(57)【要約】【課題】  電池を車両の空調補助として利用することができる車両用空調補助装置の提供。【解決手段】（１）空冷式電池１１と、該電池に空気を流す電池冷却ファン１２とを備え、電池を通過した後の空気の少なくとも一部が車室内に入るようになっている、空調補助系１０と、空調要求が大でかつ電池温度が所定範囲にある場合には電池冷却ファン１２に空調優先ファン制御１０３に従って運転しその他の場合には電池冷却ファン１２に通常電池冷却ファン制御１０４に従って運転する制御装置２０と、を有する車両用空調補助装置。（２）現在の室温と目標室温との差が所定温度差以上の時に、空調要求が大と判定する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空冷式電池と、該電池に空気を流す電池冷却ファンとを備え、電池を通過した後の空気の少なくとも一部が車室内に入るようになっている、空調補助系と、
空調要求が大でかつ電池温度が所定範囲にある場合には電池冷却ファンを空調優先ファン制御に従って運転する制御装置と、
を有する車両用空調補助装置。
【請求項２】
現在の室温と目標室温との差が所定温度差以上の時に、空調要求が大と判定する請求項１記載の車両用空調補助装置。
【請求項３】
現在の電池温度をＴｂ、現在の車室内温をＴｒ、目標室温をＴｏ、通常時電池冷却ファン作動開始電池温度をＴｆ、空調優先許可上限電池温度をＴｂｕ、空調優先許可下限電池温度をＴｂｄとした場合、
（イ）Ｔｒ＞Ｔｏ、Ｔｂｄ＜Ｔｂ＜Ｔｂｕ、Ｔｒ＞Ｔｂ、
（ロ）Ｔｒ＞Ｔｏ、Ｔｆ＜Ｔｂ＜Ｔｂｕ、Ｔｒ＜Ｔｂ、
（ハ）Ｔｒ＜Ｔｏ、Ｔｂｄ＜Ｔｂ＜Ｔｆ、Ｔｒ＜Ｔｂ、
の何れかを満足する時が、電池温度が所定範囲にある場合であり、
空調優先ファン制御が、（イ）、（ハ）の場合に電池冷却ファンをオンとし、（ロ）の場合に電池冷却ファンをオフとする制御である請求項１記載の車両用空調補助装置。
【請求項４】
現在の電池温度をＴｂ、現在の車室内温をＴｒ、通常時電池冷却ファン作動開始電池温度をＴｆとした場合、
通常電池冷却ファン制御が、（ニ）Ｔｂ＞Ｔｆ、Ｔｒ＜Ｔｂの場合に、電池冷却ファンをオンとし、（ニ）以外の場合に、電池冷却ファンをオフとする制御である請求項１記載の車両用空調補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電池を利用した車両用空調補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、車両においては、電池の冷却と空調とは、互いに独立に構成されている。
特殊な例として、空調や他の熱交換器を電池の冷却に利用することはあるが、電池の冷却を空調の補助に利用した例はない。
空調や他の熱交換器を電池の冷却に利用した例として、特開２００２−１９１１０４号公報は、車両に搭載した電池を冷却するのに、外気を熱交換器により冷却し冷却した冷気で電池の冷媒をより強力に冷却する装置を開示している。また、特開平５−２６２１４４号公報は、ハイブリッド、ＥＶの電池を冷却するために、車両空調装置により温度調節された空気を用いて電池を適温に保つ装置を開示している。
【０００３】
しかし、電池の冷却に空調や他の熱交換器を利用すると、空調や他の熱交換器作動のために動力を消費するという問題が生じる。
一方、車室内の温度は車両停止後早期に変わるが、電池の温度は車両停止後あまり変化せず適温を保つことから明らかなように、電池の熱容量は大きく、これを空調などの熱源として有効利用しないことは動力節約上無駄となる。そのため、この電池の大きな熱容量を、動力消費を伴わずに空調の補助に利用し、空調の動力消費を軽減させたい。
ただし、常時、または電池に悪影響を与える温度領域で、電池を空調補助に利用すると、電池の冷却が犠牲になって電池寿命を縮めるおそれがあるので、電池の空調補助への利用は、一時的、かつ電池に悪影響を与える温度領域で行われるようにしたい。
【特許文献１】特開２００２−１９１１０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする問題点は、従来、熱容量の大きな電池を、空調補助など、他の車両熱設備に有効利用していなかったという問題である。
【０００５】
本発明の目的は、電池を車両の空調補助として利用することができる車両用空調補助装置を提供することにある。ただし、電池の寿命を実質的に損なわないようにする制御を付した車両用空調補助装置とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する、そして上記目的を達成する、本発明はつぎの通りである。
（１）  空冷式電池と、該電池に空気を流す電池冷却ファンとを備え、電池を通過した後の空気の少なくとも一部が車室内に入るようになっている、空調補助系と、
空調要求が大でかつ電池温度が所定範囲にある場合には電池冷却ファンに空調優先ファン制御に従って運転する制御装置と、
を有する車両用空調補助装置。
（２）  現在の室温と目標室温との差が所定温度差以上の時に、空調要求が大と判定する（１）記載の車両用空調補助装置。
（３）  現在の電池温度をＴｂ、現在の車室内温をＴｒ、目標室温をＴｏ、通常時電池冷却ファン作動開始電池温度をＴｆ、空調優先許可上限電池温度をＴｂｕ、空調優先許可下限電池温度をＴｂｄとした場合、
（イ）Ｔｒ＞Ｔｏ、Ｔｂｄ＜Ｔｂ＜Ｔｂｕ、Ｔｒ＞Ｔｂ、
（ロ）Ｔｒ＞Ｔｏ、Ｔｆ＜Ｔｂ＜Ｔｂｕ、Ｔｒ＜Ｔｂ、
（ハ）Ｔｒ＜Ｔｏ、Ｔｂｄ＜Ｔｂ＜Ｔｆ、Ｔｒ＜Ｔｂ、
の何れかを満足する時が、電池温度が所定範囲にある場合であり、
空調優先ファン制御が、（イ）、（ハ）の場合に電池冷却ファンをオンとし、（ロ）の場合に電池冷却ファンをオフとする制御である請求項１記載の車両用空調補助装置。
（４）  現在の電池温度をＴｂ、現在の車室内温をＴｒ、通常時電池冷却ファン作動開始電池温度をＴｆとした場合、
通常電池冷却ファン制御が、（ニ）Ｔｂ＞Ｔｆ、Ｔｒ＜Ｔｂの場合に、電池冷却ファンをオンとし、（ニ）以外の場合に、電池冷却ファンをオフとする制御である請求項１記載の車両用空調補助装置。
【発明の効果】
【０００７】
上記（１）の車両用空調補助装置によれば、空冷式電池とし、該電池を通過した後の空気の少なくとも一部が車室内に入るようになっているので、電池を空調補助として利用することができる。また、制御装置により、空調要求が大でかつ電池温度が所定範囲にある場合には電池冷却ファンを空調優先ファン制御に従って運転しその他の場合には電池冷却ファンを通常電池冷却ファン制御に従って運転すようにしたので、電池の空調補助としての利用は一時的でありかつ電池に悪影響を与えない温度領域で行われ、電池寿命が実質的に損なわれない。
より詳しくは、ＥＶ、ＥＨＶ用の電池は、寿命を保証するために、一般に、人間が快適に感じる温度に近い、ある一定の温度範囲内に管理されているが、短時間であれば、この温度範囲を外れても、すぐさま寿命に悪影響を与えるものではない。また、電池は熱容量が大きいため、車両停止後、放置注も車室内空気に比べ、温度変化が緩やかである。本発明はこれらの特性を生かし、車両始動直後の短時間のみ、電池寿命を考慮しつつ、電池温度を目標の温度管理範囲から外すことを許容することにより、空調性能を向上させたものである。
上記（２）の車両用空調補助装置によれば、現在の室温と目標室温との差が所定温度差以上の時に、空調要求が大と判定するので、現在の室温と目標室温との差が所定温度差以上である、たとえば車両始動直後の短時間のみに、電池が空調補助として利用され、電池寿命は実質的に損なわれない。
上記（３）の車両用空調補助装置によれば、
（イ）Ｔｒ＞Ｔｏ、Ｔｂｄ＜Ｔｂ＜Ｔｂｕ、Ｔｒ＞Ｔｂ、
（ロ）Ｔｒ＞Ｔｏ、Ｔｆ＜Ｔｂ＜Ｔｂｕ、Ｔｒ＜Ｔｂ、
（ハ）Ｔｒ＜Ｔｏ、Ｔｂｄ＜Ｔｂ＜Ｔｆ、Ｔｒ＜Ｔｂ、
の何れかを満足する時が、電池温度が所定範囲にある場合であり、
空調優先ファン制御が、（イ）、（ハ）の場合に電池冷却ファンをオンとし、（ロ）の場合に電池冷却ファンをオフとする制御であるので、                                電池の空調補助としての利用は電池寿命に悪影響を与えない温度領域で実行され、電池寿命が実質的に損なわれない。
上記（４）の車両用空調補助装置によれば、通常電池冷却ファン制御が、（ニ）Ｔｂ＞Ｔｆ、Ｔｒ＜Ｔｂの場合に、電池冷却ファンをオンとし、（ニ）以外の場合に、電池冷却ファンをオフとする制御であるので、電池を空調補助として利用していない時は、通常電池冷却ファン制御であり、電池寿命は、従来同様、良好に保たれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明の車両用空調補助装置を図１〜図４を参照して説明する。
本発明の車両用空調補助装置は、空調補助系１０と、その制御装置２０とを含む。空調本体として従来と同様の空調装置があり、本発明の車両用空調補助装置はその補助系である。
図４に示すように、車両用空調補助装置の内、空調補助系１０は、空冷式電池１１と、該電池１１に空気を流す電池冷却ファン１２とを備え、電池１１を通過した後の空気の少なくとも一部（全部でもよい）が車室１３内に入るようになっている。たとえば、電池１１と電池冷却ファン１２がトランク内スペース１４にあり、電池１１の空気出口１５が車室１３内に通じている。
現在の電池温度Ｔｂを検出する温度センサ３０、現在の車室内温Ｔｒを検出する温度センサ３１の出力信号は制御装置２０に時々刻々入力され、制御装置２０の出力信号が電池冷却ファン１２（またはそれへの電気回路のスイッチ）に出力されてファン１２のオン・オフが制御される。
【０００９】
制御装置２０は、コンピュータであり、ＲＯＭまたはＲＡＭに図１〜図３の制御ルーチン、制御用グラフを格納しており、ＣＰＵで演算を実行する。
制御装置は、目標室温Ｔｏ、通常時電池冷却ファン作動開始電池温度Ｔｆ、空調優先許可上限電池温度Ｔｂｕ、空調優先許可下限電池温度Ｔｂｄを、予め与えられて格納している。Ｔｏ、Ｔｆ、Ｔｂｕ、Ｔｂｄは適宜に選定し得る値である。ただし、Ｔｂｕ＞Ｔｆ、Ｔｂｄ＜Ｔｆの関係にある。
【００１０】
制御装置２０が格納している図１の制御ルーチンは、所定時間毎に割り込まれ、演算が実行される。
ステップ１０１で、空調要求が大か否かが判定され、空調要求が大と判定された場合は、ステップ１０２に進み、電池温度Ｔｂが所定範囲にあるか否かが判定される。ステップ１０２で電池温度Ｔｂが所定範囲にあると判定された場合はステップ１０３に進み、空調優先ファン制御が実行される。ステップ１０１で空調要求が大でないと判定された場合、またはステップ１０２で電池温度Ｔｂが所定範囲にないと判定された場合は、ステップ１０４に進み、通常電池冷却ファン制御に従って電池冷却ファン１２を運転する。
【００１１】
ステップ１０１における、空調要求が大か否かの判定は、現在の車室内温をＴｒと目標室温Ｔｏとの差が所定温度差以上か否かで判断され、所定温度以上であれば空調要求が大と判定する。たとえば、夏の炎天下で車両を停止、放置し再始動時に、Ｔｒ−Ｔｏが所定温度以上になった場合（冷房要求大）や、冬の始動時にＴｏ−Ｔｒが所定温度以上になった場合（暖房要求大）が、空調要求が大の場合である。このように空調要求が大と判定されるのは、時間的に一時的に起こることであり、ステップ１０１で、空調要求が大であることを判定し、その場合だけにステップ１０２、１０３と進むようにしたため、電池の空調補助への利用が、空調要求が大となる一時に限られることになる。
【００１２】
ステップ１０２における、電池温度Ｔｂが所定範囲にあるか否かの判定は、たとえば図３に示すように行われる。ただし、図２は一例で、これに限るものではない。
図２においては、現在の電池温度をＴｂ、現在の車室内温をＴｒ、目標室温をＴｏ、通常時電池冷却ファン作動開始電池温度をＴｆ、空調優先許可上限電池温度をＴｂｕ、空調優先許可下限電池温度をＴｂｄとした場合、
（イ）Ｔｒ＞Ｔｏ、Ｔｂｄ＜Ｔｂ＜Ｔｂｕ、Ｔｒ＞Ｔｂ、
（ロ）Ｔｒ＞Ｔｏ、Ｔｆ＜Ｔｂ＜Ｔｂｕ、Ｔｒ＜Ｔｂ、
（ハ）Ｔｒ＜Ｔｏ、Ｔｂｄ＜Ｔｂ＜Ｔｆ、Ｔｒ＜Ｔｂ、
の何れかを満足する時が、電池温度Ｔｂが所定範囲にあると判定する。
上記の（イ）の不等式を満足する条件が図３の（イ）の領域（二重線内の領域）に対応し、上記の（ロ）の不等式を満足する条件が図３の（ロ）の領域（二重線内の領域）に対応し、上記の（ハ）の不等式を満足する条件が図３の（ハ）の領域（二重線内の領域）に対応する。
【００１３】
上記（イ）、（ロ）、（ハ）に示すように、電池温度Ｔｂが空調優先許可上限電池温度Ｔｂｕと空調優先許可下限電池温度Ｔｂｄとの間、すなわち空調優先許可範囲に入っているかの判定を行うことにより、電池温度Ｔｂが電池寿命への過大な悪影響を与えない温度範囲に入っている時だけに電池の空調補助への利用が行われることになり、電池寿命への過大な悪影響を与えることを防ぐことができる。
【００１４】
ステップ１０３の空調優先ファン制御は、上記（イ）、（ハ）の場合に電池冷却ファン１２をオンとし、上記（ロ）の場合に電池冷却ファン１２をオフとする制御である。
Ｔｒ＞Ｔｏの場合である（イ）、（ロ）は冷房要求の制御であり、Ｔｒ＜Ｔｏの（ハ）は暖房要求の制御である。
（ハ）では、暖房要求があり、電池温度が車室内温度よりも高い場合（Ｔｒ＜Ｔｂ）、電池１１を冷却する必要がなくてもファン１２を作動させ、電池１１から熱を奪い温度上昇した空気を車室内に戻すことにより、車室内温度を上昇させる。                      （イ）では、冷房要求があり、電池温度が車室内温度よりも低い場合（Ｔｒ＞Ｔｂ）、ファン１２を作動させ、電池１１を温めることにより、車室内温度を下げる。
（ロ）では、ファン１２を作動させると、Ｔｒ＜Ｔｂのため車室内温度があがってしまうため、（通常電池冷却ファン制御ではファンオンであるが、）ファン１２を停止させる（ファンオフ）。
【００１５】
ステップ１０４で実行される通常電池冷却ファン制御は、
（ニ）Ｔｂ＞Ｔｆ、Ｔｒ＜Ｔｂの場合に、電池冷却ファン１２をオンとし、
（ニ）以外の場合に、電池冷却ファン１２をオフとする制御である。
上記（ニ）の不等式の範囲が図２の（ニ）の領域に対応する。
図２の（ニ）の領域では、電池冷却ファン１２をオンとし、電池１１を冷却する。従前の通常の電池冷却ファンの作動に対応する。
ツテップ１０３、ステップ１０４を実行した後、リターンステップに進み、リターンし、一定時間後、つぎの、図１の制御ルーチンへの割り込みを行う。
【００１６】
図２の制御ルーチンは従前の制御であり、従前はこの制御のみを行っていた。これに対し、図３は本発明で追加された制御であり、始動直後など空調要求が大で、かつ電池温度が図３の（イ）、（ロ）、（ハ）の所定範囲にある時に実行される空調優先ファン制御である。空調優先ファン制御を所定時間、所定温度範囲に限ったため、電池１１を空調補助に利用しても、電池１１の寿命は実質的に短縮されない。したがって、電池寿命を実質的に短縮することなく、電池１１のもつ大熱容量とその熱源を、空調補助に有効利用することができ、空調動力低減をはかっている。
【００１７】
本発明の作用・効果を説明する。
電池１１を空冷式電池とし、該電池１１を通過した後の空気の少なくとも一部が車室内に入るようになっているので、電池１１を空調補助の熱源（冷房用、暖房用）として利用することができる。また、制御装置２０により、空調要求が大で（ステップ１０１）、かつ電池温度が所定範囲にある場合（ステップ１０２）には、電池冷却ファン１２を空調優先ファン制御（ステップ１０３図３の制御）に従って運転し、その他の場合には（ステップ１０１、１０２でＮＯの場合）、電池冷却ファン１２を通常電池冷却ファン制御（ステップ１０４、図２の制御）に従って運転すようにしたので、電池１１の空調補助としての利用は一時的で、かつ電池に悪影響を与えない温度領域で行われ、電池寿命が実質的に損なわれない。
【００１８】
また、ステップ１０１で、現在の室温と目標室温との差が所定温度差以上の時に、空調要求が大と判定するので、現在の室温と目標室温との差が所定温度差以上である、たとえば車両始動直後の短時間のみに、電池が空調補助として利用され、電池寿命は実質的に損なわれない。
【００１９】
また、ステップ１０２で、
（イ）Ｔｒ＞Ｔｏ、Ｔｂｄ＜Ｔｂ＜Ｔｂｕ、Ｔｒ＞Ｔｂ、
（ロ）Ｔｒ＞Ｔｏ、Ｔｆ＜Ｔｂ＜Ｔｂｕ、Ｔｒ＜Ｔｂ、
（ハ）Ｔｒ＜Ｔｏ、Ｔｂｄ＜Ｔｂ＜Ｔｆ、Ｔｒ＜Ｔｂ、
の何れかを満足する時が、電池温度が所定範囲にある場合であり、その場合に限ってステップ１０３の空調優先ファン制御に進むようにし、かつ、ステップ１０３の空調優先ファン制御が、（イ）、（ハ）の場合に電池冷却ファンをオンとし、（ロ）の場合に電池冷却ファンをオフとする制御であるので、電池１１の空調補助としての利用は電池寿命に悪影響を与えない温度領域で実行され、電池寿命が実質的に損なわれない。
【００２０】
また、ステップ１０４の通常電池冷却ファン制御が、（ニ）Ｔｂ＞Ｔｆ、Ｔｒ＜Ｔｂの場合に、電池冷却ファン１２をオンとし、（ニ）以外の場合に、電池冷却ファン１２をオフとする制御であるので、電池１１を空調補助として利用していない時は、通常電池冷却ファン制御であり、電池寿命は、従来同様、良好に保たれる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の車両用空調補助装置の制御装置の制御ルーチンのフローチャートである。
【図２】本発明の車両用空調補助装置の制御装置のステップ１０２、１０３の（イ）、（ロ）、（ハ）の領域を図示したグラフである。
【図３】本発明の車両用空調補助装置の制御装置のステップ１０４の（ニ）の領域を図示したグラフである。
【図４】本発明の車両用空調補助装置が搭載された車両の後部の概略断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０  空調補助系
１１  空冷式電池
１２  電池冷却ファン
１３  車室
１４  トランク内スペース
１５  空気出口
２０  制御装置
３０  電池温度Ｔｂを検出する温度センサ
３１  車室内温Ｔｒを検出する温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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