(57)【要約】【課題】効率的にバッテリを冷却するとともに、バッテリからのガスなどの発生があっても確実に車外に放出する。【解決手段】車室内から空気を導入して走行用バッテリを冷却する冷却装置であって、この冷却装置を制御するＥＣＵは、走行用バッテリを監視するステップ（Ｓ１０００）と、バッテリセルからガスが発生すると（Ｓ１０１０にてＹＥＳ）、冷却ファンを駆動するとともに（Ｓ１０２０）、排気を１００％外気に排出するように排出制御弁を制御するステップ（Ｓ１０３０）と、バッテリセルからガスが発生していなくて（Ｓ１０１０にてＮＯ）、冷却が必要である場合には（Ｓ１０５０にてＹＥＳ）、冷却ファンを駆動するととともに（Ｓ１０７０）、最適冷却効率になるように排気を０〜１００％の間で外気に排出するように排出制御弁を制御するステップ（Ｓ１０８０、Ｓ１０９０）とを含む、プログラムを実行する。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された蓄電機構の冷却装置であって、
前記蓄電機構が収納された筐体と前記車両の車室内および車外の少なくともいずれかとを連通させる導入路と、
前記筐体と前記車外とを連通させる排出路と、
前記蓄電機構から排出されたガスを流通させるガス排出通路と、
前記排出路と前記ガス排出通路とを連通させる連通部とを含む、冷却装置。
【請求項２】
前記冷却装置は、前記導入路に設けられた、前記導入路の冷却空気を吸入して前記筐体に排出するための空気圧送手段をさらに含む、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記冷却装置は、前記排出路に設けられた、前記排出路の冷却空気を吸入して車外に排出するための空気圧送手段をさらに含む、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記空気圧送手段は、前記排出路における前記連通部よりも上流側に設けられる、請求項３に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記空気圧送手段は、前記排出路における前記連通部よりも下流側に設けられる、請求項３に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記冷却装置は、
前記排出路に設けられ、前記筐体から排出された冷却空気およびガスの少なくともいずれかについて、外気排出と内気循環との比率を調整するための排気分配手段と、
前記排気分配手段を制御するための制御手段とをさらに含み、
前記制御手段は、前記ガスの発生を検出すると、外気排出と内気循環との比率を、外気排出の比率が１００％になるように調整するための手段を含む、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項７】
前記冷却装置は、
前記排出路に設けられ、前記筐体から排出された冷却空気およびガスの少なくともいずれかについて、外気排出と内気循環との比率を調整するための排気分配手段と、
前記排気分配手段を制御するための制御手段とをさらに含み、
前記制御手段は、前記ガスの発生を検出しないと、外気排出と内気循環との比率を、前記蓄電機構の冷却効率が上昇するように調整するための手段を含む、請求項１に記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載された蓄電機構（リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池やキャパシタ等）の冷却装置に関し、特に、蓄電機構からのガスの発生に対応した冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関（たとえば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの公知の機関を用いることが考えられる。）と電気モータとを組合せたハイブリッドシステムと呼ばれるパワートレインを搭載した車両が開発され、実用化されている。このような車両においては、走行用の電気モータを駆動するための二次電池やコンデンサ等の蓄電機構およびインバータやＤＣ／ＤＣコンバータ等の電力変換用機器の電気機器を搭載している。この二次電池は、化学反応により放電や充電が行なわれ、この化学反応が発熱を伴うため、冷却する必要がある。また、インバータやＤＣ／ＤＣコンバータもパワー素子が発熱するため、冷却する必要がある。一般的に、電気機器においては電力線に電流が流れるとジュール熱が発生するため、冷却する必要がある。
【０００３】
このような電気機器は、たとえば、車両後席とラゲッジルームとの間に配置されることがある。この電気機器は、空気通路をなすダクト状のケーシング内に配置されており、ケーシング内の電気機器の吸気上流側であって、電気機器と後部座席との間には、電気機器を冷却する冷却風を発生させる冷却ファンが配置されている。そして、このケーシングの上流端部は、車室内に連通（具体的にはリアパッケージトレイに開口していることが多い）しているため、電気機器が、車室内の空気にて冷却されることになる。
【０００４】
また、インバータやＤＣ／ＤＣコンバータは、ＰＣＵ（Power Control Unit）と呼ばれる電気機器として一体化されて車両に搭載されることもある。このＰＣＵも、電気機器として、車両後席とラゲッジルームとの間に配置されることがある。
【０００５】
ハイブリッド車両においては、エンジンに加えてこのような電気機器を搭載しなければならない。特開２００４−１６１０５８号公報（特許文献１）は、車両に搭載された電池からの水素ガスなどの発生があっても、確実に車外に放出することができる、電池冷却ダクトを開示する。この公報に開示された電池冷却ダクトは、電池を搭載した車両に適用される。この電池冷却ダクトは、電池と車両の車室内とを連通させる連通路と、連通路に設けられたガス滞留部とを含む。
【０００６】
この電池ダクトによると、電池で発生した水素ガスなどをガス滞留部で一旦貯めることができるので、車室内へのガスの進入を、低減または防止することができる。
【特許文献１】特開２００４−１６１０５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示された電池冷却ダクトにおいて、電池から発生した水素等のガスは、自然換気ダクトを通じて車外に排出される。たとえば、電池は、ニッケル水素電池であって、ガスは水素ガスである場合には、ガス滞留部は湾曲した上に凸の形状を有する。このようにすると、ニッケル水素電池から発生する水素ガスは、空気よりも軽いため、ガス滞留部を構成する湾曲した管路の形状を上に凸の形状として、そのガス滞留部で一旦貯めることができ、車室内への水素ガスの進入を、低減または防止することができる。
【０００８】
しかしながら、このように、強制排気ではなく自然換気により、ガスを車外に排出する特許文献１においては、車室内にガスが侵入する可能性がある。すなわち、バッテリパックの隙間から車室内にガスが流れる可能性を有する。
【０００９】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、蓄電機構からのガスなどの発生があっても、確実に車外に放出することができる、蓄電機構の冷却装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明に係る車両に搭載された蓄電機構の冷却装置は、蓄電機構が収納された筐体と車両の車室内および車外の少なくともいずれかとを連通させる導入路と、筐体と車外とを連通させる排出路と、蓄電機構から排出されたガスを流通させるガス排出通路と、排出路とガス排出通路とを連通させる連通部とを含む。
【００１１】
第１の発明によると、連通部により、蓄電機構（たとえば、リチウムイオン電池等の二次電池）を冷却した空気の排出路と、蓄電機構から排出されたガスを流通させるガス排出通路とが接続されている。通常、排出路を介して筐体から車外へ空気を流通させるために空気圧送手段としての空気機械（ファン、ブロア等）が設けられる。このため、排出路における空気の流れにより、ガスも車外に排出できる。その結果、蓄電機構からのガスなどの発生があっても、確実に車外に放出することができる、蓄電機構の冷却装置を提供することができる。
【００１２】
第２の発明に係る冷却装置は、第１の発明の構成に加えて、導入路に設けられた、導入路の冷却空気を吸入して筐体に排出するための空気圧送手段をさらに含む。
【００１３】
第２の発明によると、導入路に設けられた空気圧送手段であるファンやブロアにより、導入路の空気が筐体に押し込まれ、筐体に導入されて、筐体から排出される。排出路の連通部にはガス排出路が連通されているので、空気圧送手段による空気の流れにより、ガスも車外に排出できる。
【００１４】
第３の発明に係る冷却装置は、第１の発明の構成に加えて、排出路に設けられた、排出路の冷却空気を吸入して車外に排出するための空気圧送手段をさらに含む。
【００１５】
第３の発明によると、排出路に設けられた空気圧送手段であるファンやブロアにより、筐体の空気が排出路に吸い込まれ、筐体に導入されて、筐体から排出される。排出路の連通部にはガス排出路が連通されているので、空気圧送手段による空気の流れにより、ガスも車外に排出できる。
【００１６】
第４の発明に係る冷却装置においては、第３の発明の構成に加えて、空気圧送手段は、排出路における連通部よりも上流側に設けられるものである。
【００１７】
第４の発明によると、空気圧送手段は連通部よりも上流側に設けられるので、ガスが空気圧送手段を通過することがないので、腐食性ガスであっても空気圧送手段であるファンやブロアの損傷を回避できる。
【００１８】
第５の発明に係る冷却装置においては、第３の発明の構成に加えて、空気圧送手段は、排出路における連通部よりも下流側に設けられるものである。
【００１９】
第５の発明によると、空気圧送手段は連通部よりも上流側に設けられるので、ガス排出通路から排出路の連通部までの距離を短くできる。
【００２０】
第６の発明に係る冷却装置は、第１の発明の構成に加えて、排出路に設けられ、筐体から排出された冷却空気およびガスの少なくともいずれかについて、外気排出と内気循環との比率を調整するための排気分配手段と、排気分配手段を制御するための制御手段とをさらに含む。制御手段は、ガスの発生を検出すると、外気排出と内気循環との比率を、外気排出の比率が１００％になるように調整するための手段を含む。
【００２１】
第６の発明によると、車室内の空気はエアコンディショナ（以下、エアコンと記載する）により（夏期であれば）外気よりも低温に調整されている。このため、蓄電機構の冷却効率を向上させようとすると（夏期であれば外気の温度よりも蓄電機構からの排出された空気の温度が低いと推察できる場合には）、蓄電機構から排出された空気も内気循環で使用することが好ましい。しかしながら、単に内気循環させたのでは、蓄電機構から発生したガスが車室内に導入されてしまう。このため、制御手段により、外気排出と内気循環との比率を調整するための排気分配手段を制御して、ガスの発生を検出すると、外気排出の比率が１００％になるように調整される。このため、蓄電機構の冷却効率を向上させつつ、蓄電機構から発生したガスを車外に排出することができる。
【００２２】
第７の発明に係る冷却装置は、第１の発明の構成に加えて、排出路に設けられ、筐体から排出された冷却空気およびガスの少なくともいずれかについて、外気排出と内気循環との比率を調整するための排気分配手段と、排気分配手段を制御するための制御手段とをさらに含む。制御手段は、ガスの発生を検出しないと、外気排出と内気循環との比率を、蓄電機構の冷却効率が上昇するように調整するための手段を含む。
【００２３】
第７の発明によると、車室内の空気はエアコンにより（夏期であれば）外気よりも低温に調整されている。このため、蓄電機構の冷却効率を向上させようとすると（夏期であれば外気の温度よりも蓄電機構からの排出された空気の温度が低いと推察できる場合には）、蓄電機構から排出された空気も内気循環で使用することが好ましい。このため、制御手段により、外気排出と内気循環との比率を調整するための排気分配手段を制御して、ガスの発生を検出していないと、蓄電機構の冷却効率が上昇するように、外気排出と内気循環との比率が調整される。このため、蓄電機構の冷却効率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】
【００２４】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２５】
＜第１の実施の形態＞
図１を参照して、本実施の形態に係る冷却装置を含む、ハイブリッド車両全体の制御ブロック図を説明する。なお、本発明は図１に示すハイブリッド車両に限定されない。本発明は、動力源としての、たとえばガソリンエンジン等の内燃機関（以下、エンジンとして説明する）が、車両を走行させる駆動源（走行源）であって、かつ、ジェネレータの駆動源であればよい。さらに、駆動源がエンジンおよびモータジェネレータであって、モータジェネレータの動力により走行可能な車両であればよく（エンジンを停止させても停止させなくても）、走行用のバッテリを搭載した他の態様を有するハイブリッド車両であってもよい（いわゆるシリーズ型やパラレル型等のハイブリッド車両に限定されない）。
【００２６】
このバッテリは、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などであって、その種類は特に限定されるものではない。また、蓄電機構としては、バッテリの代わりにキャパシタでも構わない。以下においては、蓄電機構はバッテリであって、バッテリの種類はリチウムイオン電池であるとして説明する。なお、このリチウムイオン電池は、動作電圧が高く、重量および体積あたりのエネルギー密度が高いため、軽量化・コンパクト化を図ることができ、また、メモリ効果がないという長所を有する。さらに、バッテリの構造についての詳細な説明は後述する。
【００２７】
ハイブリッド車両は、エンジン１２０と、モータジェネレータ（ＭＧ）１４０とを含む。なお、以下においては、説明の便宜上、モータジェネレータ１４０を、モータジェネレータ１４０Ａ（またはＭＧ（２）１４０Ａ）と、モータジェネレータ１４０Ｂ（またはＭＧ（１）１４０Ｂ）と表現するが、ハイブリッド車両の走行状態に応じて、モータジェネレータ１４０Ａがジェネレータとして機能したり、モータジェネレータ１４０Ｂがモータとして機能したりする。このモータジェネレータがジェネレータとして機能する場合に回生制動が行なわれる。モータジェネレータがジェネレータとして機能するときには、車両の運動エネルギーが電気エネルギーに変換されて、車両が減速される。
【００２８】
ハイブリッド車両は、この他に、エンジン１２０やモータジェネレータ１４０で発生した動力を駆動輪１６０に伝達したり、駆動輪１６０の駆動をエンジン１２０やモータジェネレータ１４０に伝達したりする減速機１８０と、エンジン１２０の発生する動力を駆動輪１６０とモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）との２経路に分配する動力分割機構（たとえば、後述する遊星歯車機構）２００と、モータジェネレータ１４０を駆動するための電力を充電する走行用バッテリ２２０と、走行用バッテリ２２０の直流とモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）およびモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）の交流とを変換しながら電流制御を行なうインバータ２４０と、走行用バッテリ２２０の充放電状態（たとえば、ＳＯＣ）を管理制御するバッテリ制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵ（Electronic Control Unit）という）２６０と、エンジン１２０の動作状態を制御するエンジンＥＣＵ２８０と、ハイブリッド車両の状態に応じてモータジェネレータ１４０およびバッテリＥＣＵ２６０、インバータ２４０等を制御するＭＧ＿ＥＣＵ３００と、バッテリＥＣＵ２６０、エンジンＥＣＵ２８０およびＭＧ＿ＥＣＵ３００等を相互に管理制御して、ハイブリッド車両が最も効率よく運行できるようにハイブリッドシステム全体を制御するＨＶ＿ＥＣＵ３２０等を含む。なお、ＳＯＣは、電流積算測定や開放電圧（ＯＣＶ(Open Circuit Voltage)）測定により算出される。
【００２９】
本実施の形態において、走行用バッテリ２２０とインバータ２４０との間には昇圧コンバータ２４２が設けられている。これは、走行用バッテリ２２０の定格電圧が、モータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）やモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）の定格電圧よりも低いので、走行用バッテリ２２０からモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）やモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）に電力を供給するときには、昇圧コンバータ２４２で電力を昇圧する。
【００３０】
なお、図１においては、各ＥＣＵを別構成としているが、２個以上のＥＣＵを統合したＥＣＵとして構成してもよい（たとえば、図１に、点線で示すように、ＭＧ＿ＥＣＵ３００とＨＶ＿ＥＣＵ３２０とを統合したＥＣＵとすることがその一例である）。
【００３１】
動力分割機構２００は、エンジン１２０の動力を、駆動輪１６０とモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）との両方に振り分けるために、遊星歯車機構（プラネタリーギヤ）が使用される。モータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）の回転数を制御することにより、動力分割機構２００は無段変速機としても機能する。エンジン１２０の回転力はキャリア（Ｃ）に入力され、それがサンギヤ（Ｓ）によってモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）に、リングギヤ（Ｒ）によってモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）および出力軸（駆動輪１６０側）に伝えられる。回転中のエンジン１２０を停止させる時には、エンジン１２０が回転しているので、この回転の運動エネルギーをモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）で電気エネルギーに変換して、エンジン１２０の回転数を低下させる。
【００３２】
図１に示すようなハイブリッドシステムを搭載するハイブリッド車両においては、車両の状態について予め定められた条件が成立すると、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、モータジェネレータ１４０のモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）のみによりハイブリッド車両の走行を行なうようにモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）およびエンジンＥＣＵ２８０を介してエンジン１２０を制御する。たとえば、予め定められた条件とは、走行用バッテリ２２０のＳＯＣが予め定められた値以上であるという条件等である。このようにすると、発進時や低速走行時等であってエンジン１２０の効率が悪い場合に、モータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）のみによりハイブリッド車両の走行を行なうことができる。この結果、走行用バッテリ２２０のＳＯＣを低下させることができる（その後の車両停止時に走行用バッテリ２２０を充電することができる）。
【００３３】
また、通常走行時には、たとえば動力分割機構２００によりエンジン１２０の動力を２経路に分け、一方で駆動輪１６０の直接駆動を行ない、他方でモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）を駆動して発電を行なう。この時、発生する電力でモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）を駆動して駆動輪１６０の駆動補助を行なう。また、高速走行時には、さらに走行用バッテリ２２０からの電力をモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）に供給してモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）の出力を増大させて駆動輪１６０に対して駆動力の追加を行なう。一方、減速時には、駆動輪１６０により従動するモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）がジェネレータとして機能して回生発電を行ない、回収した電力を走行用バッテリ２２０に蓄える。なお、走行用バッテリ２２０の充電量が低下し、充電が特に必要な場合には、エンジン１２０の出力を増加してモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）による発電量を増やして走行用バッテリ２２０に対する充電量を増加する。
【００３４】
また、走行用バッテリ２２０の目標ＳＯＣはいつ回生が行なわれてもエネルギーが回収できるように、通常は６０％程度に設定される。また、ＳＯＣの上限値と下限値とは、走行用バッテリ２２０のバッテリの劣化を抑制するために、たとえば、上限値を８０％とし、下限値を３０％として設定され、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、ＭＧ＿ＥＣＵ３００を介してＳＯＣが上限値および下限値を越えないようにモータジェネレータ１４０による発電や回生、モータ出力を制御している。なお、ここで挙げた値は、一例であって特に限定される値ではない。
【００３５】
図２を参照して、動力分割機構２００についてさらに説明する。動力分割機構２００は、サンギヤ（Ｓ）２０２と（以下、単にサンギヤ２０２と記載する）、ピニオンギヤ２０４と、キャリア（Ｃ）２０６（以下、単にキャリア２０６と記載する）と、リングギヤ（Ｒ）２０８（以下、単にリングギヤ２０８と記載する）とを含む遊星歯車から構成される。
【００３６】
ピニオンギヤ２０４は、サンギヤ２０２およびリングギヤ２０８と係合する。キャリア２０６は、ピニオンギヤ２０４が自転可能であるように支持する。サンギヤ２０２はＭＧ（１）１４０Ｂの回転軸に連結される。キャリア２０６はエンジン１２０のクランクシャフトに連結される。リングギヤ２０８はＭＧ（２）１４０Ａの回転軸および減速機１８０に連結される。
【００３７】
エンジン１２０、ＭＧ（１）１４０ＢおよびＭＧ（２）１４０Ａが、遊星歯車からなる動力分割機構２００を介して連結されることで、エンジン１２０、ＭＧ（１）１４０ＢおよびＭＧ（２）１４０Ａの回転数は、共線図において直線で結ばれる関係になる。
【００３８】
図３を参照して、図１の走行用バッテリ２２０について説明する。この走行用バッテリ２２０を構成する電池の種類は、上述のように、リチウムイオン電池である。
【００３９】
図３に示す走行用バッテリ２２０は、たとえば車両の座席や荷室のシート下（フロアパネル上）に設置される。走行用バッテリ２２０は、バッテリパックカバー２２０Ａと、ジャンクションブロック２２０Ｂと、リチウムイオン電池（バッテリパック）２２０Ｃと、電動バッテリ冷却ファン２２０Ｄと、バッテリＥＣＵ２６０とから構成される。
【００４０】
ジャンクションボックス２２０Ｂは、リチウムイオン電池２２０Ｃと、ＤＣ／ＤＣコンバータやインバータを介してモータジェネレータなどと接続する配線の接続部であって、その内部には電線の接続のみならず、分岐などの機能を有する場合もある。
【００４１】
リチウムイオン電池２２０Ｃは、一般的には、正極にコバルト系リチウム、ニッケル系リチウム、マンガン酸リチウムのようなリチウムを含む化合物を、負極にリチウムを含まない炭素材料を、電解液にリチウム塩を有機溶媒に溶かしたものを用い、リチウムをイオンとして使用する。特に、正極にニッケル系リチウムを用いたものは、高温下での長寿命化を図ることができるとともに、電解液と電解界面での劣化反応を抑制することで低温下での高出力化および長寿命化を図ることも可能である。このようなリチウムイオン電池２２０Ｃは、動作電圧が高く、重量および体積あたりのエネルギー密度が高いため、軽量化・コンパクト化を図ることが容易である。
【００４２】
電動バッテリ冷却ファン２２０Ｄは、リチウムイオン電池２２０Ｃの高温時に、リチウムイオン電池２２０Ｃを冷却する。リチウムイオン電池２２０Ｃは、常温付近で最も高い性能を発揮する。このため、電池温度センサにより測定された温度が予め定められたしきい値よりも高いと、電池性能を確保するため、電動モータの回転数を制御することにより能力を変更できる電動バッテリ冷却ファン２２０Ｄにより車室内外の空気を冷却媒体として、リチウムイオン電池２２０Ｃを冷却する。本実施の形態においては、車室外の空気を冷却媒体として、リチウムイオン電池２２０Ｃを冷却する（第２の実施の形態および第３の実施の形態においては、車室内の空気を冷却媒体として、リチウムイオン電池２２０Ｃを冷却する）。
【００４３】
バッテリＥＣＵ２６０は、リチウムイオン電池２２０Ｃの充放電管理および異常処理を行なう。リチウムイオン電池２２０のＳＯＣを適切な値にするために、ＳＯＣ管理制御、ＳＯＣ均等化管理制御、電池温度制御を実行する。
【００４４】
ＳＯＣ管理制御は、リチウムイオン電池２２０ＣのＳＯＣを車両の走行状態に応じて管理する。たとえば、回生制動時にモータジェネレータにより発電された電力を充電できるように（すわわち満充電状態にならないように）ＳＯＣを管理する。
【００４５】
ＳＯＣ均等化管理制御は、複数の単電池（バッテリセル）を１組のバッテリパックとして使用する場合、各バッテリセルのＳＯＣを均等化して、集合電池としてのバッテリパックのＳＯＣの使用幅を最大限にして、蓄電量を有効に使用する。このため、各バッテリセルのＳＯＣにばらつきができると、最もＳＯＣの低いバッテリセルに合わせて他のバッテリセルを放電させて均等化を行なう。
【００４６】
電池温度制御は、リチウムイオン電池２２０Ｃが常温付近で最も高い性能を発揮するため、リチウムイオン電池２２０Ｃの温度が上昇すると、電動バッテリ冷却ファン２２０Ｄを用いて電池温度を最適な温度まで冷却する。
【００４７】
図４に、リチウムイオン電池２２０Ｃの内部構造を示す。図４に示すように、このリチウムイオン電池２２０Ｃは、１セルの出力電圧が約３〜４Ｖのバッテリセルを複数セル直列に接続したものである。なお、バッテリセルの形状は各型に限定されるものではなく、円筒型であっても、他の形状であっても構わない。さらに、バッテリパックを構成するバッテリセルの数も限定されない。
【００４８】
図５に、図４のリチウムイオン電池２２０Ｃにおける４個のバッテリセルから構成されるバッテリモジュール４００の内部構造を示す。なお、バッテリモジュールは４個のバッテリセルで構成されることに限定されない。図５に示すように、バッテリモジュール４００は、たとえば、バッテリセル４１０，４２０，４３０，４４０の４個のバッテリセルを直列に接続して構成される。なお、本発明は、バッテリモジュールを構成するバッテリセルの個数は１個であってもよいし、このように４個または４個以外の複数であってもよい。これは、バッテリパックを構成するバッテリセルの数、バッテリパックを構成する列数と１列あたりのセル数等により変更される。
【００４９】
バッテリセル４１０，４２０，４３０，４４０の上面には、正極または負極の端子４１２，４１４，４２２，４２４，４３２，４３４，４４２，４４４が設けられ、この端子を用いて、４個のバッテリセルが直列に接続される。
【００５０】
また、バッテリセル４１０，４２０，４３０，４４０の上面には、安全弁４１６，４２６，４３６，４４６が設けられる。このような安全弁４１６，４２６，４３６，４４６は、リチウムイオン電池が異常な状態で使用されたときに内部に発生したガスを排出する。たとえば、電池が異常な状態になると（大電流で放電したり、あるいは過充電したりすると）、電池の内部でガスが発生して、電池の内圧が異常に高くなることがある。この状態になると、安全弁を開弁してガスを排出し、内圧で電池ケースが破壊されるのを防止している。なお、以下の説明においては、安全弁４１６を、安全弁の代表例として記載する場合がある。
【００５１】
さらに、走行用バッテリ２２０のバッテリパック温度を測定する温度センサが、たとえば、走行用バッテリ２２０の最も温度環境の好ましくない位置（たとえば、冷却風の流れが悪い位置、および／または、冷却風の温度が高い位置）に設けられる。
【００５２】
図６に、本実施の形態に係る走行用バッテリの冷却装置の全体構成図を示す。なお、この図６は、車両を上方から見た図であって、冷却空気を車両の幅方向に流通させる状態を示しているが、本発明は、このような冷却空気の流通状態に限定されない。たとえば、車両の高さ方向に（上から下へのダウンフロー、下から上へのアップフロー）、冷却空気を車両の流通させるものであっても構わない。
【００５３】
図６に示すように、この冷却装置は、車両の外板（ボディ）１００２に設けられた外気取入口１０００と、外気取入口１０００と電動バッテリ冷却ファン２２０Ｄの吸込口とを接続するとともに車両の外板１００２を貫通する取入ダクト１０１０とを含む。電動バッテリ冷却ファン２２０Ｄの排出口には、この排出口と走行用バッテリ２２０の冷却空気取入口とを接続するダクト１０３０が設けられる。
【００５４】
走行用バッテリ２２０の筐体内部には、入口側チャンバー１０４０と、出口側チャンバー１０５０とが設けられる。入口側チャンバー１０４０はダクト１０３０に接続されている。この入口側チャンバー１０４０から出口側チャンバー１０５０に向けて（すなわち、車両の幅方向に）冷却空気（外気）が流通される。出口側チャンバー１０５０はダクト１０７０および排出ダクト１０９０に接続されている。排出ダクト１０９０は、車両の外板（ボディ）１００３を貫通して、車両の外板１００３に設けられた排出口１１００に接続されている。
【００５５】
さらに、バッテリセルが並列に並べられているので（図４および図５参照）、安全弁の上部に直線状のガス排出ダクト１０５０Ａ、１０５０Ｂ、１０５０Ｃ、１０５０Ｄが設けられている。ガス排出ダクト１０５０Ａ、１０５０Ｂ、１０５０Ｃ、１０５０Ｄの安全弁に対応する部分には、安全弁に対向するように穴部を有する。
【００５６】
本実施の形態においては、この走行用バッテリ２２０を構成するバッテリモジュールは、図４に例示した構造を有するので、４列のガス排出ダクト１０５０Ａ、１０５０Ｂ、１０５０Ｃ、１０５０Ｄが設けられることとする。なお、バッテリパックを構成するバッテリセルの数、バッテリパックを構成する列数と１列あたりのセル数等は適宜変更されるため、ガス排出ダクトの数は４本に限定されない。
【００５７】
これらの４本のガス排出ダクト１０５０Ａ、１０５０Ｂ、１０５０Ｃ、１０５０Ｄが、１本の集合ダクト１０５０Ｅに連結されて、この集合ダクト１０５０Ｅが合流部１０８０において、冷却空気のダクト１０７０に連結されている点が、本実施の形態に係る冷却装置の特徴である。
【００５８】
すなわち、本実施の形態においては、外気導入されて（内気循環でもかまわない）、走行用バッテリ２２０（バッテリパック）を冷却した冷却風が車室外に排出されるダクトの途中に、各バッテリセルの上部に設けられた安全弁から排出されるガスを流通させるガス排出ダクトを連結した。なお、図６における矢印は、冷却空気の流れおよび安全弁から排出されたガスの流れを示す。
【００５９】
冷却装置をこのように構成することにより、冷却装置は以下のように動作する。電動バッテリ冷却ファン（ブロア）２２０Ｄが常時作動させておくと、合流部１０８０で、冷却空気のダクト１０７０と集合ダクト１０５０Ｅとが連結されているため、合流部１０８０以降の排出ダクト１０９０において負圧が生じる。この負圧により、安全弁が開いてガスが排出されていると、この負圧により、安全弁から排出されたガスが排出ダクト１０９０を通じて、冷却空気の排気とともに車外に排出される。なお、ガス排出圧に基づいて、合流部１０８０以降の排出ダクト１０９０において生じる負圧が算出され、その負圧が生じるように電動バッテリ冷却ファン２２０Ｄの仕様（風量、静圧等）やモータの作動回転数が決定される。
【００６０】
以上のようにして、本実施の形態に係る冷却装置によると、
（１）ボディを貫通するダクトを冷却空気排出用とガス排出用とで共用でき、
（２）電動冷却ファンを作動させることにより、バッテリセルの安全弁から排出されるガス排出圧以上の負圧で、ガスを強制的に車外に排出でき、
（３）冷却空気排出用とガス排出用とで共用しない場合に比較して、安全弁から排出されたガス排出用のダクトの長さを短くすることができる。
【００６１】
なお、電動バッテリ冷却ファン２２０Ｄが常時作動させておくのではなく、バッテリパックの冷却が必要な場合、または、安全弁からガスが排出された場合にのみ、電動バッテリ冷却ファン２２０Ｄが作動させるようにしても構わない。
【００６２】
＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００６３】
本実施の形態に係る冷却装置は、第１の実施の形態と異なる全体構成を有する。さらに、この冷却装置はバッテリＥＣＵ２６０により制御される。
【００６４】
本実施の形態においては、車室内の温度調整された空気を用いて走行用バッテリ２２０（バッテリパック）が冷却される。安全弁からガスが排出されているときには、冷却空気の排気を全て車室外に排出する。一方、安全弁からガスが排出されていないときには、冷却空気の排気を、バッテリパックを最高の効率で冷却できるように、冷却空気の排気を、車室外に排出する比率と車内に戻す比率とを調整する。このような外気排出と排気循環との排出比率を調整することが可能な排出制御弁２０２０が、排出ダクト１０９０に設けられている。
【００６５】
なお、本実施の形態において、上述の図１−図５に示した構成については同じであるためここでの詳細な説明は繰り返さない。
【００６６】
図７に、本実施の形態に係る走行用バッテリの冷却装置の全体構成図を示す。なお、この図７に示す全体構成図の中で、前述の図６と同じ構成については同じ参照符号を付してある。それらの作用も同じである。したがって、それらについての詳細な説明なここでは繰り返さない。
【００６７】
図７に示すように、本実施の形態に係る冷却装置は、車室内の温度調整された空気を、電動バッテリ冷却ファン２２０Ｄで吸い込んで、バッテリパックに流通させる。図７に示すように、本実施の形態においては、電動バッテリ冷却ファン２２０Ｄをバッテリパックの出口側チャンバー１０５０よりも排出ダクト１０９０側に設けている（いわゆる吸い込み型であって、第１の実施の形態における構成はいわゆる押し込み型）。しかしながら、本実施の形態においても第１の実施の形態と同様に、電動バッテリ冷却ファン２２０Ｄをバッテリパックの入口側チャンバー１０４０よりも取入ダクト１０１０側に設けているようにしても（押し込み型であっても）構わない。
【００６８】
図７に示すように、車室内には吸込口２０００が設けられる。吸込口２０００は、たとえば、リアガラスの下方部位に位置するリアパッケージトレイ（通常、オーディオのスピーカー等が設置される部材）に開口している。
【００６９】
なお、車室内はエアコンにより空気の温度が調整されており、このエアコンにおいて外気導入が選択されている場合には、車室内の空気には外気が含まれるので、吸込口２０００から吸い込まれる車室内の空気には、外気が含まれるということも言える。
【００７０】
合流部１０８０と排出ダクト１０９０との間に電動バッテリ冷却ファン２２０Ｄが設けられる。さらに、排出ダクト１０９０は、第１の実施の形態のように、車両の外板（ボディ）１００３を貫通して、車両の外板１００３に設けられた排出口１１００に接続されているだけではない。排出ダクト１０９０と排出口１１００との間には、内気循環ダクト２０１０に流れる空気量と外気排出ダクト２０３０に流れる空気量との比率を制御することが可能な排出制御弁２０２０が設けられる。この排出弁は、バッテリＥＣＵ２６０からの制御信号により、電動バッテリ冷却ファン２２０Ｄから排出された空気（ガスを含む場合もある）を、外気排出と内気循環との比率を０：１００〜１００：０まで、調整することができる。なお、内気循環ダクト２０１０の末端は、車室内に開口されていたり、エアコンの内気循環部に連結されていたりする。
【００７１】
図８を参照して、本実施の形態に係る走行用バッテリの冷却装置の制御ブロックについて説明する。
【００７２】
バッテリＥＣＵ２６０には、走行用バッテリ２２０からバッテリ温度ＴＢを示す信号や、安全弁からガスが排出されたことを示す信号（ガス検出センサにより安全弁から排出されたガスを検出されるとＯＮになる信号）が入力される。さらに、バッテリＥＣＵ２６０には、外気温ＴＯＵＴを示す信号や車室内温度ＴＩＮを示す信号が入力される。さらに、、排出ダクト１０９０における冷却後の冷却空気の温度や、エアコンの設定温度を示す信号が入力されるようにしても構わない。
【００７３】
バッテリＥＣＵは、後述するプログラムを実行して、電動バッテリ冷却ファン２２０Ｄ、排出制御弁２０２０とを制御する。
【００７４】
本実施の形態に係る冷却装置の制御装置は、デジタル回路やアナログ回路の構成を主体としたハードウェアでも、バッテリＥＣＵ２６０に含まれるＣＰＵ（Central Processing Unit)およびメモリとメモリから読み出されてＣＰＵで実行されるプログラムとを主体としたソフトウェアでも実現することが可能である。一般的に、ハードウェアで実現した場合には動作速度の点で有利で、ソフトウェアで実現した場合には設計変更の点で有利であると言われている。以下においては、ソフトウェアとして制御装置を実現した場合を説明する。
【００７５】
図９を参照して、本実施の形態に係る冷却装置の制御装置であるバッテリＥＣＵ２６０で実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、このプログラムは、予め定められたサイクルタイムで繰り返し実行される。
【００７６】
ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１０００にて、バッテリＥＣＵ２６０は、走行用バッテリ２２０を監視する。このときの監視項目の一例としては、リチウムイオン電池の劣化状態、ＳＯＣの低下状態、ＳＯＣが制御下限値以下であるにも関わらず放電した状態、バッテリフューズの状態、許容値以上に大きな充放電電流値を検出した状態、監視ユニット自体（ここではバッテリＥＣＵ２６０を含み得る）が異常な状態、ＳＯＣが制御上限値を超えた状態、安全弁からガスが排出された状態等である。
【００７７】
Ｓ１０１０にて、バッテリＥＣＵ２６０は、安全弁からガスが排出されたことを検出したか否かを判断する。安全弁からガスが排出されたことを検出すると（Ｓ１０１０にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１０１０にてＮＯ）、処理はＳ１０４０へ移される。
【００７８】
Ｓ１０２０にて、バッテリＥＣＵ２６０は、電動バッテリ冷却ファン２２０Ｄを駆動する。バッテリＥＣＵ２６０は、ファン駆動指令信号を、電動バッテリ冷却ファン２２０Ｄのモータに出力する。なお、電動バッテリ冷却ファン２２０Ｄのモータの回転数を上昇させると、電動バッテリ冷却ファン２２０Ｄの発生風量および発生風圧（静圧）は上昇するものとする。このとき、安全弁から排出されたガスが十分に排出ダクト１０９０に到達できるように、電動バッテリ冷却ファン２２０Ｄのモータ回転数（発生負圧）が決定されている。
【００７９】
Ｓ１０３０にて、バッテリＥＣＵ２６０は、排気を１００％外気へ排出する指令信号を排出制御弁２０２０に出力する。これにより、バッテリセルの安全弁からガスが排出された場合には、走行用バッテリ２２０（バッテリパック）が空気により冷却されているか否かに関わらず、安全弁から排出されたガスが完全に外気へ排出される。その後、この処理は終了する。
【００８０】
Ｓ１０４０にて、バッテリＥＣＵ２６０は、走行用バッテリ２２０の温度ＴＢを検出する。Ｓ１０５０にて、バッテリＥＣＵ２６０は、走行用バッテリ２２０の温度ＴＢに基づいて、走行用バッテリ２２０の冷却が必要であるか否かを判断する。たとえば、バッテリ温度ＴＢがしきい値以上であると、走行用バッテリ２２０の冷却が必要であると判断される。走行用バッテリ２２０の冷却が必要であると判断されると（Ｓ１０５０にてＹＥＳ）、処理はＳ１０６０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１０５０にてＮＯ）、この処理は終了する。
【００８１】
Ｓ１０６０にて、バッテリＥＣＵ２６０は、車室内温度ＴＩＮを示す信号や外気温ＴＯＵＴを示す信号を検出する。さらに、排出ダクト１０９０における冷却後の冷却空気の温度やエアコンの設定温度を検出するようにしても構わない。Ｓ１０７０にて、バッテリＥＣＵ２６０は、電動バッテリ冷却ファン２２０Ｄを駆動する。バッテリＥＣＵ２６０は、ファン駆動指令信号を、電動バッテリ冷却ファン２２０Ｄのモータに出力する。なお、このとき、バッテリ温度ＴＢに基づいて（さらにこれに加えて、外気温ＴＯＵＴを示す信号や車室内温度ＴＩＮやエアコンの設定温度を考慮して）、電動バッテリ冷却ファン２２０Ｄのモータ回転数（発生風量）が決定されている。たとえば、バッテリ温度ＴＢが高く、車室内温度ＴＩＮも高い時には、多くの風量で走行用バッテリ２２０を冷却する必要があるので、発生風量が多くなるように高い回転数で作動するようにモータへ指令信号が出力される。逆に、バッテリ温度ＴＢが高く、車室内温度ＴＩＮは低い時には、少ない風量で走行用バッテリ２２０を十分に冷却できるので、発生風量が少なくなるように低い回転数で作動するようにモータへ指令信号が出力される。なお、これらの、走行用バッテリ２２０のモータ回転数制御は一例であって、本発明がこれらに限定されるものではない。
【００８２】
Ｓ１０８０にて、バッテリＥＣＵ２６０は、バッテリ温度ＴＢ、車室内温度ＴＩＮ、外気温ＴＯＵＴ（排出ダクト１０９０における冷却後の冷却空気の温度やエアコン設定温度を加えても構わない）に基づいて、最適な冷却効率を実現する排出制御弁２０２０の内外気排出割合を決定する。たとえば、ＴＢ＞ＴＯＵＴ＞ＴＩＮの場合には、できるだけ内気循環側に冷却空気が流れるように排出割合を決定して、ＴＢ＞ＴＩＮ＞ＴＯＵＴの場合には、できるだけ外気排出側に冷却空気が流れるように排出割合を決定する（このとき、エアコンは外気導入されていると仮定する）。なお、これらの、排出制御弁２０２０の内外気排出割合は一例であって、本発明がこれらに限定されるものではない。さらに、走行用バッテリ２２０を暖める場合であっても、この排出制御弁２０２０の内外気排出割合を決定して、最適な暖機効率を実現することも可能である。
【００８３】
Ｓ１０９０にて、バッテリＥＣＵ２６０は、排気を０％〜１００％で外気へ排出する信号を排出制御弁２０２０に出力する。
【００８４】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る冷却装置の制御装置（ＥＣＵ）により制御される走行用バッテリ２２０を搭載したハイブリッド車両の動作について説明する。
【００８５】
［バッテリセルからガスが発生しておらずバッテリ温度が高い時］
走行用バッテリ２２０を監視していて（Ｓ１０００）、バッテリセルの安全弁からガスが排出されていないときには（Ｓ１０１０にてＮＯ）、バッテリ温度ＴＢが検出される（Ｓ１０４０）。このバッテリ温度ＴＢがしきい値以上に高いと走行用バッテリ２２０の冷却が必要であると判断されて（Ｓ１０５０にてＹＥＳ）、車室内の温度調整された（すなわち、夏期であればＴＩＮ＜ＴＯＵＴ）空気により、バッテリパックが冷却される（Ｓ１０７０）。
【００８６】
外気温ＴＯＵＴ、車室内温度ＴＩＮに基づいて、最適な冷却効率を実現する排出制御弁２０２０の内外気排出割合が決定される（Ｓ１０８０）。夏期のエアコン使用時には、ＴＢ＞ＴＯＵＴ＞ＴＩＮである場合が多いので、できるだけ内気循環側に冷却空気が流れるように排出割合が決定されて、排出制御弁２０２０が制御される（Ｓ１０９０）。
【００８７】
このようにすると、エアコンで温度調整された車室内空気を導入して走行用バッテリ２２０（バッテリパック）を効率的に冷却することができる。さらに、一旦、走行用バッテリ２２０を冷却した空気であっても、車室内温度ＴＩＮやバッテリ温度ＴＢに基づいて再循環しても効率的に走行用バッテリ２２０を冷却できる場合には、排出制御弁２０２０で外気に排出するのではなく車室内に戻すことにより、温度調整を効率的に行なうことができ、究極的には走行用バッテリを効率的に冷却できる。
【００８８】
［バッテリセルからガスが発生した時］
走行用バッテリ２２０を監視していて（Ｓ１０００）、バッテリセルの安全弁からガスが排出されると（Ｓ１０１０にてＹＥＳ）、電動バッテリ冷却ファン２２０Ｄが駆動されるとともに（Ｓ１０２０）、排気を１００％外気へ排出するように排出制御弁２０２０が制御される（Ｓ１０３０）。
【００８９】
このようにすると、車室内空気を導入して走行用バッテリ２２０（バッテリパック）を冷却する冷却装置において、バッテリセルからガスが排出されても、確実に車外に排出することができる。
【００９０】
以上のようにして、本実施の形態に係る冷却装置（制御装置を含む）によると、
（４）バッテリセルの安全弁からガスが排出された場合にガス電動冷却ファンを作動させることにより、バッテリセルの安全弁から排出されるガスを強制的に車外に排出でき、
（５）エアコンにより温度調整された（外気よりも温度の低い）車室内の空気を、バッテリパックの冷却に使用することができ、効率的にバッテリパックを冷却できる。
【００９１】
なお、図９のフローチャートにおいて、Ｓ１０２０とＳ１０３０とは逆の順で（先にＳ１０３０で後でＳ１０２０で）処理するようにしても構わない。
【００９２】
また、図７のＳ１０８０の処理およびＳ１０９０の処理において、バッテリセルからガスが発生している場合には、Ｓ１０３０の処理がＳ１０８０の処理およびＳ１０９０の処理よりも優先される。
【００９３】
＜第３の実施の形態＞
以下、本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００９４】
本実施の形態に係る冷却装置は、第２の実施の形態に係る冷却装置の変形例である。なお、本実施の形態において、上述の図１−図５に示した構成については同じであるためここでの詳細な説明は繰り返さない。
【００９５】
図８に、本実施の形態に係る走行用バッテリの冷却装置の全体構成図を示す。なお、この図８に示す全体構成図の中で、前述の図６、図７と同じ構成については同じ参照符号を付してある。それらの作用も同じである。したがって、それらについての詳細な説明なここでは繰り返さない。
【００９６】
図８に示すように、本実施の形態に係る冷却装置は、合流部３０８０が電動バッテリ冷却ファン２２０Ｄの下流側が設けられる。図７に示した第２の実施の形態においては、合流部１０８０が電動バッテリ冷却ファン２２０Ｄの上流側が設けられていた。
【００９７】
このようにすると、ガスが電動バッテリ冷却ファン２２０Ｄを通過することがないので、ガスの成分（腐食成分等）による、電動バッテリ冷却ファン２２０Ｄへの影響を回避できる。なお、第２の実施の形態のように、合流部１０８０を電動バッテリ冷却ファン２２０Ｄの上流側に設けると、集合ダクト１０５０Ｅから合流部１０８０までのダクトを短くできるという効果を奏する。
【００９８】
以上のようにして、本発明の第１〜第３の実施の形態に係る冷却装置によると、走行用バッテリからのガスの発生があっても、確実に車外に放出することができ、かつ、効率的に走行用バッテリを冷却できる、冷却装置を提供することができる。
【００９９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る制御装置を含む、ハイブリッド車両全体の制御ブロック図である。
【図２】動力分割機構を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る走行用バッテリの全体斜視図である。
【図４】リチウムイオン電池から構成されるバッテリパックの全体斜視図である。
【図５】図５の部分拡大図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る走行用バッテリの冷却装置の全体構成図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る走行用バッテリの冷却装置の全体構成図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る走行用バッテリの冷却装置の制御ブロック図である。
【図９】図８のバッテリＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る走行用バッテリの冷却装置の全体構成図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１２０  エンジン、１４０  モータジェネレータ、１６０  駆動輪、１８０  減速機、２００  動力分割機構、２２０  走行用バッテリ、２４０  インバータ、２４２  昇圧コンバータ、２６０  バッテリＥＣＵ、２８０  エンジンＥＣＵ、３００  ＭＧ＿ＥＣＵ、３２０  ＨＶ＿ＥＣＵ、２２０Ａ  バッテリパックカバー、２２０Ｂ  ジャンクションブロック、２２０Ｃ  リチウムイオン電池、２２０Ｄ  電動バッテリ冷却ファン。
【図１】
2008235171.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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