(57)【要約】【課題】バッテリ温度管理装置のエネルギ消費量を抑制する。【解決手段】バッテリケース３及び還流ダクト６からなる循環経路を閉回路として冷却用空気を循環させる。これにより、冷却器４で必要とする冷却能力はバッテリ２での発熱量相当でよい。したがって、バッテリ温度管理装置１のエネルギ消費量が増大することを抑制しながら、バッテリ２を確実に冷却することができる。また、バッテリ２と熱交換を終えた空気の温度より車室外空気の温度が引く場合には、車室外空気を用いてバッテリ２を冷却する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されたバッテリ（２）と流体とを熱交換させることにより前記バッテリ（２）の温度を管理するバッテリ温度管理装置であって、
前記バッテリ（２）に流体を循環させるポンプ手段（５）と、
前記バッテリ（２）に供給する流体の温度を調節する温度調節手段（４）と、
前記バッテリ（２）と熱交換を終えた流体を前記温度調節手段（４）の流体入口側に戻す還流ダクト手段（６）とを備えることを特徴とするバッテリ温度管理装置。
【請求項２】
前記流体として空気が用いられ、
前記流体の循環経路途中には、前記循環経路外から流体を前記循環経路に取り込むため取込口（１１）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ温度管理装置。
【請求項３】
前記取込口（１１）は、車室外と連通していることを特徴とする請求項２に記載のバッテリ温度管理装置。
【請求項４】
前記取込口（１１）から車室外空気を取り込んで前記バッテリ（２）に供給する場合と前記取込口（１１）を閉じて前記循環経路を閉回路として空気を循環させる場合とを切り替える切替手段（１３）を有することを特徴とするバッテリ温度管理装置。
【請求項５】
前記バッテリ（２）を冷却する場合には、前記バッテリ（２）と熱交換を終えた空気の温度と車室外空気の温度とを比較し、温度が低い方の空気を前記バッテリ（２）に供給することを特徴とする請求項４に記載のバッテリ温度管理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載されたバッテリの温度を管理するバッテリ温度管理装置に関するもので、走行用の駆動源として内燃機関と電動モータとを備えるハイブリッド自動車に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用空調装置から車室内に吹き出す空気の一部をバッテリに吹き付けることによりバッテリの温度を調節していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１６２８６７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、現在、実用化されているハイブリッド自動車用のバッテリは、その温度を約４０℃に保持することが望ましく、電池温度が４０℃を超えると、寿命が低下してしまう。
【０００５】
一方、ハイブリッド自動車の走行能力を向上させには、電動モータの出力を増大させる必要があるが、電動モータの出力を増大させると、これに呼応してバッテリの発熱量が増大してしまう。
【０００６】
そして、このバッテリの発熱量増大といった問題に対しては、バッテリに吹き付ける空気の温度を低下させる、又はバッテリに吹き付ける空気の風量を増大させる等の手段が考えられる。
【０００７】
しかし、特許文献１において、バッテリに吹き付ける空気の温度を低下させるには、車室内に吹き出す空気の温度を低下させるを必要があるので、車室内の空調感を悪化させる可能性がある。また、バッテリに吹き付ける空気の風量を増大させると、送風騒音が増大してしまう。
【０００８】
これに対して、バッテリ冷却専用の冷却器を設けるとともに、車室内から取り込んだ空気をこの冷却器にて冷却してバッテリを冷却するといった方法が考えられるが、この方法では、後述するように、バッテリの発熱量より大きな冷凍能力を必要とするので、バッテリ冷却専用の冷却器を稼動させるに必要な動力が増大してしまう。
【０００９】
本発明は、上記点に鑑み、第１には、従来と異なる新規なバッテリ温度管理装置を提供し、第２には、バッテリ温度管理装置のエネルギ消費量を抑制することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、車両に搭載されたバッテリ（２）と流体とを熱交換させることによりバッテリ（２）の温度を管理するバッテリ温度管理装置であって、バッテリ（２）に流体を循環させるポンプ手段（５）と、バッテリ（２）に供給する流体の温度を調節する温度調節手段（４）と、バッテリ（２）と熱交換を終えた流体を温度調節手段（４）の流体入口側に戻す還流ダクト手段（６）とを備えることを特徴とする。
【００１１】
これにより、流体の循環経路を閉回路とすることができるので、温度調節手段（４）で必要とする能力はバッテリ（２）で必要とする分でよい。したがって、バッテリ温度管理装置のエネルギ消費量が増大することを抑制しながら、バッテリ（２）の温度を適正温度とすることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、流体として空気が用いられ、流体の循環経路途中には、循環経路外から流体を循環経路に取り込むため取込口（１１）が設けられていることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、取込口（１１）は、車室外と連通していることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、取込口（１１）から車室外空気を取り込んでバッテリ（２）に供給する場合と取込口（１１）を閉じて循環経路を閉回路として空気を循環させる場合とを切り替える切替手段（１３）を有することを特徴とするものである。
【００１５】
請求項５に記載の発明では、バッテリ（２）を冷却する場合には、バッテリ（２）と熱交換を終えた空気の温度と車室外空気の温度とを比較し、温度が低い方の空気をバッテリ（２）に供給することを特徴とする。
【００１６】
これにより、バッテリ温度管理装置のエネルギ消費量が増大することを抑制しながら、バッテリ（２）を確実に冷却することができる。
【００１７】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本実施形態に係るバッテリ温度管理装置の模式図であり、図１中、一点鎖線で囲まれた機器がバッテリ温度管理装置１であり、二点差線で囲まれた部位が車両用空調装置２０である。
【００１９】
バッテリ温度管理装置１は、走行用電動モータに電力を供給するバッテリ２、バッテリ２を収納するバッテリケース３、バッテリケース３内のうちバッテリ２より空気流れ上流側に配置された冷却器４、バッテリ冷却用空気をバッテリ２に循環させるポンプ手段をなす送風機５、バッテリ２と熱交換を終えた空気を冷却器４の空気流れ上流側に戻す還流ダクト６等からなるものである。
【００２０】
また、冷却器４は、低圧冷媒を蒸発させることにより吸熱能力（冷凍能力）を発生させる蒸気圧縮式冷凍機の低圧側熱交換器であり、本実施形態では、車両用空調装置２０用の圧縮機２１で圧縮された冷媒を減圧器７にて減圧した後、冷却器４に導いて蒸発させ、吸熱した熱を車両用空調装置２０用の放熱器２２にて車室外空気（大気）中に放熱する。
【００２１】
なお、本実施形態では、減圧器７として開度が固定されたキャピラリーチューブやオリフィス等の固定絞りを採用しているが、温度式膨脹弁等のように、冷却器４出口側の冷媒過熱度が所定値となるように絞り開度を可変制御するものであってもよい。
【００２２】
電磁弁８は車両用空調装置２０から冷却器４に供給される冷媒の通路の連通状態を制御するバルブであり、第１温度センサ９は冷却器４を通過直後の空気温度、つまり冷却器４の温度を検出する温度検出手段であり、第２温度センサ１０はバッテリ２と熱交換を終えた空気の温度を検出する温度検出手段である。
【００２３】
また、外気導入口１１は、バッテリ冷却用空気の循環経路、つまりバッテリケース３に車出外空気を導入する取込口であり、排出口１２はバッテリ２と熱交換を終えた空気を車室外（本実施形態では、トランクルーム）に排出するための開口部である。
【００２４】
冷却空気切替ドア１３は、外気導入口１１から車室外空気を取り込んでバッテリ２に供給する場合と外気導入口１１を閉じてバッテリケース３及び還流ダクト６からなる循環経路を閉回路として空気を循環させる場合とを切り替える切替手段であり、排出ドア１４は排出口１２を開閉して、バッテリ２と熱交換を終えた空気を車室外に排出する場合とバッテリ２と熱交換を終えた空気を送風機５の吸入側に戻す場合とを切り替えるものである。
【００２５】
そして、第１、２温度センサ９、１０の検出温度は電子制御装置に入力されており、送風機５、電磁弁８、冷却空気切替ドア１３及び排出ドア１４の作動は電子制御装置により制御されている。
【００２６】
なお、蒸発器２３は、空調ケーシング２４内に配置されて車室内に吹き出す空気を冷却する蒸気圧縮式冷凍機の低圧側熱交換器であり、ヒータ２５はエンジン等の車両で発生する廃熱を熱源として車室内に吹き出す空気を加熱するものである。
【００２７】
また、エアミックスドア２６はヒータ２５を迂回して流れる冷風とヒータ２５を通過する温風との風量割合を調節して室内に吹き出す空気の温度を調節するもので、送風機２７は室内に吹き出す空気を送風するものである。
【００２８】
減圧器２８は蒸発器２３に流入する冷媒を減圧するもので、本実施形態では、蒸発器２３出口側の冷媒過熱度が所定値となるように絞り開度を可変制御する温度式膨脹弁を採用している。電磁弁２９は蒸発器２３に供給する冷媒の通路の連通状態を制御するバルブである。
【００２９】
なお、本実施形態では、車両用空調措置２０は車両前方側に搭載され、バッテリ温度管理装置１は後席側に搭載されており、圧縮機２１は走行用電動モータとは別の電動モータにより駆動されている。
【００３０】
次に、本実施形態に係るバッテリ温度管理装置の特徴的作動をバッテリ２を冷却する場合を例に述べる。
【００３１】
１．再循環冷却モード（図１参照）
この冷却モードは、第２温度センサ１０の検出温度、つまりバッテリ２と熱交換を終えた空気の温度が車室外空気温度より低い場合に実行されるものである。
【００３２】
具体的には、冷却空気切替ドア１３にて外気導入口１１を閉じ、かつ、排出ドア１４にて排出口１２を閉じてバッテリケース３及び還流ダクト６からなる循環経路を閉回路として空気を循環させるとともに、電磁弁８を開いて冷却器４で冷凍能力を発生させる。
【００３３】
なお、電磁弁８の開度（本実施形態では、ＯＮ−ＯＦＦのデューティ比）及び送風機５は、第１温度センサ９の検出温度、つまり冷却器４を通過直後の空気温度がバッテリ２を所定温度（例えば、４０℃）に保持する必要な温度であって、最悪、フロスト現象が発生しない温度以上となるように制御される。
【００３４】
また、図示しない電子制御装置によて必要な冷却風温度を計算し、平均温度が前記所定温度となるように制御してもよい。
【００３５】
２．外気循環冷却モード（図２参照）
この冷却モードは、第２温度センサ１０の検出温度が車室外空気温度より以上の場合に実行されるものである。
【００３６】
具体的には、冷却空気切替ドア１３にて外気導入口１１を開き、かつ、排出ドア１４にて排出口１２を開いて外気導入口１１から車室外空気を取り込んでバッテリ２に供給し、バッテリ２と熱交換を終えた空気を車室外に排出する。
【００３７】
なお、電磁弁８の開度、つまり冷却器４の冷却能力は、バッテリ２の発熱量を考量して決定される。すなわち、車出外空気の温度にて十分にバッテリ２を冷却することができるときは電磁弁８を閉じ、車出外空気の温度にてバッテリ２を十分に冷却できないときは、バッテリ２の発熱量に応じて電磁弁８の開度を制御する。
【００３８】
因みに、本実施形態では、バッテリ２から放電される電流とバッテリ２の内部抵抗とからバッテリ２の発熱量を推定する。
【００３９】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００４０】
例えば、バッテリの発熱量が５００Ｗのバッテリ２の温度を４０℃に維持するために１５℃の空気が１５０ｍ３／ｈ必要とする場合において、温度が３０℃、相対湿度が４０％の空気を１５０ｍ３／ｈ車室内空気から吸い込んで１５℃まで冷却するに必要な冷却能力は約７００Ｗである。
【００４１】
したがって、室内空気を吸い込み、その吸い込んだ空気を冷却してバッテリ２に供給する方法では、５００Ｗの発熱量を冷却するのに７００Ｗの冷却能力を必要とする（図３参照）。
【００４２】
これに対して、本実施形態の再循環冷却モードでは、バッテリケース３及び還流ダクト６からなる循環経路を閉回路として空気を循環させるので、温度調節手段をなす冷却器４で必要とする冷却能力は５００Ｗでよい。したがって、バッテリ温度管理装置１のエネルギ消費量が増大することを抑制しながら、バッテリ２を確実に冷却することができる。
【００４３】
また、本実施形態では、バッテリケース３及び還流ダクト６からなる循環経路を閉回路として空気を循環させるので、前席側に搭載された空調装置２０から冷風を導くダクトを設ける必要がないので、車室内スペースが縮小してしまうことを未然に防止できる。
【００４４】
また、バッテリ２を冷却する場合には、バッテリ２と熱交換を終えた空気の温度と車室外空気の温度とを比較し、温度が低い方の空気をバッテリ２に供給するので、バッテリ温度管理装置１のエネルギ消費量が増大することを抑制しながら、バッテリ２を確実に冷却することができる。
【００４５】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、本発明に係るバッテリ温度管理装置を主にバッテリ２の冷却に使用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、バッテリ２を加熱する場合にも適用することができる。なお、この場合、圧縮機２１から吐出した高圧冷媒を冷却器４に導入してもよい。
【００４６】
そして、バッテリ２を加熱する場合には、、バッテリ２と熱交換を終えた空気の温度と車室外空気の温度とを比較し、温度が高い方の空気をバッテリ２に供給することが望ましい。
【００４７】
また、上述の実施形態では、電磁弁８にて冷却器４の能力を調節したが、減圧器７を電気式の膨脹弁として電磁弁８を廃止してもよい。
【００４８】
また、上述の実施形態では、空調装置２０の圧縮機２１及び放熱器２２をバッテリ温度管理装置用に用いたが、バッテリ温度管理装置専用の圧縮機及び放熱器を設けてもよい。
【００４９】
また、上述の実施形態では、バッテリ温度管理装置は後席側に設けられていたが、本発明はこれに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るバッテリ温度管理装置の模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係るバッテリ温度管理装置の作動説明図である。
【図３】従来の技術に係るバッテリ温度管理装置の問題点を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１…バッテリ温度管理装置、２…バッテリ、３…バッテリケース、
４…冷却器、５…送風機、６…還流ダクト、７…減圧器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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