(57)【要約】【課題】車両のフロアパネル下に配置されるバッテリを適切な温度に管理することを目的とする。【解決手段】車両のフロアパネルの下に配置されるバッテリであって、前記バッテリに設けられる第１のヒートシンクと、車室内に設けられる第２のヒートシンクと、前記第１のヒートシンク及び前記第２のヒートシンクとの間の熱交換を許容する第１の状態と、前記第１のヒートシンク及び前記第２のヒートシンクとの間の熱交換を抑制する第２の状態との間で動作する熱交換制御部と、を有することを特徴とする車両【選択図】図１
2013159292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のフロアパネルの下に配置されるバッテリであって、
前記バッテリに設けられる第１のヒートシンクと、
車室内に設けられる第２のヒートシンクと、
前記第１のヒートシンク及び前記第２のヒートシンクとの間の熱交換を許容する第１の状態と、前記第１のヒートシンク及び前記第２のヒートシンクとの間の熱交換を抑制する第２の状態との間で動作する熱交換制御部と、
を有することを特徴とする車両
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のフロアパネルの下に配置されるバッテリの温度を管理する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車、ハイブリッド自動車などのように、電動機を動力源として備える車両が注目されている。この種の車両には、電動機に電力を供給したり、回生制動時に運動エネルギを電気エネルギに変換して蓄電したりするために、二次時電池などのバッテリが搭載されている。
【０００３】
特許文献１は、車両のフロアパネル下にバッテリケースを配置し、車室内から吸気された空気を冷却ダクトを介してバッテリケースに導入し、バッテリ冷却後の空気を車室内に戻す冷却システムを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２８４９８４号公報
【特許文献２】特開２００１−１０２１００
【特許文献３】特開２００６−１５１２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、車両のイグニッション（ＩＧ）がオフされている場合には、冷却システムは作動しないため、バッテリの温度は車室内温度に同調する。したがって、例えば、車両が炎天下に放置され、車室内のエアコンが停止されている場合（つまり、イグニッション（ＩＧ）がオフされている場合）には、太陽光によって車室内の温度が上昇するとともに、バッテリの温度が上昇して、バッテリの劣化が促進される。また、バッテリは温度が低くなると出力が低下するため、極低温の場合には、バッテリの温度低下を抑制する必要がある。そこで、本願発明は、車両のフロアパネル下に配置されるバッテリを適切な温度に管理することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本願発明の車両は、車両のフロアパネルの下に配置されるバッテリであって、前記バッテリに設けられる第１のヒートシンクと、車室内に設けられる第２のヒートシンクと、前記第１のヒートシンク及び前記第２のヒートシンクとの間の熱交換を許容する第１の状態と、前記第１のヒートシンク及び前記第２のヒートシンクとの間の熱交換を抑制する第２の状態との間で動作する熱交換制御部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本願発明によれば、車両のフロアパネル下に配置されるバッテリを適切な温度に管理することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】車両の側面図である。
【図２】車両走行中に駆動部が行う処理を示したフローチャートである。
【図３】エアコンと連動して動作する駆動部が行う処理を示したフローチャートである。
【図４】車両停車中に駆動部が行う処理を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１は、車幅方向から視た車両の概略図であり、一部の要素をブロックで示している。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、互いに異なる直交する三軸であり、Ｘ軸は車両の進行方向であり、Ｙ軸は車幅方向であり、Ｚ軸は車両の高さ方向である。
【００１０】
車両１は、エアコン２、車室内温度センサ３及び車室側ヒートシンク４を備える。これらの要素は、車室ＶＩ内に配置される。エアコン２は、車室内Ｖ１に温風又は冷風を供給することにより車室ＶＩ内の温度を調節する。エアコン２の設定温度は、乗員が設定することができる。
【００１１】
車室内温度センサ３は、車室ＶＩ内の温度を検出する。エアコン２は、車室内温度センサ３の検出結果に基づき、車室ＶＩ内の温度が設定温度となるように動作する。エアコン２及車室内温度センサ３は、車室ＶＩ内の前方に設けることができる。
【００１２】
車室側ヒートシンク４は、車室ＶＩ内に一部若しくはその全部が位置しており、車室ＶＩ内の温度に同調する。車室側ヒートシンク４には、熱伝導率の高い金属（例えば、アルミニウム）を用いることができる。
【００１３】
車両１は、バッテリ３０を備える。車両１は、バッテリ３０の電力によってモータを駆動し、このモータの駆動力により車輪を回転させる電気自動車であってもよい。車両１は、バッテリ３０の電力によってモータを駆動し、このモータの駆動力により車輪を回転させる第１の駆動経路と、内燃機関で得られた駆動力により車輪を回転させる第２の駆動経路とを動力源として兼用するハイブリッド自動車であってもよい。
【００１４】
バッテリ３０は、フロアパネルの下面、つまり、フロアパネルの車両外側の外面に固定される。固定方法は、ボルトなどを用いた締結手段であってもよい。バッテリ３０は、図示しない複数の単電池を備える。これらの単電池は、電気的に接続されており、バッテリケースの内部に収容されている。単電池は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などの二次電池であってもよい。バッテリ３０は、上面にバッテリ側ヒートシンク３２を備える。バッテリ側ヒートシンク３２には、熱伝導率の高い金属（例えば、アルミニウム）を用いることができる。
【００１５】
バッテリ側ヒートシンク３２及び車室側ヒートシンク４は、互いに車両の高さ方向（Ｚ軸方向）において向き合っている。車室側ヒートシンク４は、駆動部６（熱交換制御部に相当する）により車両の高さ方向に駆動され、バッテリ側ヒートシンク３２に接触する接触位置と、バッテリ側ヒートシンク３２から離隔する離隔位置との間で動作する。車室側ヒートシンク４及びバッテリ側ヒートシンク３２が接触している場合、バッテリ３０と車室ＶＩ内との間の熱交換が許容される。車室側ヒートシンク４及びバッテリ側ヒートシンク３２が接触していない場合、これらの間に空気層が形成されるため、バッテリ３０と車室ＶＩ内との間の熱交換が抑制される。
【００１６】
駆動部６は、図示しないモータと、車室側ヒートシンク４を車両の高さ方向にガイドするためのガイド部と、モータの駆動力をガイド部に伝達する伝達機構と、モータの駆動を制御するモータコントローラとを含む。モータコントローラは、例えば、車室ＶＩ内の温度がバッテリ３０の温度よりも高い場合に、車室側ヒートシンク４を離隔位置に移動させることにより、車室ＶＩ内からバッテリ３０に対する熱伝達を抑制する。これにより、バッテリ３０が過熱から保護される。駆動部６の具体的な制御方法については、後述する。
【００１７】
バッテリ３０は、さらにバッテリ温度センサ３３を有する。バッテリ温度センサ３３は、バッテリ３０の温度を検出し、この検出結果を駆動部６に出力する。バッテリ３０の温度は、バッテリ３０を構成する個々の単電池の平均温度、或いは複数の単電池からなる電池ブロックの温度であってもよい。
【００１８】
次に、図２を参照しながら、駆動部６が行う処理について説明する。図２は、主として車両走行中に駆動部６が行う処理を示している。バッテリ３０は、温度低下により内部抵抗が増大して、出力が低下する。また、バッテリ３０は、温度が高くなりすぎると、劣化速度が増速する。つまり、バッテリ３０の温度が低い場合には、バッテリ３０の温度低下を抑制する必要があり、バッテリ３０の温度が高い場合には、バッテリ３０の温度上昇を抑制する必要がある。これらの温度制御を行うために、駆動部６は下記の処理を行う。
【００１９】
ステップＳ１０１において、駆動部６は、バッテリ温度センサ３３から出力される温度情報に基づき、バッテリ３０の温度を測定し、処理はステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２において、駆動部６は、車室内温度センサ３から出力される温度情報に基づき、車室ＶＩ内の温度を測定し、処理はステップＳ１０３に進む。
【００２０】
ステップＳ１０３において、駆動部６は、バッテリ３０の温度が閾値以上であるか否かを判定する。ここで、閾値は、例えば０℃に設定することができる。バッテリ３０の温度が閾値以上である場合（ステップＳ１０３、Ｙｅｓ）には、バッテリ３０を冷却しなければならない可能性があるため、処理はステップＳ１０４に進む。バッテリ３０の温度が閾値未満である場合（ステップＳ１０３、Ｎｏ）には、バッテリ３０の温度低下を抑制しなければならない可能性があるため、処理はステップＳ１０５に進む。
【００２１】
ステップＳ１０４において、駆動部６は、バッテリ３０の温度が車室ＶＩ内の温度以上であるか否かを判別する。バッテリ３０の温度が車室ＶＩ内の温度以上である場合には（ステップＳ１０４、Ｙｅｓ）、車室ＶＩ内の空気と熱交換を行うことによりバッテリ３０の冷却が可能となるため、処理はステップＳ１０６に進む。バッテリ３０の温度が車室ＶＩ内の温度未満である場合には（ステップＳ１０４、Ｎｏ）、車室ＶＩ内の空気と熱交換を行うことによりバッテリ３０が過熱されるおそれがあるため、処理はステップＳ１０７に進む。
【００２２】
ステップＳ１０６において、駆動部６は、バッテリ側ヒートシンク３２及び車室側ヒートシンク４が接触しているか否かを判別し、接触している場合には（ステップＳ１０６、Ｙｅｓ）、ステップＳ１０８において接触を維持し、接触していない場合には（ステップＳ１０６、Ｎｏ）、ステップＳ１０９においてバッテリ側ヒートシンク３２及び車室側ヒートシンク４を接触させる。これにより、バッテリ３０の熱をバッテリ側ヒートシンク３２及び車室側ヒートシンク４を介して車室ＶＩ内に放熱することができ、バッテリ３０の温度上昇を抑制できる。
【００２３】
ステップＳ１０７において、駆動部６は、バッテリ側ヒートシンク３２及び車室側ヒートシンク４が離間しているか否かを判別し、離間している場合には（ステップＳ１０７、Ｙｅｓ）、ステップＳ１１０において離間を維持し、離間していない場合には（ステップＳ１０７、Ｎｏ）、ステップＳ１１１においてバッテリ側ヒートシンク３２及び車室側ヒートシンク４を離間させる。これにより、車室ＶＩ内の熱がバッテリ側ヒートシンク３２及び車室側ヒートシンク４を介してバッテリ３０に流入することを抑制でき、バッテリ３０の温度上昇が抑制される。
【００２４】
ステップＳ１０５において、駆動部６は、車室ＶＩ内の温度がバッテリ３０の温度以上であるか否かを判別する。車室ＶＩ内の温度がバッテリ３０の温度以上である場合には（ステップＳ１０５、Ｙｅｓ）、車室ＶＩ内の空気を用いてバッテリ３０を加熱することが可能であるため、処理はステップＳ１１２に進む。車室ＶＩ内の温度がバッテリ３０の温度未満である場合には（ステップＳ１０５、Ｎｏ）、バッテリ３０の熱が車室ＶＩ内に伝熱することにより奪われ、バッテリ３０の出力が上がらなくなるため、処理はステップＳ１１３に進む。
【００２５】
ステップＳ１１２において、駆動部６は、バッテリ側ヒートシンク３２及び車室側ヒートシンク４が接触しているか否かを判別し、接触している場合には（ステップＳ１１２、Ｙｅｓ）、ステップＳ１１４において接触を維持し、接触していない場合には（ステップＳ１１２、Ｎｏ）、ステップＳ１１５においてバッテリ側ヒートシンク３２及び車室側ヒートシンク４を接触させる。これにより、車室ＶＩ内の熱がバッテリ側ヒートシンク３２及び車室側ヒートシンク４を介してバッテリ３０に流入し、バッテリ３０の出力を高めることができる。
【００２６】
ステップＳ１１３において、駆動部６は、バッテリ側ヒートシンク３２及び車室側ヒートシンク４が離間しているか否かを判別し、離間している場合には（ステップＳ１１３、Ｙｅｓ）、ステップＳ１１６において離間を維持し、離間していない場合には（ステップＳ１１３、Ｙｅｓ）、ステップＳ１１７においてバッテリ側ヒートシンク３２及び車室側ヒートシンク４を離間させる。これにより、バッテリ３０の熱がバッテリ側ヒートシンク３２及び車室側ヒートシンク４を介して車室ＶＩ内に流入して、バッテリ３０の出力が低下するのを抑制できる。
【００２７】
バッテリ３０は、車室外に配置されているため、外気に晒される。したがって、外気に含まれる異物（例えば、水、埃）がバッテリ３０に流入するのを阻止するために、バッテリ３０は密閉構造にするのが好ましい。一方、バッテリ３０を冷却するためのダクト等を含む冷却機構を設けながら、バッテリ３０を外熱等から保護するためには、複雑な構成が必要となり、コストが増大する。本実施形態によれば、バッテリ側ヒートシンク３２及び車室側ヒートシンク４の接触及び非接触を切り替える簡易な構成で、バッテリ３０を外熱等から保護することができる。
【００２８】
（変形例１）
次に、変形例１につい説明する。変形例１では、駆動部６は、エアコン２の動作に連動して、バッテリ側ヒートシンク３２及び車室側ヒートシンク４の接触及び非接触を制御する。図３のフローチャートを参照して、駆動部６は、ステップＳ２０１において、エアコン２が作動しているか否かを判別する。エアコン２が作動している場合（ステップＳ２０１、Ｙｅｓ）、駆動部６は、ステップＳ２０２においてバッテリ側ヒートシンク３２及び車室側ヒートシンク４を接触させる。
【００２９】
ここで、エアコン２が温風である場合、外気温度が低く、外気温度に同調してバッテリ３０の温度も低温である可能性が高いため、バッテリ側ヒートシンク３２及び車室側ヒートシンク４を接触させることにより、昇温した車室ＶＩ内の空気を用いてバッテリ３０を加熱することができる。これにより、バッテリ３０の出力が上昇する。一方、エアコン２が冷風である場合、外気温度が高く、外気温度に同調してバッテリ３０の温度も高温である可能性があるため、バッテリ側ヒートシンク３２及び車室側ヒートシンク４を接触させることにより、温度低下した車室ＶＩ内の空気を用いてバッテリ３０を冷却することができる。これにより、バッテリ３０の劣化が抑制される。
【００３０】
エアコン２が作動していない場合（ステップＳ２０１、Ｎｏ）、駆動部６は、ステップＳ２０３においてバッテリ側ヒートシンク３２及び車室側ヒートシンク４を離間させる。この場合、外気温度は低くも高くもなく、バッテリ３０と車室ＶＩ内との間で熱交換を行う必要性がないため、バッテリ側ヒートシンク３２及び車室側ヒートシンク４は離間させる。
【００３１】
（変形例２）
次に、変形例２について説明する。変形例２では、駆動部６は、車両停止後にバッテリ側ヒートシンク３２及び車室側ヒートシンク４の接触及び非接触を制御する。図４のフローチャートを参照して、駆動部６は、ステップＳ３０１において、ＩＧ（イグニッション）スイッチをオフする指令が通知されたか否かを判別する。ＩＧ（イグニッション）スイッチをオフする指令が通知された場合には（ステップＳ３０１、Ｙｅｓ）、ステップＳ３０２において、駆動部６は、バッテリ側ヒートシンク３２及び車室側ヒートシンク４が接触しているか否かを判別する。
【００３２】
バッテリ側ヒートシンク３２及び車室側ヒートシンク４が接触している場合（ステップＳ３０２、Ｙｅｓ）、駆動部６は、ステップＳ３０３においてバッテリ側ヒートシンク３２及び車室側ヒートシンク４を離間させ、ステップＳ３０４においてＩＧ（イグニッション）スイッチをオフする。  バッテリ側ヒートシンク３２及び車室側ヒートシンク４が接触していない場合（ステップＳ３０２、Ｎｏ）、駆動部６は、ステップＳ３０４においてＩＧ（イグニッション）スイッチをオフする。これにより、エアコン２を停止させた状態で車両が駐車され、車室ＶＩ内の温度が太陽光によって上昇した場合に、車室ＶＩ内の熱がバッテリ３０に流入するのを抑制できる。これにより、車両駐車中におけるバッテリ３０の劣化が抑制される。
【００３３】
（変形例３）
上述の実施形態では、バッテリ側ヒートシンク３２及び車室側ヒートシンク４の接触及び非接触を制御する要素として駆動部６を用いたが、本発明はこれに限るものではなく、他の要素を用いることができる。当該他の要素として、バイメタル（熱交換制御部）を用いることができる。バイメタルは、熱膨張率が異なる二つの金属板を組み合わせることにより構成されており、温度変化に応じて屈曲する性質を有している。バイメタルは、バッテリ側ヒートシンク３２及び車室側ヒートシンク４の間に配置することができる。バイメタルは、第１の温度範囲において、バッテリ側ヒートシンク３２及び車室側ヒートシンク４に接触し、第１の温度範囲とは異なる第２の温度範囲において、車室側ヒートシンク４から離間する。これにより、バッテリ３０の適切な温度管理を行うことができる。
【００３４】
（変形例４）
上述の実施形態では、バッテリ温度センサ３３及び車室内温度センサ３の検出結果に基づき、ヒートシンク３２及び車室側ヒートシンク４の接触及び非接触を制御したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、ヒートシンク３２及び車室側ヒートシンク４の接触及び非接触を乗員が手動で切り替える構成であってもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１  車両    ２  エアコン    ３  車室内温度センサ    ４  車室側ヒートシンク
６  駆動部    ３０  バッテリ    ３２  バッテリ側ヒートシンク
３３  バッテリ温度センサ
【図１】
2013159292.tif 000003
【図２】
2013159292.tif 000004
【図３】
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【図４】
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