(57)【要約】【課題】二次電池と冷却装置とが収容された電池パック内の二次電池の金属端子に結露が付着することによる不具合を抑制可能な、電池パックの温調制御装置を提供する。【解決手段】車両に搭載された電池パックの空調制御装置において、前記電池パック内の空気の温度及び湿度に基づいて結露発生温度を算出する結露発生温度算出部と、前記結露発生温度が前記二次電池の目標管理温度よりも低い場合に、前記二次電池の温度が目標管理温度となるように、前記冷却装置を用いて前記電池パック内の通常冷却制御を行う第１の冷却制御部と、前記結露発生温度が前記目標管理温度よりも高い場合に、前記二次電池の温度が前記結露発生温度よりも高い温度で維持されるように、前記冷却装置を用いて前記電池パック内の冷却制御を行う第２の冷却制御部と、を備える。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、駆動源としての電動モータに電力を供給する二次電池及び前記二次電池を冷却するための冷却装置が収容された電池パック内の空調制御を行うための電池パックの空調制御装置において、
前記電池パック内の空気の温度及び湿度に基づいて結露発生温度を算出する結露発生温度算出部と、
前記結露発生温度が前記二次電池の目標管理温度よりも低い場合に、前記二次電池の温度が目標管理温度となるように、前記冷却装置を用いて前記電池パック内の通常冷却制御を行う第１の冷却制御部と、
前記結露発生温度が前記目標管理温度よりも高い場合に、前記二次電池の温度が前記結露発生温度よりも高い温度で維持されるように、前記冷却装置を用いて前記電池パック内の冷却制御を行う第２の冷却制御部と、
を備える、電池パックの空調制御装置。
【請求項２】
前記第２の冷却制御部は、前記二次電池の温度と前記結露発生温度との差分に基づいて前記冷却装置の出力を設定する、請求項１に記載の電池パックの空調制御装置。
【請求項３】
前記冷却装置は、エバポレータ及び前記エバポレータに冷媒を供給するエキスパンジョンバルブを備え、
前記第２の冷却制御部は、前記二次電池の温度と前記結露発生温度との差分に基づいて前記エキスパンジョンバルブを制御する、請求項１又は２に記載の電池パックの空調制御装置。
【請求項４】
前記第１の冷却制御部は、所定のサイクルで前記エバポレータの温度を読み込み、前回読み込まれた前記エバポレータの温度と今回読み込まれた前記エバポレータの温度との差分に基づいて前記エキスパンジョンバルブを制御する、請求項３に記載の電池パックの空調制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池パックの空調制御装置に関し、特に、車両に搭載され、二次電池が収容された電池パック内の空調制御を行う電池パックの空調制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の駆動力を出力する電動モータと、車載の発電装置や外部の充電装置による充電が可能な二次電池とを備えた電動車両あるいはハイブリッド車両が知られている。かかる車両に備えられる二次電池は、水による侵食や外部からの衝撃に対して耐え得るように、ケース内に収容される。また、二次電池と併せて、二次電池を冷却する冷却装置がケースに収容された電池パックもある。電池パック内に水分が入り込むと、電池パックの内壁や金属端子の腐食、漏電、ショートが生じるおそれがあるために、電池パックは、通常、ガスケットやパッキン等のシール部品を用いて密閉され、内部の空気の湿度が低く保たれる。
【０００３】
ここで、特許文献１には、電池パック内に収容された冷却装置としてのエバポレータで発生した凝縮水が、二次電池の電極まで届くことを防止するための二次電池の温調装置が提案されている。かかる温調装置は、エバポレータの下流側に、送風機とフィン部材とダクトとを有し、エバポレータから送られる細粒状の凝縮水が、送風機やフィン部材に付着して蒸発することによりブロックされる。また、かかる温調装置では、エバポレータから電極までの距離が確保され、凝縮水が電極に届きにくくなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１４／０６９２７０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の温調装置は、電池パック内の温度が第１設定温度より高くなったときにエバポレータに冷媒を供給し冷却制御を開始する。また、かかる温調装置は、電池パック内の温度が第２設定温度よりも低下したときにはＰＴＣヒータを作動し、温度を上昇させるようになっている。かかる特許文献１の温調装置は、二次電池の通常の冷却制御を行う中で、エバポレータで発生した凝縮水を送風機やフィン部材に付着させて蒸発させるものである。
【０００６】
しかしながら、シール部品やケースの経年劣化等によって電池パックの密閉性が低下した場合や、電池パック内に外気が流入した場合等においては、外部の湿った空気が電池パック内に徐々に侵入し、電池パック内の空気の湿度が上昇する。パック内の空気の湿度が高くなっている場合においては、結露発生温度も高くなって、エバポレータ以外の電池パック内の金属部分に結露が発生しやすい状態になる。そうすると、パック内を循環する空気や振動によって、発生した結露が金属端子に付着するおそれがある。したがって、電池パック内の空気の湿度が上昇した場合であっても、二次電池の金属端子に水滴が付着しないようにすることが望まれる。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、二次電池と冷却装置とが収容された電池パック内の二次電池の金属端子に結露が付着することによる不具合を抑制可能な、電池パックの温調制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、車両に搭載され、駆動源としての電動モータに電力を供給する二次電池及び前記二次電池を冷却するための冷却装置が収容された電池パック内の空調制御を行うための電池パックの空調制御装置において、前記電池パック内の空気の温度及び湿度に基づいて結露発生温度を算出する結露発生温度算出部と、前記結露発生温度が前記二次電池の目標管理温度よりも低い場合に、前記二次電池の温度が目標管理温度となるように、前記冷却装置を用いて前記電池パック内の通常冷却制御を行う第１の冷却制御部と、前記結露発生温度が前記目標管理温度よりも高い場合に、前記二次電池の温度が前記結露発生温度よりも高い温度で維持されるように、前記冷却装置を用いて前記電池パック内の冷却制御を行う第２の冷却制御部と、を備える、電池パックの空調制御装置が提供される。
【０００９】
前記第２の冷却制御部は、前記二次電池の温度と前記結露発生温度との差分に基づいて前記冷却装置の出力を設定してもよい。
【００１０】
前記冷却装置は、エバポレータ及び前記エバポレータに冷媒を供給するエキスパンジョンバルブを備え、前記第２の冷却制御部は、前記二次電池の温度と前記結露発生温度との差分に基づいて前記エキスパンジョンバルブを制御してもよい。
【００１１】
前記第１の冷却制御部は、所定のサイクルで前記エバポレータの温度を読み込み、前回読み込まれた前記エバポレータの温度と今回読み込まれた前記エバポレータの温度との差分に基づいて前記エキスパンジョンバルブを制御してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明にかかる電池パックの空調制御装置によれば、二次電池と冷却装置とが収容された電池パック内の二次電池の金属端子に結露が付着することによる不具合を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態にかかる電池パックの空調装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】電池パックの空調制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】電池パックの空調制御方法を示すフローチャートである。
【図４】第１の冷却制御を示すフローチャートである。
【図５】第２の冷却制御を示すフローチャートである。
【図６】第１の冷却制御のみを実行する際の電池パック内部の湿度及び温度の推移を示すタイムチャートである。
【図７】第１の冷却制御及び第２の冷却制御を実行する際の電池パック内部の湿度及び温度の推移を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１５】
＜＜１．電池パックの空調装置の全体構成例＞＞
まず、本発明の一実施形態にかかる電池パックの空調装置の全体構成の一例について説明する。図１は、本実施形態にかかる電池パック２０の空調装置１０の構成例を示す模式図である。かかる電池パック２０の空調装置１０は、電動車両（ＥＶ）やハイブリッド車両（ＨＥＶ）に搭載され、車両の駆動源としての電動モータに電力を供給するための電池パック２０内の空調を行うための装置である。
【００１６】
空調装置１０は、空調の対象となる電池パック２０と、送風ファン２４と、各種センサ２５，２６，２７，２８と、冷却装置３０とを備える。また、空調装置１０は、空調制御を実行する空調制御装置１００を備える。図１に示した空調制御装置１００は、ケース２１外に設けられているが、気密に密封した状態で、ケース２１内に置かれていてもよい。
【００１７】
＜１−１．ケース＞
電池パック２０は、二次電池２２が収容されるケース２１を備える。本実施形態では、送風ファン２４、及び冷却装置３０の構成要素であるエバポレータ３１は、ケース２１内に収容されている。ケース２１は、耐久性及び強度に優れた金属製のケースとすることができるが、これに限られるものではなく、樹脂等の他の材料からなるケースであってもよい。かかるケース２１は、二次電池２２やエバポレータ３１等を収容した状態で、ガスケットやパッキン、Ｏリング等のシール部品を用いて密閉されている。
【００１８】
また、ケース２１には、内部の空気の循環通路となるダクト１８が接続されている。図１に示したダクト１８は、ケース２１から離されて表されているが、ダクト１８の構成はかかる例に限られない。例えば、ケース２１内の空間を区画することで、空気を循環させるダクト１８が構成されていてもよい。
【００１９】
＜１−２．二次電池＞
電池パック２０は、ケース２１内に二次電池２２を収容する。二次電池２２は、図示しない電動モータに対して電力を供給する高電圧バッテリであり、図示しない発電装置によって充電可能になっている。二次電池２２は、電動モータ以外の他の電気機器に対しても電力を供給可能になっていてもよい。二次電池２２としては、代表的にはリチウムイオンバッテリが例示されるが、これ以外の二次電池によって構成されてもよい。図１に示した二次電池２２は筒型の電池であるが、二次電池２２は箱型であってもよく、特に形状は限定されない。また、ケース２１内に収容される二次電池２２の数についても特に限定されない。
【００２０】
かかる二次電池２２は、充放電時に発熱する。特に、充放電量が多いときには、発熱量も多くなる。一方、二次電池２２は、高温時及び低温時において劣化が進行しやすいことが知られている。そのため、二次電池２２の温度が、適切な温度である目標管理温度で維持されるように、電池パック２０には冷却装置３０が備えられ、二次電池２２の冷却制御が行われるようになっている。
【００２１】
＜１−３．送風ファン＞
送風ファン２４は、例えば、図示しない電動モータにより駆動され、電池パック２０内の空気を循環させる。送風ファン２４の電動モータは、空調制御装置１００によって制御される。送風ファン２４は、エバポレータ３１及び二次電池２２の上流側に設けられ、空気をエバポレータ３１に送り込むとともに、エバポレータ３１で熱交換により冷却された空気を二次電池２２に送る。送風ファン２４によって二次電池２２に送られた空気は、ケース２１に接続されたダクト１８を通って再び送風ファン２４の上流側に還流する。
【００２２】
＜１−４．センサ類＞
電池パック２０は、二次電池２２の温度（以下、「電池温度」ともいう。）を検出する第１の温度センサ２５と、電池パック２０内の空気の温度（以下、「パック内空気温度」ともいう。）を検出する第２の温度センサ２６と、エバポレータ３１表面の温度を検出する第３の温度センサ２７と、電池パック２０内の空気の湿度（以下、「パック内湿度」ともいう。）を検出する湿度センサ２８とを備える。第１の温度センサ２５、第２の温度センサ２６、第３の温度センサ２７及び湿度センサ２８の検出情報は、空調制御装置１００に送られる。
【００２３】
第１の温度センサ２５は、例えば二次電池２２の表面に設けられて、二次電池２２の表面の温度を検出する。第１の温度センサ２５としては、例えば熱電対を用いることができるが、これ以外の温度センサであってもよい。また、図１では、１個の第１の温度センサ２５が示されているが、第１の温度センサ２５は複数設けられていてもよく、各二次電池２２に設けられていてもよい。
【００２４】
第２の温度センサ２６は、例えばケース２１の内壁に設けられて、パック内空気温度を検出する。第２の温度センサ２６としては、例えば熱電対を用いることができるが、これ以外の温度センサであってもよい。また、図１では、１個の第２の温度センサ２６が示されているが、第２の温度センサ２６は複数設けられていてもよい。第２の温度センサ２６を複数設ける場合には、ケース２１内の異なる位置でそれぞれの第２の温度センサ２６が温度を検出するようにしてもよい。
【００２５】
第３の温度センサ２７は、エバポレータ３１の表面のいずれかの位置に設けられ、エバポレータ３１表面の温度を検出する。第３の温度センサ２７としては、例えば熱電対を用いることができるが、これ以外の温度センサであってもよい。また、第３の温度センサ２７は複数備えられてもよいが、エバポレータ３１表面の温度は、位置に限らず比較的均一になることから、一つのみ備えられていればよい。
【００２６】
湿度センサ２８は、例えばケース２１の内壁に設けられて、パック内湿度を検出する。湿度センサは、特に限定されるものではなく、公知の湿度センサを用いることができる。また、図１では、１個の湿度センサ２８が示されているが、湿度センサ２８は複数設けられていてもよい。湿度センサ２８を複数設ける場合には、ケース２１内の異なる位置でそれぞれの湿度センサ２８が湿度を検出するようにしてもよい。
【００２７】
＜１−５．冷却装置＞
冷却装置３０は、エバポレータ３１と、エバポレータ３１に供給する冷媒を循環させる冷媒循環通路３３と、エバポレータ３１への冷媒の噴射量を調節するエキスパンジョンバルブ３２と、循環する冷媒を冷却するための冷却部３４とを備える。冷却部３４は、コンプレッサ、コンデンサ及びレシーバタンクを備えて構成される。
【００２８】
冷却部３４では、冷媒が液化されるとともに冷却される。簡単に説明すると、冷却部３４では、コンプレッサによって圧縮された高温高圧の半液体の冷媒がコンデンサにおいて冷却されて液化された後、レシーバタンクに送られる。レシーバタンクでは、液化されなかった冷媒が液体の冷媒と分離されるとともに、乾燥剤やストレーナ等によって、水分や不純物が冷媒から除去される。そして、冷却部３４において、液化され、冷却された冷媒は、冷却部３４からエキスパンジョンバルブ３２に送られる。冷却部３４は、空調制御装置１００によって制御される。
【００２９】
エキスパンジョンバルブ３２は、微小なノズル穴から冷媒を噴射し、液体の冷媒を気化させてエバポレータ３１に供給する。本実施形態では、エキスパンジョンバルブ３２として、冷媒の噴射量を調節可能な電動エキスパンジョンバルブが用いられている。電動エキスパンジョンバルブは、例えば、ノズル穴の上流側に、冷媒の通路面積を調節可能な電磁弁を備えて構成される。エキスパンジョンバルブ３２は、空調制御装置１００により制御される。ただし、エキスパンジョンバルブ３２は、上記の例に限定されるものではなく、冷媒の噴射量を調節可能なものであればよい。
【００３０】
エキスパンジョンバルブ３２から噴射されて気化した冷媒が、エバポレータ３１を通過する際にエバポレータ３１の周囲の熱を奪うことによって、エバポレータ３１の温度が低下する。このエバポレータ３１に、送風ファン２４によって循環される空気を通過させることによって、冷風が二次電池２２に送られる。このとき、パック内湿度が高くなっていると、エバポレータ３１の表面で空気が冷やされ、空気中の水分が凝縮されて、水滴が発生する。エバポレータ３１を通過した冷媒は、再び冷却部３４に還流し、圧縮される。
【００３１】
なお、本実施形態の電池パック２０は、電池パック２０内の液化した水をケース２１外に排出するドレンパイプや排水手段を備えていない。したがって、ケース２１やシール部品の劣化等により湿った空気や水分がケース２１内に侵入する場合を除き、車両の走行時等に、電池パック２０内に水分が入り込みにくくなっている。
【００３２】
＜＜２．空調制御装置＞＞
次に、空調装置１０の制御を行う空調制御装置１００について説明する。図２は、本実施形態にかかる空調制御装置１００の構成を機能的に示すブロック図である。かかる空調制御装置１００は、公知のマイクロコンピュータを備えて構成される。
【００３３】
空調制御装置１００は、冷却制御部１０２と、送風ファン制御部１０８と、エキスパンジョンバルブ制御部１１０と、冷却補機制御部１１２と、結露発生温度算出部１１６とを備える。冷却制御部１０２は、第１の冷却制御部１０４及び第２の冷却制御部１０６により構成される。具体的に、これらの各部は、上記のマイクロコンピュータによるプログラムの実行により実現され得る。また、空調制御装置１００は、送風ファン駆動回路、エキスパンジョンバルブ駆動回路及び冷却補機駆動回路を備える。
【００３４】
さらに、空調制御装置１００は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の図示しない記憶素子を備える。空調制御装置１００は、第１の温度センサ２５により検出される電池温度Ｔｂａの情報、第２の温度センサ２６により検出されるパック内空気温度Ｔｂｐの情報、第３の温度センサ２７により検出されるエバポレータ３１表面の温度Ｔｅｖ及び湿度センサ２８により検出されるパック内湿度Ｈｂｐの情報を読み込み可能に構成される。
【００３５】
送風ファン制御部１０８、エキスパンジョンバルブ制御部１１０、及び冷却補機制御部１１２は、冷却制御部１０２の第１の冷却制御部１０４又は第２の冷却制御部１０６により算出される制御量にしたがって、送風ファン駆動回路、エキスパンジョンバルブ駆動回路、及び冷却補機駆動回路に対してそれぞれ駆動指令を出力する。ただし、本実施形態にかかる空調制御装置１００において、送風ファン２４及び冷却部３４への電力の供給については、そのオン又はオフの切り替えのみが可能になっていればよく、供給電力の可変制御は必須ではない。
【００３６】
＜２−１．結露発生温度算出部＞
結露発生温度算出部１１６は、パック内空気温度Ｔｂｐ及びパック内湿度Ｈｂｐに基づいて、現在の電池パック２０内の結露発生温度Ｔｃを算出する。例えば、結露発生温度算出部１１６は、現在のパック内空気温度Ｔｂｐの飽和水蒸気量（ｇ／ｍ3）と、現在のパック内湿度Ｈｂｐとに基づき、電池パック２０内の水蒸気量（ｇ／ｍ3）を推定し、当該水蒸気量と飽和水蒸気量とが一致する空気温度を結露発生温度Ｔｃとして求め得る。ただし、結露発生温度Ｔｃの算出方法は、かかる例に限定されない。
【００３７】
湿度センサ２８が複数備えられている場合に、算出に用いるパック内湿度Ｈｂｐは、検出されるパック内湿度Ｈｂｐのうちの最高値としてもよく、あるいは、検出されるパック内湿度Ｈｂｐの平均値としてもよい。また、第２の温度センサ２６が複数備えられている場合に、算出に用いるパック内空気温度Ｔｂｐは、検出されるパック内空気温度Ｔｂｐのうちの最高値又は最低値としてもよく、あるいは、検出される電池温度Ｔｂａの平均値としてもよい。
【００３８】
＜２−２．冷却制御部＞
冷却制御部１０２は、二次電池２２の目標管理温度Ｔｂａ＿ｔｇｔ、又は電池パック２０内の空気の結露発生温度Ｔｃのうちのいずれか高い温度を二次電池２２の目標温度として、冷却装置３０を制御する。冷却制御部１０２は、推定された結露発生温度Ｔｃと目標管理温度Ｔｂａ＿ｔｇｔとを比較し、目標管理温度Ｔｂａ＿ｔｇｔの方が高い場合には第１の冷却制御部１０４に第１の冷却制御（通常冷却制御）を実行させる。一方、結露発生温度Ｔｃの方が高い場合には、冷却制御部１０２は、第２の冷却制御部１０６に第２の冷却制御を実行させる。
【００３９】
上述のとおり、二次電池２２は、高温時及び低温時に劣化が進行しやすいことが知られている。目標管理温度Ｔｂａ＿ｔｇｔは、電池温度Ｔｂａを最適な状態で保持するための目標温度である。目標管理温度Ｔｂａ＿ｔｇｔは、例えば４０℃とすることができる。
【００４０】
（２−２−１．第１の冷却制御部）
第１の冷却制御部１０４は、結露発生温度Ｔｃが二次電池２２の目標管理温度Ｔｂａ＿ｔｇｔよりも低い場合に、電池温度Ｔｂａが目標管理温度Ｔｂａ＿ｔｇｔとなるように、冷却装置３０を用いて通常冷却制御を実行する。具体的に、第１の冷却制御部１０４は、第１の温度センサ２５により検出される電池温度Ｔｂａを読み込み、電池温度Ｔｂａが目標管理温度Ｔｂａ＿ｔｇｔよりも高い場合には、電池温度Ｔｂａが目標管理温度Ｔｂａ＿ｔｇｔとなるように冷却装置３０を制御する。第１の温度センサ２５が複数備えられている場合に、判定に使用する電池温度Ｔｂａは、検出される電池温度Ｔｂａのうちの最低値としてもよく、あるいは、検出される電池温度Ｔｂａの平均値としてもよい。
【００４１】
したがって、第１の冷却制御部１０４は、電池温度Ｔｂａが目標管理温度Ｔｂａ＿ｔｇｔ付近で維持されるように冷却装置３０の制御を行う。第１の冷却制御部１０４は、冷媒の噴射量が徐々に増加するように、エキスパンジョンバルブ制御部１１０及び冷却補機制御部１１２に対して制御量を指示する。例えば、第１の冷却制御部１０４は、電池温度Ｔｂａが目標管理温度Ｔｂａ＿ｔｇｔよりも高い場合に、送風ファン２４を作動させながら、エバポレータ３１を徐々に冷やして、二次電池２２を冷却する。送風ファン２４の出力を可変としてもよい。
【００４２】
かかる通常冷却制御においては、電池温度Ｔｂａが目標管理温度Ｔｂａ＿ｔｇｔになるか否かを監視しながら、エキスパンジョンバルブ３２からエバポレータ３１への冷媒の噴射量を徐々に増加させる。エバポレータ３１への冷媒の噴射量を急に増加させると、電池温度Ｔｂａが急激に低下して目標管理温度Ｔｂａ＿ｔｇｔを大きく下回り、通常冷却制御の実行及び停止が繰り返されて電池温度Ｔｂａが安定しないおそれがあるからである。
【００４３】
本実施形態では、第１の冷却制御部１０４は、第３の温度センサ２７により検出されるエバポレータ３１表面の温度Ｔｅｖを所定サイクルごとに読み込み、当該所定サイクルにおける温度Ｔｅｖの低下量に応じて、エバポレータ３１への冷媒の噴射量を決定する。これにより、エバポレータ３１表面の温度Ｔｅｖの低下速度が、所定速度を超えないように制御される。
【００４４】
（２−２−２．第２の冷却制御部）
第２の冷却制御部１０６は、結露発生温度Ｔｃが二次電池２２の目標管理温度Ｔｂａ＿ｔｇｔよりも高い場合に、電池温度Ｔｂａが結露発生温度Ｔｃよりも高い温度で維持されるように、冷却装置３０を用いて冷却制御を実行する。車両が長時間停止していた状態では、パック内空気温度Ｔｂｐ、電池温度Ｔｂａ及びエバポレータ３１表面の温度Ｔｅｖは外気温度と近似する値となり、電池パック２０内で結露を生じない。一方、車両の始動後に、二次電池２２の自己発熱により電池温度Ｔｂａが上昇したり、あるいは、冷却装置３０の作動により電池温度Ｔｂａが低下したりすると、二次電池２２の表面で結露が発生し得る。そのため、第２の冷却制御部１０６は、電池温度Ｔｂａが結露発生温度Ｔｃよりも高く維持されるように冷却装置３０を制御し、電池温度Ｔｂａが結露発生温度Ｔｃ以下にならないようにする。
【００４５】
例えば、第２の冷却制御部１０６は、第１の温度センサ２５により検出される電池温度Ｔｂａを読み込み、電池温度Ｔｂａと目標管理温度Ｔｂａ＿ｔｇｔとの差分ΔＴｂａに基づいて冷却装置３０を制御する。具体的に、第２の冷却制御部１０６は、電池温度Ｔｂａの差分ΔＴｂａと電池パック２０の熱容量とに基づいて必要冷却量を算出するとともに、エバポレータ３１の冷却性能を考慮して、エバポレータ３１への冷媒の噴射量を決定する。第２の冷却制御部１０６は、決定した冷媒の噴射量に基づいて、エキスパンジョンバルブ制御部１１０及び冷却補機制御部１１２に対して制御量を指示する。送風ファン２４の出力を可変としてもよい。
【００４６】
二次電池２２は、充放電時に発熱するため、電池温度Ｔｂａが結露発生温度Ｔｃとなるように冷却装置３０を制御することにより、実際の電池温度Ｔｂａは、結露発生温度Ｔｃよりも高い温度となり得る。なお、第１の温度センサ２５が複数備えられている場合に、制御に使用する電池温度Ｔｂａは、検出される電池温度Ｔｂａのうちの最低値としてもよく、あるいは、検出される電池温度Ｔｂａの平均値としてもよい。
【００４７】
＜＜３．電池パックの空調制御方法＞＞
以上、電池パック２０の空調装置１０及び空調制御装置１００の構成を説明した。次に、空調制御装置１００により実行される電池パック２０の空調制御方法の例について説明する。
【００４８】
＜３−１．フローチャート＞
図３は、本実施形態にかかる空調制御方法の一例を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１０において、空調制御装置１００は、パック内空気温度Ｔｂｐ及びパック内湿度Ｈｂｐを読み込む。次いで、ステップＳ２０において、空調制御装置１００は、結露発生温度Ｔｃを算出する。例えば、空調制御装置１００は、パック内空気温度Ｔｂｐ及びパック内湿度Ｈｂｐを読み込み、電池パック２０内の水蒸気量（ｇ／ｍ3）を推定するとともに、当該水蒸気量に相当する飽和水蒸気量（ｇ／ｍ3）となる空気の温度を結露発生温度Ｔｃとして算出する。
【００４９】
次いで、空調制御装置１００は、ステップＳ３０において、結露発生温度Ｔｃが目標管理温度Ｔｂａ＿ｔｇｔを超えているか否かを判定する。結露発生温度Ｔｃが目標管理温度Ｔｂａ＿ｔｇｔ以下の場合（Ｓ３０：Ｎｏ）、空調制御装置１００は、ステップＳ４０に進んで、第１の冷却制御（通常冷却制御）を開始する。図４は、通常冷却制御の一例を示すフローチャートである。通常冷却制御では、まず、ステップＳ４１において、空調制御装置１００は、電池温度Ｔｂａを読み込む。
【００５０】
次いで、ステップＳ４２において、空調制御装置１００は、二次電池２２の冷却の要否を判定する。具体的に、空調制御装置１００は、電池温度Ｔｂａが目標管理温度Ｔｂａ＿ｔｇｔを超えているか否かを判定する。電池温度Ｔｂａが目標管理温度Ｔｂａ＿ｔｇｔ以下である場合（Ｓ４２：Ｎｏ）、二次電池２２の冷却は不要であることから、空調制御装置１００はこのルーチンを終了して図６のステップＳ１０に戻る。一方、電池温度Ｔｂａが目標管理温度Ｔｂａ＿ｔｇｔを超える場合（Ｓ４２：Ｙｅｓ）、空調制御装置１００は、ステップＳ４３に進んで、エバポレータ３１表面の温度Ｔｅｖを読み込む。
【００５１】
次いで、ステップＳ４４において、空調制御装置１００は、冷却装置３０の出力の変更の要否を判定する。具体的に、空調制御装置１００は、エバポレータ３１表面の温度Ｔｅｖが、エバポレータ３１表面の目標温度を超えているか否かを判定する。目標温度は、電池温度Ｔｂａを目標管理温度Ｔｂａ＿ｔｇｔで保持し得るエバポレータ３１表面の温度Ｔｅｖの値として設定されている。エバポレータ３１表面の温度Ｔｅｖが目標温度以下の場合（Ｓ４４：Ｎｏ）、冷却装置３０の出力を変更する必要がないことから、空調制御装置１００は、このルーチンを終了して、図６のステップＳ１０に戻る。
【００５２】
一方、エバポレータ３１表面の温度Ｔｅｖが目標温度を超える場合（Ｓ４４：Ｙｅｓ）、空調制御装置１００は、ステップＳ４５に進み、前回のサイクルで読み込んだエバポレータ３１表面の温度Ｔｅｖと今回読み込んだエバポレータ３１表面の温度Ｔｅｖとに基づいて、エバポレータ３１への冷媒の噴射量を算出する。例えば、空調制御装置１００は、前回のサイクルから今回のサイクルでのエバポレータ３１表面の温度Ｔｅｖの低下量が所定の低下量となるように、エバポレータ３１への冷媒の噴射量をフィードバック制御してもよい。
【００５３】
次いで、ステップＳ４６において、空調制御装置１００は、冷却装置３０の要求出力を算出する。例えば、空調制御装置１００は、エキスパンジョンバルブ３２に供給される冷媒の圧力を検出するとともに、冷媒の圧力と、冷媒の噴射量とに基づき、エキスパンジョンバルブ３２の開弁時間を算出する。単位時間中のエキスパンジョンバルブ３２の開弁時間を変更して冷媒の噴射量を制御するデューティ制御を行う場合には、単位時間中のエキスパンジョンバルブ３２の開弁時間の割合に相当するデューティ比を算出する。
【００５４】
次いで、ステップＳ４７において、空調制御装置１００は、エキスパンジョンバルブ３２の開弁時間に基づき、エキスパンジョンバルブ駆動回路に対して制御指令を出力し、エキスパンジョンバルブ３２を開放する。これにより、エバポレータ３１に対して冷媒が噴射され、エバポレータ３１が冷やされて、二次電池２２が冷却される。その後、空調制御装置１００は再び図３のステップＳ１０に戻る。
【００５５】
一方、上述のステップＳ３０において、結露発生温度Ｔｃが目標管理温度Ｔｂａ＿ｔｇｔを超えている場合（Ｓ３０：Ｙｅｓ）、空調制御装置１００はステップＳ５０に進み、第２の冷却制御を実行する。図５は、第２の冷却制御を示すフローチャートである。第２の冷却制御では、まず、空調制御装置１００は、ステップＳ５１において、電池温度Ｔｂａを読み込んだ後、ステップＳ５２において、電池温度Ｔｂａと結露発生温度Ｔｃとの差分ΔＴｂａを算出する。
【００５６】
次いで、ステップＳ５３において、空調制御装置１００は、必要冷却量を算出する。ここでは、電池温度Ｔｂａの差分ΔＴｂａを電池パック２０の熱容量で割ることによって、必要な冷却量が算出される。電池パック２０の熱容量は、あらかじめ求めることができる。次いで、ステップＳ５４において、空調制御装置１００は、算出された必要冷却量を実現し得る、エバポレータ３１への冷媒の噴射量を算出する。ここでは、必要冷却量を、エバポレータ３１の冷却性能で割ることによって、冷媒噴射量が算出される。
【００５７】
次いで、ステップＳ５５において、冷却装置３０の要求出力を算出する。例えば、空調制御装置１００は、エキスパンジョンバルブ３２に供給される冷媒の圧力を検出するとともに、冷媒の圧力と、冷媒の噴射量とに基づき、エキスパンジョンバルブ３２の開弁時間を算出する。単位時間中のエキスパンジョンバルブ３２の開弁時間を変更して冷媒の噴射量を制御するデューティ制御を行う場合には、単位時間中のエキスパンジョンバルブ３２の開弁時間の割合に相当するデューティ比を算出する。
【００５８】
次いで、ステップＳ５６において、空調制御装置１００は、エキスパンジョンバルブ３２の開弁時間に基づき、エキスパンジョンバルブ駆動回路に対して制御指令を出力し、エキスパンジョンバルブ３２を開放する。これにより、エバポレータ３１に対して冷媒が噴射され、エバポレータ３１が冷やされて、二次電池２２が冷却される。二次電池２２の目標温度は結露発生温度Ｔｃとされているが、二次電池２２は自己発熱していることから、電池温度Ｔｂａは結露発生温度Ｔｃよりも高い温度で保持される。その後、空調制御装置１００は再び図３のステップＳ１０に戻って、ここまで説明した手順を繰り返す。
【００５９】
以上のように、本実施形態にかかる空調制御方法では、パック内湿度Ｈｂｐが上昇し、結露発生温度Ｔｃが目標管理温度Ｔｂａ＿ｔｇｔよりも高い場合には、電池温度Ｔｂａが結露発生温度Ｔｃよりも高く維持されるように、冷却装置３０が制御される。したがって、電池温度Ｔｂａが結露発生温度Ｔｃ以下になることが防止され、二次電池２２における結露の発生が抑制される。
【００６０】
＜３−２．タイムチャート＞
次に、本実施形態にかかる電池パック２０の空調制御装置１００による空調制御実行時の電池パック２０内部の温度の変化、及びエキスパンジョンバルブ３２による冷媒の噴射量について、タイムチャートを参照して概略的に説明する。対比のために、第２の冷却制御を実行しないで第１の冷却制御（通常冷却制御）のみを実行した場合の電池パック２０内部の温度の変化、及びエキスパンジョンバルブ３２による冷媒の噴射量について説明した後、本実施形態による空調制御について説明する。なお、以下の説明は、電池パック２０内に湿った外気が侵入する等により、パック内湿度Ｈｂｐが高くなっている場合の様子を説明している。
【００６１】
図６は、通常冷却制御のみを実行した場合の、パック内湿度Ｈｂｐ、パック内空気温度Ｔｂｐ、エバポレータ３１表面の温度Ｔｅｖ、及び電池温度Ｔｂａの推移を示すタイムチャートである。また、図６には、エキスパンジョンバルブ３２による冷媒の噴射状態が示されている。この例においては、エキスパンジョンバルブ３２として、冷媒の噴射量を０又は１００（％）でのみ切替可能なバルブが使用されている。また、二次電池２２の目標管理温度Ｔｂａ＿ｔｇｔは、１５度に設定されている。
【００６２】
車両のキースイッチがオンにされたｔ１１の時点で、結露発生温度Ｔｃが３６度であるとする。車両のキースイッチがオンにされたときに、電池温度Ｔｂａが目標管理温度Ｔｂａ＿ｔｇｔを超えていることから、ｔ１２の時点でエキスパンジョンバルブ３２による冷媒の噴射がオンにされる。これに伴って、パック内空気温度Ｔｂｐ、エバポレータ３１表面の温度Ｔｅｖ及び電池温度Ｔｂａが低下し始める。また、空気温度が低下するほど、空気中の飽和水蒸気量は減少することから、パック内空気温度Ｔｂｐの低下に伴って、パック内湿度Ｈｂｐは上昇する。
【００６３】
ｔ１３の時点で、エバポレータ３１表面の温度Ｔｅｖが結露発生温度Ｔｃ以下になり、エバポレータ３１の表面に結露が発生し始める。これにより、パック内の空気中の水分が減少するため、結露発生温度Ｔｃは低下し始める。その後も、エキスパンジョンバルブ３２への冷媒の噴射が継続されると、ｔ１４の時点で、パック内空気温度Ｔｂｐ及び電池温度Ｔｂａが結露発生温度Ｔｃ以下になる。したがって、エバポレータ３１以外の金属部分や二次電池２２の表面で結露が発生し始める。このｔ１４の時点で、パック内湿度Ｈｂｐは、約１００％となる。
【００６４】
その後も、パック内空気温度Ｔｂｐ、エバポレータ３１表面の温度Ｔｅｖ及び電池温度Ｔｂａは低下し続け、電池温度Ｔｂａが目標管理温度Ｔｂａ＿ｔｇｔになったｔ１５の時点で、エキスパンジョンバルブ３２による冷媒の噴射がオフにされる。これに伴って、パック内空気温度Ｔｂｐ、エバポレータ３１表面の温度Ｔｅｖ及び電池温度Ｔｂａは上昇し始める。
【００６５】
ただし、パック内空気温度Ｔｂｐ及び電池温度Ｔｂａが結露発生温度Ｔｃを上回るｔ１６の時点までは、エバポレータ３１以外の電池パック２０内の金属部分や二次電池２２において結露が発生する。このｔ１６の時点以降、パック内湿度Ｈｂｐは低下し始める。また、エバポレータ３１の表面における結露の発生は、エバポレータ３１表面の温度Ｔｅｖが結露発生温度Ｔｃを上回るｔ１７の時点まで継続する。以降は、電池温度Ｔｂａが目標管理温度Ｔｂａ＿ｔｇｔで維持されるように、エキスパンジョンバルブ３２による冷媒の噴射のオン又はオフが切り替えられる。
【００６６】
かかる例によれば、エバポレータ３１表面の温度Ｔｅｖだけでなく、電池温度Ｔｂａやパック内空気温度Ｔｂｐが結露発生温度Ｔｃ以下になって、エバポレータ３１以外の金属部分や二次電池２２で結露が発生する。これにより、水滴が二次電池２２の金属端子に付着し、金属端子の腐食や漏電、ショートが引き起こされるおそれがある。
【００６７】
図７は、本実施形態にかかる空調制御方法を実行した場合の、パック内湿度Ｈｂｐ、パック内空気温度Ｔｂｐ、エバポレータ３１表面の温度Ｔｅｖ、及び電池温度Ｔｂａの推移を示すタイムチャートである。また、図７には、エキスパンジョンバルブ３２による冷媒の噴射量が示されている。この例においては、エキスパンジョンバルブ３２として、冷媒の噴射量を０−１００（％）で調節可能な電動エキスパンジョンバルブが使用されている。また、二次電池２２の目標管理温度Ｔｂａ＿ｔｇｔは、１５度に設定されている。
【００６８】
図７の例においても、車両のキースイッチがオンにされたｔ１の時点で、結露発生温度Ｔｃが３６度であるとする。本実施形態にかかる空調制御方法では、車両のキースイッチがオンにされた後、結露発生温度Ｔｃが目標管理温度Ｔｂａ＿ｔｇｔよりも高い場合には、電池温度Ｔｂａが結露発生温度Ｔｃよりも高い温度で保持されるように、エキスパンジョンバルブ３２による冷媒噴射量が制御される。図７の例では、ｔ２の時点でエキスパンジョンバルブ３２による冷媒の噴射が開始されるが、結露発生温度Ｔｃと電池温度Ｔｂａとの差分ΔＴｂａに基づいて冷媒の噴射量が設定されるため、冷媒の噴射量が約３５％となっている。
【００６９】
冷媒の噴射開始に伴って、パック内空気温度Ｔｂｐ、エバポレータ３１表面の温度Ｔｅｖ及び電池温度Ｔｂａが低下し始めるが、冷媒の噴射量が１００％にはなっていないことから、それぞれの温度の低下速度は、図６の例に比べて遅くなっている。また、パック内空気温度Ｔｂｐの低下速度が遅いことから、パック内湿度Ｈｂｐの上昇速度も、図６の例に比べて遅くなっている。
【００７０】
ｔ３の時点で、エバポレータ３１表面の温度Ｔｅｖが結露発生温度Ｔｃ以下になり、エバポレータ３１の表面に結露が発生し始める。これにより、少し遅れて、結露発生温度Ｔｃも低下し始める。一方、パック内空気温度Ｔｂｐ及び電池温度Ｔｂａが、結露発生温度Ｔｃ以下になることはない。その後、結露発生温度Ｔｃが目標管理温度Ｔｂａ＿ｔｇｔよりも低くなるｔ４の時点まで、結露発生温度Ｔｃと電池温度Ｔｂａとの差分ΔＴｂａに基づいて、エキスパンジョンバルブ３２による冷媒の噴射量が決定される。
【００７１】
ｔ４の時点で、結露発生温度Ｔｃが目標管理温度Ｔｂａ＿ｔｇｔよりも低くなると、今度は、電池温度Ｔｂａが目標管理温度Ｔｂａ＿ｔｇｔとなるように、エキスパンジョンバルブ３２による冷媒噴射量が制御される。これに伴って、パック内空気温度Ｔｂｐ、エバポレータ３１表面の温度Ｔｅｖ及び電池温度Ｔｂａの低下速度は大きくなる。これにより、エバポレータ３１での結露の発生量も増加し、結露発生温度Ｔｃの低下速度も大きくなる。この場合においても、パック内空気温度Ｔｂｐ及び電池温度Ｔｂａが、結露発生温度Ｔｃ以下になることはない。
【００７２】
その後、電池温度Ｔｂａが目標管理温度Ｔｂａ＿ｔｇｔになったｔ５の時点で、エキスパンジョンバルブ３２による冷媒の噴射量が減少する。これに伴って、パック内空気温度Ｔｂｐ、エバポレータ３１表面の温度Ｔｅｖ及び電池温度Ｔｂａの変化は小さくなる。ｔ５の時点以降も、パック内空気温度Ｔｂｐ及び電池温度Ｔｂａが、結露発生温度Ｔｃ以下になることはない。このように、本実施形態にかかる空調制御方法の例では、パック内湿度Ｈｂｐが高い場合であっても、パック内空気温度Ｔｂｐ及び電池温度Ｔｂａが結露発生温度Ｔｃ以下にならないように、エキスパンジョンバルブ３２による冷媒の噴射量が制御される。したがって、エバポレータ３１の表面以外での結露の発生が抑制される。
【００７３】
以上説明したように、本実施形態にかかる電池パック２０の空調制御装置１００によれば、パック内湿度Ｈｂｐが高く、結露発生温度Ｔｃが、二次電池２２の目標管理温度Ｔｂａ＿ｔｇｔよりも高い場合には、電池温度Ｔｂａが結露発生温度Ｔｃよりも高く保持されるように、冷却装置３０が制御される。したがって、電池パック２０内では、エバポレータ３１の表面以外の位置における結露の発生が抑制され、二次電池２２の金属端子の腐食や漏電、ショート等の不具合が抑制される。
【００７４】
また、本実施形態にかかる電池パック２０の空調制御装置１００によれば、電池パック２０内の湿度が上昇した場合であっても、電池パック２０内で不具合が生じないように冷却装置３０の出力が制御される。したがって、本実施形態にかかる電池パック２０の空調制御装置１００によれば、電池パック２０の交換時期を遅らせることができ、電池パック２０の交換費用を削減できる。また、本実施形態にかかる電池パック２０の空調制御装置１００によれば、電池パック２０の腐食防止処理を簡易にすることもできるため、製造コストを抑制することができる。
【００７５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は応用例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００７６】
１０    空調装置
１８    ダクト
２０    電池パック
２１    ケース
２２    二次電池
２４    送風ファン
２５    第１の温度センサ
２６    第２の温度センサ
２７    第３の温度センサ
２８    湿度センサ
３０    冷却装置
３１    エバポレータ
３２    エキスパンジョンバルブ
３３    冷媒循環通路
３４    冷却部
１００    空調制御装置
１０２    冷却制御部
１０４    第１の冷却制御部
１０６    第２の冷却制御部
１０８    送風ファン制御部
１１０    エキスパンジョンバルブ制御部
１１２    冷却補機制御部
１１６    結露発生温度算出部
Ｈｂｐ    パック内湿度
Ｔｂａ    電池温度
Ｔｂｐ    パック内空気温度
Ｔｃ    結露発生温度
Ｔｅｖ    エバポレータの表面の温度
【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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【図７】
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