(57)【要約】【課題】  バッテリを取り外した状態においてバッテリを加熱可能な電気自動車のバッテリ加熱装置を提供すること。【解決手段】  電動モータにより走行可能な電気自動車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、前記電気自動車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、前記充電器に一体に取り付けられ、該充電器に送風する充電器用ファンと、前記バッテリに一体に取り付けられ、該バッテリに送風するバッテリ用ファンと、前記充電器と前記バッテリを載置可能であって、前記充電器用ファンの排出側と前記バッテリ用ファンの吸入側とを連通する通路を有する充電台とを備えた。【選択図】      図６
2008243667.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気自動車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、
前記電気自動車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、
前記充電器に一体に取り付けられ、該充電器に送風する充電器用ファンと、
前記バッテリに一体に取り付けられ、該バッテリに送風するバッテリ用ファンと、
前記充電器と前記バッテリを載置可能であって、前記充電器用ファンの排出側と前記バッテリ用ファンの吸入側とを連通する通路を有する充電台と、
を備えたことを特徴とする電気自動車のバッテリ加熱装置。
【請求項２】
請求項１に記載のバッテリ加熱装置において、
前記充電台の通路に、ヒータを備えたことを特徴とする電気自動車のバッテリ加熱装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のバッテリ加熱装置において、
前記充電器は、該充電器内の空間と連通する上部開口と下部開口を有し、
前記バッテリは、該バッテリ内の空間と連通する上部開口と下部開口を有し、
前記充電器と前記バッテリの上部開口を連通する導風キャップを設け、
前記充電器と前記バッテリを前記充電台に載置した状態で、前記充電器及び前記バッテリの下部開口を前記充電台の通路により連通し、
前記充電器及び前記バッテリの間で循環回路を形成したこと
を備えたことを特徴とする電気自動車のバッテリ加熱装置。
【請求項４】
請求項３に記載のバッテリ加熱装置において、
前記導風キャップに、前記循環回路の空気温度に応じて開閉する開閉手段が設けられていることを特徴とする電気自動車のバッテリ加熱装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電気自動車のバッテリ加熱装置において、
前記充電台に、前記通路と外部とを連通する通気口と、前記通路内の内圧に応じて該通気口を開閉可能な開閉バルブとを設け、
前記バッテリに、前記バッテリの温度を検出する温度検出手段と、検出された温度に応じて前記バッテリ用ファンの駆動状態を制御するバッテリ用管理基板を設け、
前記充電器に、前記バッテリ用管理基板と通信可能であって、前記バッテリの温度に応じて前記充電器用ファンの駆動状態を制御する充電器用管理基板を設け、
前記充電器用管理基板は、前記バッテリが所定温度以下のときは、前記充電器用ファンの回転方向を排出側から吸入側に向けて駆動することを特徴とする電気自動車のバッテリ加熱装置。
【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、特にバッテリの加熱システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリを加熱する技術として特許文献１に記載の技術が知られている。この公報には、車両のシート後方にバッテリを配置し、車両の空調装置を利用してバッテリの温度を制御している。
【特許文献１】特開2004-336832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気自動車システムの提案を検討した。バッテリは、必要な性能を発揮するための温度範囲が限られており、特に極低温になると、ほとんど電力供給を行うことができない。ここで、車両搭載時におけるバッテリの加熱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加熱に対処しておらず、何らかの対策が必要であった。
【０００４】
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、バッテリを取り外した状態においてバッテリを加熱可能な電気自動車のバッテリ加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するため、本発明の電気自動車では、電動モータにより走行可能な電気自動車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、前記電気自動車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、前記充電器に一体に取り付けられ、該充電器に送風する充電器用ファンと、前記バッテリに一体に取り付けられ、該バッテリに送風するバッテリ用ファンと、前記充電器と前記バッテリを載置可能であって、前記充電器用ファンの排出側と前記バッテリ用ファンの吸入側とを連通する通路を有する充電台と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
よって、本発明にあっては、充電器を熱源として利用することで、バッテリを効率よく加熱することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
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】
【０００８】
まず、構成を説明する。
図１は本発明の電気自動車のバッテリ加熱装置を適用した実施例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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。この管理基板１１には、バッテリ温度を検出する温度センサ１１ａが内蔵されており、この温度センサ１１ａの検出信号に基づいて各種制御がなされる。尚、温度センサ１１ａの位置は、管理基板１１上であってもよいし、ラミネート電池パックBPの間等に配置されてもよく、特に限定しない。
【００１６】
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１５が設けられている。
【００１７】
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。尚、図７の側面図のうち、充電台２０の部分のみ断面図として記載している。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。
【００１８】
充電台２０にバッテリBATと充電器CHGを取り付けた状態において、上方には導風キャップ２５が取り付けられている。この導風キャップ２５は、充電器CHGの排出口１２とバッテリBATの排出口１２とを連通し空気の流れを確保する通路２８が形成されている。
【００１９】
また、導風キャップ２５の上面には、通路２８内の温度に応じて作動するサーモスタット２７に連動したシャッター２６が取り付けられている。このシャッター２６は、通路２８内の温度が高いときには自動的に開き、温度が低いときには自動的に閉じるよう構成されている。
【００２０】
また、充電台２０の前側面には空気を導入する通気口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。充電台２０の内部には、充電器CHGの下方に開口した吸入口１３とバッテリBATの下方に開口した吸入口１３とを連通し空気の流れを確保する通路２３が形成されている。
【００２１】
この通路２３上であって、バッテリBATの下方に相当する位置にはヒータ２４が設けられている。ヒータ２４には、ヒータ２４の作動時間を管理する加熱タイマ２４ａが設けられている。この加熱タイマ２４ａは、後述するバッテリ加熱要求に連動して作動し、一定時間作動した後、自動的にオフ状態とされる。
【００２２】
また、図７の側面図に示すように、通気口２１の内側には、弾性体により形成された開閉バルブ２２が取り付けられている。この開閉バルブ２２は、通路２３内の内圧に応じて開閉可能に構成されている。
【００２３】
すなわち、充電台２０にバッテリBATと充電器CHGを載置した状態で導風キャップ２５を被せることで、充電器CHG内部通路→通路２３→バッテリBAT内部通路→通路２８を経路とする循環回路が形成される。冷却ファン１０の回転方向は循環回路内の温度に応じて自由に変更することができるものであり、バッテリBATの冷却ファン１０の回転方向と充電器CHGの冷却ファン１０の回転方向とを逆回転とすると、循環回路内に空気を循環させることが可能となる。
【００２４】
このとき、シャッター２６が閉じている状態では、循環回路内の内圧は一定であることから開閉バルブ２２が開くことは無い。一方、循環回路内の温度が所定以上となると、シャッター２６が自動的に開く。更に、後述する冷却ファン１０の回転方向が同じ方向となると、空気は循環ではなく、バッテリBAT及び充電器CHGの下方から上方であるシャッター２６に向けて排出される一方向の通路となる。このとき、通路２３内は負圧となり、開閉バルブ２２は通路２３内に引き込まれて通気口２１が自動的に開口する。
【００２５】
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。
【００２６】
次に、バッテリBATの充電システムについて説明する。図８は充電台２０にバッテリBATと充電器CHGを載置したときの関係を表すシステム図である。
【００２７】
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。また、バッテリBATに搭載された管理基板１１では、バッテリBATの温度に応じて充電器CHGの冷却ファン１０の作動状態を制御する。
【００２８】
（オフボードチャージにおける温度管理制御）
次に、図９，図１０を用いてオフボードチャージにおける温度管理制御を説明する。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。
【００２９】
〔充電器側フロー〕
ステップ１０１では、各パラメータやフラグ等のイニシャライズを行う。
ステップ１０２では、充電器CHGの冷却ファン１０を作動する。
【００３０】
ステップ１０３では、後述するバッテリ側フローにおいて判断されたバッテリ加熱要求があるかどうかを判断し、加熱要求があるときはステップ１０４へ進み、加熱要求がないときはステップ１０５へ進む。
【００３１】
ステップ１０４では、充電器CHGの冷却ファン１０を吸込側にセットする。ここで、吸込側とは、図６において充電器CHGの上方から下方に向けて空気が流れるように冷却ファン１０を作動させることを意味する。
【００３２】
ステップ１０５では、充電器CHGの冷却ファン１０を排出側にセットする。ここで、排出側とは、図６において充電器CHGの下方から上方に向けて空気が流れるように冷却ファン１０を作動させることを意味する。
【００３３】
〔バッテリ側フロー〕
ステップ２０１では、各パラメータやフラグ等のイニシャライズを行う。
ステップ２０２では、バッテリ電圧が規定値以下かどうかを判断し、規定値以下のときは充電が必要と判断してステップ２０３へ進み、それ以外のときはバッテリの充電が必要ないと判断してステップ２０４へ進む。
ステップ２０３では、充電器CHGに対して充電要求を出力する。
【００３４】
ステップ２０４では、バッテリ温度が低温判断基準以下かどうかを判断し、低温判断基準以下のときはステップ２０５へ進み、それ以外のときはステップ２０６へ進む。
ステップ２０５では、充電器CHG及び加熱タイマ２４ａに対しバッテリ加熱要求を出力する。
ステップ２０６では、充電器CHGに対しバッテリ加熱要求の停止を出力する。
【００３５】
ステップ２０７では、バッテリ温度が高温判断基準以上かどうかを判断し、高温判断基準以上のときはステップ２０８へ進み、それ以外のときはステップ２０９へ進む。
ステップ２０８では、充電器CHGに対しバッテリ冷却要求を出力する。
ステップ２０９では、充電器CHGに対しバッテリ冷却要求の停止を出力する。
【００３６】
次に、上記制御フローに基づく作用について説明する。尚、上記フローからも明らかなように、バッテリBAT側では、冷却ファン１０は常に一方向の回転、すなわち排出側にのみ回転している。
【００３７】
（バッテリ冷却要求が出力されている場合）
バッテリ温度が高温判断基準以上のときは、バッテリBATを冷却する必要があるため充電器CHGに対しバッテリ冷却要求を出力する。すると、充電器CHG側では、冷却ファン１０の回転方向が排出側にセットされる。これにより、導風キャップ２５内の通路２８の温度が上昇し、サーモスタット２７が作動してシャッター２６が開く。すると、冷却ファン１０から排出された空気はシャッター２６から外部に排出される。
【００３８】
このとき、充電台２０内の通路２３は負圧となることから、通気口２１に取り付けられた開閉バルブ２２が弾性変形により開弁し、外部の空気が通路２３内に導入される。すなわち、充電器CHG側の冷却ファン１０の回転方向を切り替えるだけで、複雑な開閉制御等を行うことなく、外部の空気を取り込むことによるバッテリ冷却が可能となる。
【００３９】
（バッテリ加熱要求が出力されている場合）
バッテリ温度が低温判断基準以下のときは、バッテリBATを加熱する必要があるため加熱タイマ２４ａ及び充電器CHGに対しバッテリ加熱要求を出力する。加熱タイマ２４ａでは、バッテリ加熱要求を受けてから所定時間だけヒータ２４を作動させる。また、充電器CHG側では、冷却ファン１０の回転方向が吸込側にセットされる。これにより、充電器CHG内部通路→通路２３→バッテリBAT内部通路→通路２８を経路とする循環回路が形成される。
【００４０】
この循環回路内は、基本的に温度が低いため、導風キャップ２５内の通路２８の温度は低く、サーモスタット２７は作動しないため、シャッター２６は閉じたままである。よって、バッテリBATの冷却ファン１０から排出された空気はシャッター２６から外部に排出されることは無い。このとき、充電器CHGの冷却ファン１０は吸込側に回転しているため、バッテリBATから排出された空気は充電器CHG内に導入される。
【００４１】
充電器CHGは、充電中においては基本的に発熱する発熱体であることから、充電器内部を通過する空気は充電器CHGにより暖められる。この暖められた空気は、充電器CHGの下方に開口する吸入口１３から排出される。更に、吸入口１３から排出された空気は通路２３を通るとき、ヒータ２４を経由することで更に暖められる。この暖められた空気は、バッテリBAT内を通り、バッテリBATを効率よく暖める。すなわち、バッテリBATの温度が低温判断基準以下のときは、循環回路を用いて充電器CHGの熱をも利用した加熱作用を達成でき、効率よく加熱することができる。
【００４２】
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。
【００４３】
(1)電動モータにより走行可能な電気自動車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、電気自動車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CHGと、充電器CHGに一体に取り付けられこの充電器CHGに送風する充電器CHG用の冷却ファン１０と、バッテリBATに一体に取り付けられこのバッテリBATに送風するバッテリ用の冷却ファン１０と、充電器CHGとバッテリBATを載置可能であって、充電器用の冷却ファン１０の排出側とバッテリ用の冷却ファン１０の吸入側とを連通する通路２３を有する充電台２０とを備えた。
【００４４】
これにより、充電器CHGを熱源として利用することが可能となり、バッテリBATを効率よく加熱することができる。
【００４５】
(2)充電台２０の通路に、ヒータ２４を備えた。よって、更に効率よく加熱することができる。特に、ヒータ２４を、バッテリBATを搭載した位置の下方に配置することで、更に効率よく加熱することができる。
【００４６】
(3)充電器CHGは、この充電器CHG内の空間と連通する上部開口である排出口１２と下部開口である吸入口１３とを有し、バッテリBATは、このバッテリBAT内の空間と連通する上部開口である排出口１２と下部開口である吸入口１３とを有し、充電器CHGとバッテリBATの排出口１２を連通する導風キャップ２５を設け、充電器CHGとバッテリBATを充電台２０に載置した状態で、充電器CHG及びバッテリBATの吸入口１３を充電台２０の通路２３により連通し、充電器CHG及びバッテリBATの間で循環回路を形成した。
【００４７】
これにより、バッテリBAT内を通過した空気を再度充電器CHG内に取り込むことが可能となり、充電器外部の温度が低い場合等にあっては、より効果的にバッテリBATを加熱することができる。
【００４８】
(4)導風キャップ２５に、循環回路の空気温度に応じて開閉する開閉手段として、サーモスタット２７により作動するシャッター２６を設けた。これにより、通路２８内の温度が高くなったときは、自動的にシャッター２６を開くことが可能となり、特に制御を用いることなくバッテリBATの温度を管理することができる。
【００４９】
(5)充電台２０に、通路２３と外部とを連通する通気口２１と、通路２３内の内圧に応じてこの通気口２１を開閉可能な開閉バルブ２２とを設け、バッテリBATにバッテリBATの温度を検出する温度センサ１１ａと、検出された温度に応じてバッテリ用の冷却ファン１０の駆動状態を制御するバッテリ用の管理基板１１を設け、充電器CHGに前記バッテリ用の管理基板１１と通信可能であって、バッテリBATの温度に応じて充電器用の冷却ファン１０の駆動状態を制御する充電器用の管理基板１１を設け、充電器用の管理基板１１は、バッテリBATが低温判断基準である所定温度以下のときは、充電器用の冷却ファン１０の回転方向を排出側から吸入側に向けて駆動することとした。
【００５０】
よって、バッテリBATの温度に応じて充電器用の冷却ファン１０の回転方向を制御するのみで、循環回路とするか、冷却用の一方方向回路とするかを制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【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９】実施例１におけるオフボードチャージの充電器側フローチャートである。
【図１０】実施例１におけるオフボードチャージのバッテリ側フローチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
１０    冷却ファン
１１    管理基板
１１ａ    温度センサ
１２    排出口
１３    吸入口
１４    取っ手
１５    接続端子
２０    充電台
２０    充電台
２１    通気口
２２    開閉バルブ
２３    通路
２４    ヒータ
２４ａ    加熱タイマ
２５    導風キャップ
２６    シャッター
２７    サーモスタット
２８    通路
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】
2008243667.tif 000003
【図２】
2008243667.tif 000004
【図３】
2008243667.tif 000005
【図４】
2008243667.tif 000006
【図５】
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【図６】
2008243667.tif 000008
【図７】
2008243667.tif 000009
【図８】
2008243667.tif 000010
【図９】
2008243667.tif 000011
【図１０】
2008243667.tif 000012