(57)【要約】【課題】バッテリの冷却構造を簡素化することを目的とする。【解決手段】車両に搭載され、外面にヒートシンクを有するケースの内部に発電要素を収容したバッテリと、車載機器の作動時に発生する排水を、霧状にして前記ヒートシンクに噴霧する噴霧機構と、前記噴霧機構の動作を制御するコントローラと、を有する車両。車載機器は、車両のエアコンに用いられるエバポレータであってもよい。噴霧機構は、回生時に取得されるエネルギー、マフラー排圧を用いて駆動することができる。【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、外面にヒートシンクを有するケースの内部に発電要素を収容したバッテリと、
車載機器の作動時に発生する排水を、霧状にして前記ヒートシンクに噴霧する噴霧機構と、
前記噴霧機構の動作を制御するコントローラと、
を有する車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されるバッテリを冷却する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
充放電可能なバッテリを搭載した電気自動車、ハイブリッド自動車が知られている。近年、バッテリを用いた走行、つまり、ＥＶ走行による走行距離を長くするために、バッテリの大型化が求められている。大型化したバッテリは、車室内のスペースを侵食するため、フロアパネル下、つまり、車室外に配置される場合がある。
【０００３】
車室外に配置されたバッテリは、外気に含まれる異物（例えば、水、埃）の侵入を阻止するために、密閉構造とされる場合がある。一方、バッテリは、充放電に伴う化学反応によって発熱するため、冷却機構を備える必要がある。これらの課題を両立するために、水冷、或いはエアコン冷媒を利用した冷却機構を備えた密閉構造の車両用バッテリが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−０７６５２３号公報
【特許文献２】特開昭６３−０６２１６９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、上述の車両用バッテリは、構造が複雑となるため、コストが増大する。一方、外部充電中にバッテリの温度調節を行う温度調節装置を有し、温度調節装置で発生した凝縮水を走行中に貯留し、この貯留した凝縮水を排出する機構を備えた車両が知られている。この場合、凝縮水は、有効活用されずに捨てられる。
【０００６】
そこで、本願発明は、バッテリの冷却構造を簡素化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
車両に搭載され、外面にヒートシンクを有するケースの内部に発電要素を収容したバッテリと、車載機器の作動時に発生する排水を、霧状にして前記ヒートシンクに噴霧する噴霧機構と、前記噴霧機構の動作を制御するコントローラと、を有する車両。
【発明の効果】
【０００８】
本願発明によれば、バッテリの冷却構造を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】車両の概略図である。
【図２】コントローラが行う処理を示したフローチャートである。
【図３】噴霧機構の動作手順を示したフローチャートである。
【図４】変形例１の噴霧機構の概略図である。
【図５】参考例の車両の概略図である。
【図６】参考例のコントローラ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】
【００１０】
以下に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、バッテリを搭載した車両の概略図である。バッテリ１０は、車両のフロアパネルの下面に固定される。固定方法は、締結手段であってもよい。ここで、バッテリ１０は、車室外に配置されるため、外気に含まれる異物（例えば、水、埃）等の侵入を阻止するために、密閉構造とされる。つまり、バッテリ１０は、外気から取り込まれる空気によって発電要素を冷却する冷却構造を備えていない。
【００１１】
バッテリ１０は、バッテリケースと、バッテリケースの内部に収容された発電要素とを含む。発電要素は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などの二次電池、或いはキャパシタであってもよい。また、発電要素は、複数の単電池からなる組電池であってもよい。これらの単電池は、直列に接続することができる。単電池は、電池セル、或いは複数の電池セルを接続した電池モジュールであってもよい。電池セルとは、充放電可能な最小単位の要素を意味する。バッテリ１０は、車両を走行させるモータに作動電力を供給する。
【００１２】
バッテリ１０は、バッテリ温度センサ１１を有する。バッテリ温度センサ１１は、バッテリ１０の温度情報を取得し、この取得した温度情報をコントローラ１３に出力する。バッテリ温度センサ１１は、サーミスタであってもよい。コントローラ１３は、ＣＰＵ、ＭＰＵであってもよく、また、ＣＰＵ等が行う処理の少なくとも一部を回路的に実行するＡＳＩＣ回路を含んでいてもよい。
【００１３】
バッテリ１０は、バッテリケースの外面にバッテリヒートシンク１２を備える。バッテリヒートシンク１２は、凹凸形状に形成されている。これにより、バッテリヒートシンク１２の放熱面積が増大するため、バッテリ１０をより効果的に冷却することができる。バッテリヒートシンク１２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。
【００１４】
噴霧機構２０は、スプレイノズルと、車室内の温度を調節するエアコンのエバポレータ（車載機器）において発生する排水をスプレイノズルに導く導通管とを含む。コントローラ１３は、噴霧機構２０の駆動を制御することにより、スプレイノズルからバッテリヒートシンク１２に対してエバポレータの排水を噴霧する。スプレイノズルから噴霧された排水は、走行風により、バッテリヒートシンク１２の表面全体に広がり、液相状態でバッテリヒートシンク１２と熱交換をしたり、或いは気化する際の気化熱によりバッテリ１０を冷却する。
【００１５】
噴霧機構２０は、車両が燃料電池自動車である場合、燃料電池の動作時に発生する排水をバッテリ１０に吹き付ける構成であってもよい。なお、車両が燃料電池自動車である場合、バッテリ１０は、車両の補機（例えば、エアコン）に対して作動エネルギーを供給する電源部として使用される。また、噴霧機構２０は、フロントガラス等の洗浄に用いられたウォッシャー液を回収し、これをバッテリ１０に吹き付ける構成であってもよい。
【００１６】
上述の構成によれば、車載機器の動作時に発生する排水を活用して、バッテリ１０を冷却することができる。また、排水は、霧状に噴霧されるため、排水をそのままの状態でバッテリヒートシンク１２に対して供給する方法と比べて、冷却効率を高めることができる。
【００１７】
ここで、噴霧機構２０は、バッテリ温度センサ１１から出力される温度情報に基づき、バッテリ１０の温度が閾値を超えた時に作動させることができる。また、噴霧機構２０は、外部電源を用いてバッテリ１０を急速充電する際に、作動させることもできる。さらに、車載機器の動作時に発生した排水をバッテリ１０に対して噴霧するだけでバッテリ１０を冷却することができるため、冷却機構を簡素化することができる。
【００１８】
ここで、噴霧機構２０を作動させる際に、バッテリ１０に蓄電された電力を用いる方法がある。しかしながら、この方法では、バッテリ１０を放電させる必要があるため、バッテリ１０の温度がさらに上昇するおそれがある。そこで、本実施形態では、回生時に油圧に捨てるエネルギーを用いて、噴霧機構２０を作動させる。
【００１９】
次に、図２のフローチャートを参照しながら、コントローラ１３が行う処理について説明する。ステップＳ１０１において、コントローラ１３は、回生時に入力されるエネルギーが−３０ｋＷを超えたか否かを判別する。エネルギーが−３０ｋＷを超えていない場合には（ステップＳ１０１、Ｎｏ）、コントローラ１３は、ステップＳ１０２において、入力されるエネルギーの全てを回生エネルギーとして回収、つまり、バッテリ１０を充電する。一方、エネルギーが−３０ｋＷを超えている場合には、処理はステップＳ１０３に進む。
【００２０】
ステップＳ１０３において、コントローラ１３は、入力されたエネルギーの一部を噴霧機構２０の作動エネルギーとして使用し、残部を油圧ブレーキの作動エネルギー、或いはエンジンの吹き上げに使用する。
【００２１】
ここで、噴霧機構２０のより具体的な作動方法について、図３のフローチャートを参照しながら、説明する。ステップＳ２０１において、コントローラ１３は、バッテリ温度が４０℃を超えたか否かを判別する。バッテリ温度が４０℃を超えていない場合には（ステップＳ２０１、Ｎｏ）、バッテリ１０を冷却する必要がないため、処理はステップＳ２０１に戻る。
【００２２】
バッテリ温度が４０℃を超えている場合には（ステップＳ２０１、Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０２に進む。コントローラ１３は、ステップＳ２０２において、バッテリ温度が第１の温度範囲（４０℃以上、４５℃未満）内であるか否かを判別する。バッテリ温度が第１の温度範囲内である場合（ステップＳ２０２、Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０３に進み、バッテリ温度が第１の温度範囲内でない場合（ステップＳ２０２、Ｎｏ）、つまり、バッテリ温度が４５℃以上である場合には、処理はステップＳ２０４に進む。
【００２３】
ステップＳ２０３において、コントローラ１３は、噴霧機構２０を１分間だけ駆動する。これにより、バッテリ１０は冷却される。ステップＳ２０４において、コントローラ１３は、バッテリ温度が第２の温度範囲（４５℃以上、５０℃未満）内であるか否かを判別する。バッテリ温度が第２の温度範囲内である場合（ステップＳ２０４、Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０５に進み、バッテリ温度が第２の温度範囲内でない場合（ステップＳ２０４、Ｎｏ）、つまり、バッテリ温度が５０℃以上である場合、処理はステップＳ２０６に進む。
【００２４】
ステップＳ２０５において、コントローラ１３は、噴霧機構２０を５分間作動させる。バッテリ温度は、ステップＳ２０３の場合よりも、より高くなっているため、噴霧機構２０の作動時間を１分間から５分間に拡大することにより、バッテリ１０をより効果的に冷却することができる。
【００２５】
ステップＳ２０６において、コントローラ１３は、バッテリ温度が第３の温度範囲（５０℃以上、５５℃未満）内であるか否かを判別する。バッテリ温度が第３の温度範囲内である場合（ステップＳ２０６、Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０７に進み、バッテリ温度が第３の温度範囲外である場合（ステップＳ２０６、Ｎｏ）、つまり、バッテリ温度が５５℃以上である場合、処理はステップＳ２０８に進む。
【００２６】
ステップＳ２０７において、コントローラ１３は、噴霧機構２０を１０分間作動させる。バッテリ温度は、ステップＳ２０５の場合よりも、より高くなっているため、噴霧機構２０の作動時間を５分間から１０分間に拡大することにより、バッテリ１０をより効果的に冷却することができる。
【００２７】
ステップＳ２０８において、コントローラ１３は、噴霧機構２０を２０分間作動させる。バッテリ温度は、ステップＳ２０７の場合よりも、より高くなっているため、噴霧機構２０の作動時間を１０分間から２０分間に拡大することにより、バッテリ１０をより効果的に冷却することができる。
（変形例１）
次に、噴霧機構の変形例１を説明する。図４は、変形例に係る噴霧機構４０の概略図である。噴霧機構４０は、貯水タンク４１と、押し出し機構４２と、電磁弁４３と、噴霧ノズル４４とを含む。貯水タンク４１は、管路４５を介してマフラー５０に接続されている。貯水タンク４には、車載機器の動作時に発生した排水（例えば、エバポレータからの排水）が貯留されている。
【００２８】
押し出し機構４２は、管路４５の内部に配置されている。押し出し機構４２は、押し出し弁４２ａと、作動バネ４２ｂとを含む。押し出し弁４２ａは、貯水タンク４１に貯留された水がマフラー５０側に移動しないように、管路４５を閉塞している。押し出し弁４２ａは、マフラー５０の排圧エネルギーを受けると、作動バネ４２ｂのバネ力に抗しながら、ノズル４４側に向かって実線矢印方向に押し出される。これにより、管路４５に貯留された水が押し出し弁４２ａによってノズル４４側に押し出され、ノズル４４からミスト冷媒が噴霧される。噴霧されたミスト冷媒は、バッテリヒートシンク１２に吹き付けられ、バッテリ１０が冷却される。押し出し弁４２ａは、マフラー５０の排圧が下がると、作動バネ４２ｂのバネ力により、点線矢印方向に移動して、元の位置に復帰する。
【００２９】
コントローラ１３は、電磁弁４３の駆動を制御する。電弁４３は、バッテリ１０の冷却が必要でない場合に、管路４５を閉塞し、バッテリ１０の冷却が必要である場合に、管路４５を開く。これにより、バッテリ１０の冷却が不要であるときに、貯水タンク４１に貯留された水が使用されるのを防止することができる。
【００３０】
ここで、噴霧機構４０は、アクセル、ブレーキの動作レベルに応じて、駆動時間を設定することができる。例えば、ある時間内においてアクセル開度が閾値を超えた回数をカウントし、このカウント数が大きい場合に、より噴霧時間を長くすることができる。また、ある時間内においてブレーキの踏力が閾値を超えた回数をカウントし、このカウント数が大きい場合に、より噴霧時間を長くすることができる。なお、これらのカウント数は、閾値を超えない時間が所定時間に達したタイミングで１カウント減らすなどの補正処理を行ってもよい。なお、カウント積算以外に、アクセル開度の平均値、ブレーキの踏力の平均値を使用してもよい。
（変形例２）
上述の実施形態では、バッテリ温度が閾値を超えた時に、噴霧機構２０を作動させたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、車両のナビゲーションシステムから路線情報を取得し、高速走行が予測される場合に、噴霧機構２０を作動させてもよい。これにより、高速走行によって温度上昇したバッテリ１０を、より確実に冷却することができる。
（参考例）
図５及び図６を参照しながら、車両の変形例について説明する。図５は、変形例の車両を図示した概略図である。図６は、コントローラが行う処理を示したフローチャートである。実施形態と同一の機能を有する要素には、同一符号を付している。ＤＣ充電器６０は、電源６１と、貯水タンク６２とを有する。電源６１は、電源ケーブル６１ａを有し、この電源ケーブル６１ａは、図示しない車両の充電器に接続することができる。電源ケーブル６１ａ及び充電器が接続されると、電源６１からバッテリ１０に対する充電が許容される。充電に伴って、バッテリ１０は発熱する。
【００３１】
貯水タンク６２は、ホース６２ａを有し、このホース６２ａは、噴霧機構２０に接続することができる。ホース６２ａ及び噴霧機構２０が接続されると、貯水タンク６２から噴霧機構２０に対する通水が許容される。なお、貯水タンク６２は、ＤＣ充電器６０の外部に設けることもできる。
【００３２】
図６を参照して、電源６１及び車両の充電器が接続されると、コントローラ１３は、ステップＳ３０１において、バッテリ温度が０℃以上であるか否かを判別する。バッテリ温度が０℃未満である場合（ステップＳ３０１、Ｎｏ）、バッテリ１０を冷却する必要がないため、処理はステップＳ３０２に進み、バッテリ温度が０℃以上である場合（ステップＳ３０１、Ｙｅｓ）、バッテリ１０を冷却する必要があるため、処理はステップＳ３０３に進む。
【００３３】
ステップＳ３０２において、コントローラ１３は、噴霧機構２０の駆動を禁止する。ステップＳ３０３において、コントローラ１３は、貯水タンク６２から噴霧機構２０に対する通水を許容するとともに、噴霧機構２０を作動させる。これにより、急速充電により発熱したバッテリ１０に対して、水が噴霧される。
【００３４】
ステップＳ３０４において、コントローラ１３は、急速充電がオフされたか否かを判別する。急速充電がオフされた場合（ステップＳ３０４、Ｙｅｓ）、バッテリ１０を冷却する必要がなくなるため、処理はステップＳ３０５に進み、急速充電がオフされていない場合（ステップＳ３０４、Ｎｏ）、継続してバッテリ１０を冷却する必要があるため、処理はステップＳ３０３に戻る。
【００３５】
ステップＳ３０５において、コントローラ１３は、貯水タンク６２から噴霧機構２０に対する通水を禁止するとともに、噴霧機構２０の作動を停止させる。これにより、バッテリ１０に対する冷却が停止される。
【符号の説明】
【００３６】
１０  バッテリ    １１  バッテリ温度センサ    １２  バッテリヒートシンク
１３  コントローラ    ２０  噴霧機構
【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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【図６】
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