図５に示すように、バッテリBATの右側面にはバッテリBAT内に空気を導入する吸入口１３が設けられている。また、図５中、上面側には充電器CHGとの間で電力や制御信号の通信を行う接続端子１４が設けられている。
【００１８】
図６はバッテリBAT及び充電器CHGを車両から取り外して充電台２０に載置した状態を表す正面図、図７は載置した状態を表す側面図である。充電台２０には、一方に充電器CHGが縦置きに載置され、他方にバッテリBATが縦置きに載置される。この状態で、充電器CHGとバッテリBATとは電気的な接続が完了された状態となる。
【００１９】
また、充電台２０の前側面には空気を導入する通風口２１が、それぞれバッテリBAT及び充電器CHGに対応する位置の下方に設けられている。また、図７の側面図に示すように、充電台２０の横側面にも空気を導入する通風口２２がスリット状に設けられている。
【００２０】
充電器CHGに家庭用のAC100V電源３０が取り付けられると、バッテリBATの充電状態や温度に応じて充電器CHGからバッテリBATに電力が供給されて充電が行われる。
【００２１】
次に、バッテリBATの充電システムについて説明する。図８は車両搭載時におけるバッテリBATと充電器CHGと走行用モータMと車両制御コントロールユニットCUの関係を表すシステム図、図９は車両から取り外したときのバッテリBATと充電器CHGとの関係を表すシステム図である。尚、このシステム図では、バッテリBATとして三つのバッテリを備えた例を示すが、バッテリの数が増えた場合には、更に複数のバッテリが接続される点以外は基本的に同じである。
【００２２】
車両搭載時での充電（以下、オンボードチャージと記載する）では、車両制御コントロールユニットCUが、バッテリBATと充電器CHGと走行用モータMとの関係を制御すると共に、各バッテリBATの充電状態を制御する。ただし、バッテリBAT及び充電器CHGの冷却に関しては各バッテリBAT及び充電器CHGに設けられた管理基板１１に搭載された制御回路によって制御される。
【００２３】
一方、車両から取り外した状態での充電（以下、オフボードチャージと記載する）では、各バッテリBAT及び充電器CHGに設けられた管理基板１１に搭載された制御回路によって各バッテリBATの充電状態を制御する。
【００２４】
次に、オンボードチャージ及びオフボードチャージにおける冷却制御について説明する。図１０〜図１３はオンボードチャージにおける冷却制御を表すフローチャート、図１４はオフボードチャージにおける冷却制御を表すフローチャートである。
【００２５】
（オンボードチャージにおける冷却制御）
【００２６】
図１０〜図１３を用いてオンボードチャージにおける冷却制御を説明する。尚、このオンボードチャージは車両のイグニッション等がオンされたときに開始されるとともに所定周期で実行され、イグニッション等がオフされたときにはそのまま終了するものとする。また、各バッテリBATの管理基板１１における制御及び冷却ファン１０の駆動は、各バッテリ自身の電力を電源とする。
【００２７】
ステップ１０１では、各制御フラグ等のイニシャライズを行う。
ステップ１０２では、搭載バッテリの個数Nをセットする。
ステップ１０３では、搭載バッテリの個数が０か否かを判断し、０のときは制御を行う必要がないためステップ１０２に戻る。それ以外のときはステップ１０４へ進む。
ステップ１０４では、走行中か充電中かを判断し、走行中のときはステップ１０５へ進み、それ以外のときはステップ１０９へ進む。
【００２８】
ステップ１０５では、バッテリ♯がバッテリ走行可能温度規定値以下かどうかを判断し、規定値以下のときはステップ１０６へ進み、それ以外のときはステップ１０８へ進む。尚、バッテリ♯とは、複数のバッテリBATのうちのいずれかのバッテリを表し、例えば３個のバッテリを備えている場合は♯として１〜３のいずれかの数字が代入される。
【００２９】
ステップ１０６では、バッテリ♯がバッテリ容量規定値以上かどうかを判断し、規定値以上のときはステップ１０７へ進み、それ以外のときはステップ１０８へ進む。ここで、バッテリ容量規定値とは、モータを駆動して走行可能か否かを判断する閾値である。よって、このバッテリ容量規定値を下回った場合であっても、冷却ファン１０や管理基板１１で使用する電力を供給するのに必要な電力は、バッテリ内に十分残っているものである。
【００３０】
ステップ１０７では、バッテリ♯の走行使用許可フラグをセットする。
ステップ１０８では、バッテリ♯の走行使用許可フラグをリセットする。
【００３１】
ステップ１０９では、バッテリ♯がバッテリ充電温度規定値以下かどうかを判断し、規定値以下のときはステップ１１０へ進み、それ以外のときはステップ１１２へ進む。
ステップ１１０では、バッテリ♯における充電完了フラグの有無を判断し、充電完了フラグが無いときはステップ１１１へ進み、それ以外のときはステップ１１２へ進む。
ステップ１１１では、バッテリ♯の充電許可フラグをセットする。
ステップ１１２では、バッテリ♯の充電許可フラグをリセットする。
【００３２】
ステップ２０１では、バッテリ♯において外気温が規定値以下かどうかを判断し、規定値以下のときはステップ２０２に進み、それ以外のときはステップ２０５へ進む。
ステップ２０２では、バッテリ♯においてバッテリ温度が規定値以上かどうかを判断し、規定値以上のときはステップ２０３へ進み、それ以外のときはステップ２０５へ進む。
【００３３】
ステップ２０３では、予め設定された規定時間が経過したかどうかを判断し、経過しているときはステップ２０４へ進み、それ以外のときはステップ２０５へ進む。
ステップ２０４では、バッテリ♯の冷却ファンをオンとする。
【００３４】
ステップ２０５では、バッテリ♯においてバッテリ温度が規定値以下かどうかを判断し、規定値以下のときはステップ２０６へ進み、それ以外のときはステップ２０８へ進む。
ステップ２０６では、予め設定された規定時間が経過したかどうかを判断し、規定時間を経過したときはステップ２０７へ進み、それ以外のときはステップ２０８へ進む。
ステップ２０７では、バッテリ♯の冷却ファンをオフとする。
【００３５】
ステップ２０８では、バッテリ♯の番号をバッテリ♯＋１として次のバッテリとなるようにセットする。
【００３６】
ステップ２０９では、バッテリ個数Nよりもバッテリ♯の番号が大きいかどうかを判断し、大きいときは全てのバッテリで検証が終了したためステップ２１０へ進み、それ以外のときはバッテリ（♯＋１）において同様の検証を行うためにステップ１０２へ進む。
ステップ２１０では、バッテリ♯として１にリセットする。
【００３７】
ここまでが、バッテリ自体の状態を検証し、使用可能かどうかを判断する処理である。以下、上記処理によって決定されたバッテリ状態に基づいて、走行許可判断及び使用バッテリの決定処理について説明する。
【００３８】
ステップ３０１では、走行中か充電中かを判断し、走行中のときはステップ３０２へ進み、それ以外のときはステップ４０１へ進む。
【００３９】
ステップ３０２では、走行許可フラグをセットすると共に、バッテリの温度及び充電状態からバッテリ使用優先順位を決定する。具体的には温度が規定値以下で、バッテリ電圧が確保されている場合を高い優先順位とし、バッテリ電圧は低いが温度が規定値以下のもの順に優先順位が低下するように設定すればよい。
【００４０】
ステップ３０３では、使用中のバッテリが有るかどうかを判断し、使用中のバッテリが有るときはステップ３０４へ進み、それ以外のときはステップ３０５へ進む。
【００４１】
ステップ３０４では、使用中バッテリの走行使用許可フラグがセットされているかどうかを判断し、セットされているときはそのまま使用を継続してステップ１０４へ戻り、走行使用許可フラグがセットされていないときはステップ３０５へ進む。
【００４２】
ステップ３０５では、走行使用許可フラグがセットされている他のバッテリが有るかどうかを判断し、有るときはステップ３０６へ進み、ないときはステップ３１１へ進む。
【００４３】
ステップ３０６では、使用中のバッテリが有るかどうかを判断し、使用中のバッテリが有るときはステップ３０７へ進み、それ以外のときはステップ３０９へ進む。
【００４４】
ステップ３０７では、走行惰性走行を指示する。
ステップ３０８では、使用中バッテリをオフする。
【００４５】
ステップ３０９では、バッテリ使用優先順位の上位から使用バッテリとして選択してオンとする。
【００４６】
ステップ３１０では、走行を許可する。
ステップ３１１では、走行を停止する。
ステップ３１２では、全てのバッテリをオフとする。
ステップ４０１では、充電許可フラグをセットし、バッテリ＃からバッテリ充電優先順位を決定する。
【００４７】
ステップ４０２では、充電中のバッテリ＃があるか否かを判断し、充電中のバッテリ＃がある場合にはステップ４０３へ移行し、充電中のバッテリ＃が無い場合にはステップ４０４へ移行する。
【００４８】
ステップ４０３では、充電中バッテリ充電許可フラグが設定されているか否かを判断し、充電中バッテリ充電許可フラグが設定されている場合にはＣに移行し、充電中バッテリ充電許可フラグが設定されていない場合にはステップ４０４へ移行する。
【００４９】
ステップ４０４では、充電許可フラグがセットされているバッテリ＃が有るか否かを判断し、充電許可フラグがセットされているバッテリ＃が有る場合にはステップ４０５へ移行し、充電許可フラグがセットされているバッテリが無い場合にはステップ４０８へ移行する。
【００５０】
ステップ４０５では、充電中のバッテリ＃が有るか否かを判断し、充電中のバッテリ＃がある場合にはステップ４０６へ移行し、充電中のバッテリ＃が無い場合にはステップ４０７へ移行する。
【００５１】
ステップ４０６では、使用中のバッテリ＃をOFFにする。
ステップ４０７では、バッテリ充電優先順位上位から充電バッテリをONにする。
ステップ４０８では、充電バッテリがONとなったバッテリ＃を充電中とする。
ステップ４０９では、すべてのバッテリ＃をOFFにする。
ステップ４１０では、バッテリ＃を充電待ちとする。
【００５２】
以上説明したように、オンボードチャージにあっては、各バッテリBATに冷却ファン１０を備えているため、車両の空調や走行風を利用するタイプと異なり、走行終了時にバッテリの温度が上昇している場合であっても、冷却ファンにより冷却することができる。
【００５３】
また、電池タイプや容量に違いが出たとしても、バッテリそれぞれが冷却性能を保証すればよいため、車両側において電池にあわせた冷却装置や冷却制御を搭載する必要が無く、システムの簡略化を図ることができる。
【００５４】
また、一台の車両に複数個のバッテリBATを搭載可能な車両において、バッテリBATに個別に冷却装置である冷却ファン１０を設けることにより、放電または充電時に規定値以上の温度上昇が認められた場合、従来では次のバッテリに切り替えて放電または充電を行っていた。すなわち、温度異常にて放電または充電行為を中断したバッテリBATは自然冷却するまで待つ必要があった。これに対し、個別に冷却可能としたことで再度使用可能になるまでの時間短縮を図ることができる。
【００５５】
（オフボードチャージにおける冷却制御）
次に、図１４を用いてオンボードチャージにおける冷却制御を説明する。尚、このオフボードチャージは充電台２０にバッテリBATと充電器CHGが載置されたときに開始されるとともに所定周期で実行され、バッテリ等が取り外されたときにはそのまま終了するものとする。また、各バッテリBATの管理基板１１における制御及び冷却ファン１０の駆動は、充電器CHGを介して供給される家庭用電源とし、充電速度を確保する。
【００５６】
ステップ５０１では、イニシャライズを行う。
ステップ５０２では、外気温が規定値以下であるか否かを判断し、外気温が規定値以下の場合にはステップ５０３へ進み、外気温が規定値より大きい場合にはステップ５０７へ進む。
【００５７】
ステップ５０３では、バッテリ温度が規定値以上であるか否かを判断し、バッテリ温度が規定値以上の場合にはステップ５０４へ進み、バッテリ温度が規定値未満の場合にはステップ５０７へ進む。
【００５８】
ステップ５０４では、規定時間が経過したが否かを判断し、規定時間が経過した場合にはステップ５０５へ進み、規定時間が経過していない場合にはステップ５０７へ進む。
【００５９】
ステップ５０５では、バッテリ＃の冷却ファンをONにする。
ステップ５０６では、バッテリ＃を充電待ちとする。
ステップ５０７では、バッテリ温度が規定値以下であるか否かを判断し、バッテリ温度が規定値以下である場合にはステップ５０８へ進み、バッテリ温度が規定値より大きい場合にはステップ５０２へ進む。
【００６０】
ステップ５０８では、規定時間が経過したが否かを判断し、規定時間が経過した場合にはステップ５０９へ進み、規定時間が経過していない場合にはステップ５０２へ進む。
ステップ５０９では、バッテリ＃の冷却ファンをOFFにする。
ステップ５１０では、バッテリ＃を充電中とする。
【００６１】
このように、オフボードチャージであっても、バッテリ自体に冷却ファンが設けられていることで、バッテリ温度を管理しつつ充電することができる。
【００６２】
以上説明したように、実施例１にあっては下記に列挙する作用効果を得ることができる。
(1)電動モータにより走行可能な電動車両と、電動車両に着脱自在に取り付けられ、電動モータに電力を供給するバッテリBATと、電動車両に着脱自在に取り付けられ、バッテリBATを充電する充電器と、バッテリBATに一体に取り付けられ、このバッテリBATを冷却する冷却ファン１０と、バッテリBATに一体に取り付けられ、このバッテリBATの温度に応じて冷却ファン１０の作動状態を制御する管理基板１１とを備えた。
【００６３】
よって、バッテリの搭載状態にかかわらず、バッテリを冷却することができ、システム全体としても１つの冷却装置で済むことからシステムを簡略化することができる。
【００６４】
(2)充電器CHGに一体に取り付けられ、この充電器CHGを冷却する冷却ファン１０と、充電器CHGに一体に取り付けられ、この充電器CHGの温度に応じて冷却ファン１０の作動状態を制御する管理基板１１と、を設けた。
【００６５】
充電器CHGを取り外し可能としたことで、オンボードチャージ及びオフボードチャージの両方で使用することが可能となり、システム全体としても１つの冷却装置で済むことからシステムを簡略化することができる。また、充電器CHG自体に冷却ファン１０が備えられたことで、充電器CHGの温度を車両側もしくは充電台２０側にそれぞれ制御ロジックを搭載する必要が無く、システムを簡略化することができる。
【００６６】
(3)バッテリBATは複数個が車両に搭載されるものであり、冷却ファン１０は、各バッテリにおいて個別に制御されることとした。よって、特に車両搭載状態にあっては、バッテリを個別に冷却することが可能となり、必要に応じて冷却することで、エネルギロスを低減することができる。
【００６７】
(4)冷却ファン１０は、電動車両に搭載された状態ではその冷却ファン１０が備えられたバッテリ自身の電源を用いて駆動されることとした。基本的にバッテリBATの冷却管理に必要な制御用の電源や冷却ファン１０の電源は微小であるため、特に別途電源を備えることなくバッテリ自身により温度管理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】実施例１の電気自動車の車体構造を表す斜視図である。
【図２】実施例１の電気自動車のバッテリ収納箇所を表す斜視図である。
【図３】実施例１のバッテリを表す正面図である。
【図４】実施例１のバッテリの左側面図である。
【図５】実施例１のバッテリの右側面図である。
【図６】実施例１のバッテリと充電器を充電台に載置した状態を表す正面図である。
【図７】実施例１のバッテリと充電器を充電台に載置した状態を表す左側面図である。
【図８】実施例１における車両搭載時におけるバッテリと充電器と走行用モータと車両制御コントロールユニットの関係を表すシステム図である。
【図９】実施例１における車両から取り外したときのバッテリと充電器との関係を表すシステム図である。
【図１０】実施例１におけるオンボードチャージを表すフローチャートである。
【図１１】実施例１におけるオンボードチャージを表すフローチャートである。
【図１２】実施例１におけるオンボードチャージを表すフローチャートである。
【図１３】実施例１におけるオンボードチャージを表すフローチャートである。
【図１４】実施例１におけるオフボードチャージを表すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６９】
１０    冷却ファン
１１    管理基板
１２    排出口
１３    吸入口
１４    取っ手
１４    接続端子
２０    充電台
２１    通風口
２２    通風口
３０    電源
BAT    バッテリ
BP    ラミネート電池パック
CHG    充電器
【図１】
2008230361.tif 000003
【図２】
2008230361.tif 000004
【図３】
2008230361.tif 000005
【図４】
2008230361.tif 000006
【図５】
2008230361.tif 000007
【図６】
2008230361.tif 000008
【図７】
2008230361.tif 000009
【図８】
2008230361.tif 000010
【図９】
2008230361.tif 000011
【図１０】
2008230361.tif 000012
【図１１】
2008230361.tif 000013
【図１２】
2008230361.tif 000014
【図１３】
2008230361.tif 000015
【図１４】
2008230361.tif 000016