(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動車両のバッテリシステムであって、
電力制御装置を介して駆動用電動機に電力を供給するバッテリセルと、
車載電装品に電力を供給する補機バッテリと、
バッテリセルの電力を昇圧して電力制御装置に供給する昇圧コンバータと、
バッテリセルおよび昇圧コンバータに気流を送る送風装置と、
バッテリセルの温度を検出する温度検出器と、
を有し、
バッテリセルの温度が所定値以下のとき、昇圧コンバータは補機バッテリの電力を昇圧して電力制御装置に供給し、送風装置は昇圧コンバータ、バッテリセルの順に通過する気流を生成する、
電動車両のバッテリシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車両のバッテリシステムに関し、特にバッテリセルの温度管理に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両駆動用の原動機として電動機を備えた電動車両が知られている。電動車両は、電動機と内燃機関により車両を駆動するいわゆるハイブリッド車両、電動機のみにより車両を駆動する電気自動車を含む。電動車両においては車両駆動用の電動機に電力を供給するバッテリが搭載されている。バッテリの電力は、昇圧コンバータやインバータを介して電動機に供給される。バッテリは、使用に際して適切な温度範囲が存在する。
【０００３】
下記特許文献１においては、バッテリ（電池５）に気流を送る送風ファン（２４）が開示されている。バッテリが高温のときには、取り込んだ空気を直接バッテリに送る。一方、バッテリが低温のときには、昇圧コンバータ（ＤＣ／ＤＣコンバータ４）およびインバータ（５）を通過し加熱された気流をバッテリに送る。なお、（  ）内の部材名および符号は、下記特許文献１にて使用されたものであり、本願の実施形態で使用されるものとは関連しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−５４０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
バッテリが低温のときには、劣化を抑制するためにバッテリの充放電電力を制限している。このため、昇圧コンバータやインバータの発熱量が少なく、これらを通過した気流の温度も上がりにくく、バッテリの温度上昇に時間を要する。
【０００６】
本発明は、低温時、バッテリの充放電電力が制限された場合であってもバッテリを早期に昇温することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電動車両のバッテリシステムは、電力制御装置を介して駆動用電動機に電力を供給するバッテリセルと、車載電装品に電力を供給する補機バッテリと、バッテリセルの電力を昇圧して電力制御装置に供給する昇圧コンバータと、バッテリセルおよび昇圧コンバータに気流を送る送風装置と、バッテリセルの温度を検出する温度検出器と、を有する。バッテリセルの温度が所定値以下のとき、昇圧コンバータは補機バッテリの電力を昇圧して電力制御装置に供給し、送風装置は昇圧コンバータ、バッテリセルの順に通過する気流を生成する。
【発明の効果】
【０００８】
補機バッテリの電力を昇圧することで昇圧コンバータの温度が上昇し、バッテリセルに送られる気流の温度を高め、バッテリの温度上昇を早めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態のバッテリシステムの概略構成を示す図であり、合わせて下向き送風を説明する図である。
【図２】本実施形態のバッテリシステムの回路構成を示す図である。
【図３】バッテリセルおよびその周辺要素を示す斜視図である。
【図４】本実施形態のバッテリシステムの概略構成を示す図であり、合わせて上向き送風を説明する図である。
【図５】本実施形態のバッテリシステムの制御フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。図１は、電動車両に用いられる本実施形態のバッテリシステム１０の物理的な概略構成を示す図であり、図２は電気的な回路構成を示す図である。図３は、バッテリシステム１０が含むバッテリセル１２の単体、およびこれの周辺要素を示す斜視図である。
【００１１】
バッテリシステム１０は、複数のバッテリセル１２を含むバッテリパック１４と、バッテリパック１４からの直流電力を三相交流電力に変換して車両駆動用の電動機１６に供給する電力制御装置１８を含む。複数のバッテリセル１２は、車両駆動用の電力を供給する主バッテリ１９（図２参照）を構成する。また、バッテリシステム１０は、バッテリパック１４とは別に補機バッテリ２０を含む。補機バッテリ２０は、車載音響機器、経路誘導装置、空調装置、灯火類、制御用コンピュータなどの車載電装品、さらに内燃機関を搭載した車両においては内燃機関を動作させるためのディストリビュータ、スタータモータなどの補機類に電力を供給する。バッテリパック１４は、複数のバッテリセル１２を収容するバッテリケース２２と、バッテリケース２２内に気流を生成するブロア２４を有する。バッテリケース２２内には導風路２６，２８が形成されている。図１において上側に位置する導風路を上側導風路２６、下側に位置する導風路を下側導風路２８と記す。隣接するバッテリセル１２の間、および端に位置するバッテリセル１２とバッテリケース２２の間には、隙間が形成されており、この隙間が上側導風路２６と下側導風路２８を連通している。これらの隙間を中間導風路３０と記す。バッテリケース２２には、バッテリケース２２内の空気を排出する排気口３２が設けられている。
【００１２】
１個のバッテリセル１２に対し、１個の昇圧コンバータ３４が設けられており、バッテリセル１２の端子３６が昇圧コンバータ３４の第１入力端３８に電気的に接続されている。複数の昇圧コンバータ３４のそれぞれの出力端４０は直列接続されており、直列接続された昇圧コンバータ３４の両端が電力制御装置１８の入力端に電気的に接続されている。昇圧コンバータ３４は、対応するバッテリセル１２の電圧を昇圧して出力端４０に供給し、複数の昇圧コンバータ３４に昇圧された電圧の総和の電圧で電力が電力制御装置１８に供給される。
【００１３】
昇圧コンバータ３４には、さらに第２入力端４２が設けられ、図２においては省略されているが、各昇圧コンバータの第２入力端４２には、補機バッテリ２０の端子が電気的に接続されている。これにより、補機バッテリ２０の電力を昇圧して電力制御装置１８に供給することができる。
【００１４】
図１に示すように、バッテリセル１２には、バッテリセル１２の温度を検出するための温度センサ４４が装着されている。温度センサ４４は、全てのバッテリセル１２に備えることもできるが、一部、または１つのバッテリセル１２にのみ備えるようにしてもよい。温度センサ４４の出力は制御部４６に送られ、制御部４６はこの出力に基づきバッテリセル１２の温度を検出し、この温度に基づく制御を実行する。
【００１５】
上側導風路２６と下側導風路２８の分岐点には、ダンパ４８が設けられている。ダンパ４８により、ブロア２４から送られた気流を上側導風路２６に送るか、下側導風路２８に送るかを選択することができる。ダンパ４８の動作は、制御部４６により制御される。ブロア２４、上側導風路２６、下側導風路２８、およびダンパ４８が、バッテリセル１２と昇圧コンバータ３４に気流を送る送風装置として機能する。
【００１６】
図１に示すように、ダンパ４８を立てると、ブロア２４から送出された気流は、上方に向けられ、上側導風路２６を通ってバッテリセル１２の上方に送られる。そして、気流は、中間導風路３０を通って下降し、下側導風路２８に達する。気流は下側導風路２８に沿って送られてダンパ４８に達し、その後、排気口３２から排出される。このように気流が流れる場合、気流は昇圧コンバータ３４の周囲を通過した後、バッテリセル１２の周囲を通過する。この向きに気流が流れる送風状態を以下「下向き送風」と記す。下向き送風時の気流の向きが図１中に白抜きの矢印で示されている。また、図３において下向き送付時の気流の向きが矢印で示されている。なお、この「下向き」とは、図１中の向きを意味し、重力の向きを意味するものではない。
【００１７】
また、図４に示すように、ダンパ４８を横にすると、ブロア２４から送出された気流は、下側導風路２８に沿って流れ、バッテリセル１２の下方に送られる。そして、気流は、中間導風路３０を通って上昇し、上側導風路２６に達する。気流は上側導風路２６に沿って送られてダンパ４８に達し、その後、排気口３２から排出される。このように気流が流れる場合、気流はバッテリセル１２の周囲を通過した後、昇圧コンバータ３４の周囲を通過する。この向きに気流が流れる送風状態を以下「上向き送風」と記す。上向き送風時の気流の向きが図４中に白抜きの矢印で示されている。なお、この「上向き」とは、図４中の向きを意味し、重力の向きを意味するものではない。
【００１８】
下向き送風の場合、発熱している昇圧コンバータ３４により加熱された気流がバッテリセル１２を温める。バッテリセル１２が冷えた状態においては、早期にバッテリセル１２を適正温度まで温めることができる。上向き送風の場合、吸入された空気がまずバッテリセル１２に供給されるため、バッテリセル１２を冷やす必要がある場合に好適である。
【００１９】
図５は、バッテリシステム１０の制御に係るフローチャートである。バッテリセル１２の温度が所定値以下かを判断する（Ｓ１００）。この所定値は、その温度以下でバッテリセル１２を使用した場合、劣化の可能性がある温度、または劣化を抑制するために定められた温度である。この温度以下になると、バッテリセル１２の充放電電力が制限される。場合によっては、充放電が禁止される。
【００２０】
バッテリセル１２の温度が所定値を超えていれば、通常の使用状態であり、バッテリセル１２は使用に伴って発熱し、温度が上昇する。ステップＳ１００にて、バッテリセル１２の温度が所定値を超えていれば、加熱されたバッテリセル１２を効率良く冷却するために、上向き送風を行う（Ｓ１０２）。バッテリセル１２の使用時には、昇圧コンバータ３４も発熱するが、上向き送風とすることで昇圧コンバータ３４で加熱された気流がバッテリセル１２の周囲に送られることはない。
【００２１】
一方、ステップＳ１００でバッテリセル１２の温度が所定値以下であれば、下向き送風を行う（Ｓ１０４）。バッテリセル１２が低温のとき、バッテリセル１２の温度上昇を早めるため、下向き送風とする。これにより、昇圧コンバータ３４で加熱された空気がバッテリセル１２の周囲に送られバッテリセル１２が温められる。一方で、バッテリセル１２が低温の場合、バッテリセル１２の使用により劣化が進む可能性があり、バッテリセル１２の充放電電力が制限される。このため、昇圧コンバータ３４の発熱が少なくなり、バッテリセル１２を十分に温めることができない場合がある。そこで、補機バッテリ２０の電力を昇圧コンバータ３４で昇圧して電力制御装置１８に供給する（Ｓ１０６）。これにより昇圧コンバータ３４の発熱量が多くなり、バッテリセル１２をより加熱することができる。補機バッテリ２０からの電力と減少したバッテリセル１２からの電力を電力制御装置１８に供給してもよく、またバッテリセル１２からの電力は供給せず、補機バッテリ２０からの電力のみを電力制御装置１８に供給してもよい。
【００２２】
補機バッテリ２０の電力を昇圧コンバータ３４で昇圧することにより、バッテリセル１２の充放電電力に制限がかかった場合においても、昇圧コンバータ３４の温度を高くすることができ、バッテリセル１２を早期に昇温することができる。
【００２３】
なお、以上においては、主バッテリ１９および補機バッテリ２０からの電力を電力制御装置１８を介して電動機１６に供給する場合について説明したが、電動機１６を発電機として機能させ、回生発電された電力を主バッテリ１９および補機バッテリ２０に充電する場合も同様である。この場合、昇圧コンバータ３４は、発電された電力の電圧を降圧してバッテリセル１２および補機バッテリ２０に供給する。
【符号の説明】
【００２４】
１０  バッテリシステム、１２  バッテリセル、１４  バッテリパック、１６  電動機、１８  電力制御装置、１９  主バッテリ、２０  補機バッテリ、２２  バッテリケース、２４  ブロア（送風装置）、２６  上側導風路（送風装置）、２８  下側導風路（送風装置）、３０  中間導風路（送風装置）、３２  排気口（送風装置）、３４  昇圧コンバータ、３６  バッテリセルの端子、３８  第１入力端、４０  出力端、４２  第２入力端、４４  温度センサ、４６  制御部、４８  ダンパ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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