(57)【要約】【課題】荷室から車室に戻る冷気が乗員に不快感を与えることを抑制する電池パックの冷却装置を提供することである。【解決手段】車室２の空気を取り込む第１の吸気ダクト２２と、荷室３から座席４への戻り空気を取り込む第２の吸気ダクト２３と、第１の吸気ダクト２２及び第２の吸気ダクト２３の各吸気流路をそれぞれ開放、閉止する開閉弁２４とを備え、制御部１３は、外気温度が所定温度ＴＬ以下のときに、第２の吸気ダクト２３の吸気流路を開放するように開閉弁２４を動作させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室と荷室とが連通している車両に搭載される電池パックを冷却した空気を前記荷室に排気する電池パックの冷却装置であって、
前記車室の空気を冷却用に取り込む第１の吸気ダクトと、
前記車室と前記荷室の連通部から冷却用の空気を取り込む第２の吸気ダクトと、
前記第１の吸気ダクト及び前記第２の吸気ダクトの各吸気流路をそれぞれ開放、閉止する開閉弁と、
前記開閉弁を動作させる制御部と、を備え、
前記制御部は、外気温度が所定温度以下のときは、前記第２の吸気ダクトの吸気流路が開放されるように前記開閉弁を動作させることを特徴とする電池パックの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池パックの冷却装置に関し、特に、電池パックを冷却した空気を荷室に排気する電池パックの冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッド自動車においては、モータを駆動するための電池モジュールや、この電池モジュールの充放電を制御する制御装置等を備える電池パックが搭載されている。この電池パックは、車体構成や電池パックの大きさ等に応じて、シートの下方、フロアパネルの下方、荷室等の車体の様々な位置に配置される。
【０００３】
電池モジュールは充放電によって発熱し、高温になると電池モジュールの出力特性が低下してしまう。そこで、車両のフロアパネルに固定された電池モジュールに、車室から取り込んだ空気を供給して電池モジュールを冷却する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−３３７９９公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
車室と荷室とは、後部座席の後側上方、特に、荷室上方に配置されたパッケージトレイに設けられた連通口を介して連通しているので、車室から取り込んだ空気を電池モジュールに供給して、電池モジュールを冷却した空気を荷室に排気する場合、排気された空気はパッケージトレイの連通口を介して車室に戻る。すなわち、電池モジュールを冷却する空気は車室と荷室とを循環している。
【０００６】
一方、荷室は外気温度の影響を受けやすく、荷室の温度は外気温度と略同じ温度となることがある。このため、外気温度が低い場合、電池モジュールを冷却した空気を荷室に排気すると、荷室の低温空気（冷気）がパッケージトレイの連通口を介して車室の後部座席の近傍に拡散し、この冷気を乗員が感じると快適性が損なわれる。
【０００７】
そこで、本発明では、荷室から車室に戻る冷気が乗員に不快感を与えることを抑制する電池パックの冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電池パックの冷却装置は、車室と荷室とが連通している車両に搭載される電池パックを冷却した空気を前記荷室に排気する電池パックの冷却装置であって、前記車室の空気を冷却用に取り込む第１の吸気ダクトと、前記車室と前記荷室の連通部から冷却用の空気を取り込む第２の吸気ダクトと、前記第１の吸気ダクト及び前記第２の吸気ダクトの各吸気流路をそれぞれ開放、閉止する開閉弁と、前記開閉弁を動作させる制御部とを備え、前記制御部は、外気温度が所定温度以下のとき、前記第２の吸気ダクトの吸気流路が開放されるように前記開閉弁を動作させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、荷室から車室に戻る冷気が乗員に不快感を与えることを抑制することができ、乗員の快適性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】電池パックの冷却装置が配置された車両後部の概略図である。
【図２】電池パック、冷却装置の構成及び制御部の入出力を説明する系統図である。
【図３】吸気流路を開閉する制御を示すフローチャートである。
【図４】パッケージトレイの上方空間から吸気する場合の空気の流れを説明する車両後部の概略図である。
【図５】冷却装置の変形例を示す車両後部の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１において、エンジンとモータジェネレータを備えるハイブリッド車両１は、車室２と、車室２の後側に隣接している荷室３とを備え、車室２には後部座席４が配置されている。後部座席４の後側上方には、車室２とラゲッジルーム３とを区画するパッケージトレイ５が設けられており、このパッケージトレイ５には、複数の連通口５ａが設けられており、車室２と荷室３とを連通している。
【００１２】
荷室３の後部座席４の後側には、モータジェネレータに電力を供給する電池パック１０と、電池パック１０を冷却する冷却装置２０とが配置されている。図２に示すように、電池パック１０は、複数の電池セルを電気的に接続して構成される電池モジュール１１と、電池モジュール１１の温度を検出する電池温度センサ１２と、電池モジュール１１の温度等を検出して、電池モジュール１１の充放電を制御する制御部１３と、これらを収容するケーシング１４とを備えている。
【００１３】
ケーシング１４の後方側には、電池モジュール１１を冷却した空気を荷室３に排気する排出口１５が設けられている。ケーシング１４の上面の後部座席４側には冷却装置２０が設けられている。
【００１４】
冷却装置２０は、ケーシング１４の内部の電池モジュール１１へ冷却用の空気を供給する冷却ブロワ２１と、一端が車室２に開口され、他端が冷却ブロワ２１に接続される第１の吸気ダクト２２と、一端が後部座席４の後側上方、すなわち、連通部としてのパッケージトレイ５の連通口５ａの近傍に開口され、他端が冷却ブロワ２１に接続される第２の吸気ダクト２３と、第１の吸気ダクト２２と第２の吸気ダクト２３との流路を切り換える開閉弁としての開閉弁２４と、開閉弁２４を駆動するアクチュエータ２５とを備えている。
【００１５】
第１の吸気ダクト２２は、車両１の前後方向に延びて、後部座席４の車幅方向の片側から車室２に開口するダクト２２ａを有し、このダクト２２ａの下流端は車両１の下方に向かって屈曲してケーシング１４に接続するダクト２２ｂに接続されている。
【００１６】
ダクト２２ａとダクト２２ｂとが屈曲している位置には、第２の吸気ダクト２３の下流端が接続している。図１に示すように、第２の吸気ダクト２３の一端は、パッケージトレイ５において連通口５ａよりも後部座席４側の位置で開口している。第１の吸気ダクト２２と第２の吸気ダクト２３との流路は同じ大きさの断面形状が好ましい。
【００１７】
第１の吸気ダクト２２と第２の吸気ダクト２３との接続位置の下流側には、冷却ブロワ２１が接続されている。冷却ブロワ２１の下流側であり、冷却ブロワ２１とケーシング１４との間のダクト２２ｂには、ケーシング１４に流入する空気の温度を検出する吸気温度センサ２６が配置されている。
【００１８】
第１の吸気ダクト２２と第２の吸気ダクト２３との接続位置に隣接する位置には、回動軸２５ａを備えたアクチュエータ２５が設けられている。回動軸２５ａには、第１の吸気ダクト２２と第２の吸気ダクト２３との流路を開閉する開閉弁２４が固定されている。
【００１９】
アクチュエータ２５は、図２において矢印Ａで示すように、開閉弁２４を第２の吸気ダクト２３の流路を閉じる位置（図中実線で示す位置）及び開閉弁２４を第１の吸気ダクト２２の流路を閉じる位置（図中破線で示す位置）に回動することができる。
【００２０】
図２に示すように、冷却ブロワ２１及びアクチュエータ２５は制御部１３からの制御信号を受け、制御部１３からの信号によってその動作を制御される。また、図１に示すように、車両１の後部には外気温度センサ６が設けられている。なお、外気温度センサ６は外気温度を検出することができれば車両１の後部以外に設けられていてもよい。
【００２１】
制御部１３には、外気温度センサ６、電池温度センサ１２、吸気温度センサ２６がそれぞれ接続されており、これらが検出した温度がそれぞれ入力される。制御部１３は、電池モジュール１１の冷却の必要性を判断するための冷却判断温度ＴＢと、荷室３から車室２に流れ込んで拡散する空気の温度が乗員の快適性を損なう温度であるかを判断するための所定の外気判断温度ＴＬと、電池モジュール１１に供給される空気温度が電池モジュール１１の冷却に適しているかを判断するための吸気判断温度ＴＤとを記憶している。なお、冷却判断温度ＴＢ、外気判断温度ＴＬ、吸気判断温度ＴＤについては、以下のフローチャートにおいて詳しく説明する。
【００２２】
次に、制御部１３の制御について図３に示すフローチャートに基づいて説明する。まず、ステップＳ１０において、電池温度センサ１２から電池モジュール１１の温度を取得して、ステップＳ１１へ進む。
【００２３】
ステップＳ１１では、電池温度センサ１２が検出した温度と、制御部１３が記憶している冷却判断温度ＴＢとを比較する。冷却判断温度ＴＢは、電池モジュール１１の温度が上昇した場合に、電池モジュール１１の冷却が必要であるかを判断するための温度である。電池モジュール１１は充放電によって発熱し、高温になると出力特性が低下するので、電池モジュール１１の温度を検出して、電池モジュール１１の冷却が必要であるかを判断する。
【００２４】
ステップＳ１１において、検出温度が冷却判断温度ＴＢよりも低い場合（ＮＯ）、電池モジュール１１を冷却する必要はないと判断してステップＳ１２に進み、ステップＳ１２で冷却ブロア２１をオフして最初のステップＳ１０に戻る。検出温度が冷却判断温度ＴＢ以上である場合（ＹＥＳ）、電池モジュール１１を冷却する必要があると判断してステップＳ１３に進む。
【００２５】
ステップＳ１３では、外気温度センサ６から外気温度を取得して、ステップＳ１４へ進む。ステップＳ１４では、外気温度センサ６が検出した温度と、制御部１３が記憶している外気判断温度ＴＬとを比較する。外気判断温度ＴＬとは、荷室３に滞留している空気が車室２に流れて拡散したときに乗員が不快と感じる温度である。荷室３は外気温度の影響を受けやすく、荷室３の空気温度は外気温度と略同じ温度になる。このため、外気温度を検出することによって、荷室３の空気温度を推定することが可能である。
【００２６】
また、車室２と荷室３とは、パッケージトレイ５の連通口５ａによって連通しているので、荷室３から車室２に拡散した空気を後部座席４に座っている乗員が感じることがある。このとき、外気温度が外気判断温度ＴＬよりも低いと、車室２に拡散する空気温度も低温となり、乗員は冷気を感じて快適性が損なわれる。特に冬季等で外気温度が低温であると乗員は冷気を感じることになる。よって、荷室３の空気が車室２に拡散した際に、乗員の快適性を損なう温度が外気判断温度ＴＬであり、乗員の快適性を損なう温度であるかを判断するための所定温度として外気判断温度ＴＬを設定している。
【００２７】
ステップＳ１４において外気温度センサ６の検出温度が外気判断温度ＴＬよりも高い場合（ＮＯ）、荷室３の空気が車室２に拡散しても乗員の快適性を損なう温度ではないと判断してステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、電池パック１０への吸気経路を第１の吸気ダクト２２側にしてステップＳ１７に進む。すなわち、図１に示すように、アクチュエータ２５をオフすることによって、開閉弁２４が第２の吸気ダクト２３の流路を閉じるとともに第１の吸気ダクト２２の流路を開いて、電池パック１０への吸気流路を第１の吸気ダクト２２とする。
【００２８】
ステップＳ１７において冷却ブロワ２１をオンすると、図１において、矢印Ｆ１に示すように、車室２の空気が、第１の吸気ダクト２２を介して前方から電池パック１０に供給される。電池パック１０に供給された空気は、電池モジュール１１との間で熱交換を行って電池モジュール１１を冷却する。そして、矢印Ｆ２で示すように、電池モジュール１１との熱交換により暖められた空気は、排出口１５から電池パック１０の後方の荷室３に排出される。さらに、矢印Ｆ３で示すように、荷室３の空気は、排出口１５から排出された空気によって、パッケージトレイ５の連通口５ａから押し出されて車室２に流れ込んで車室２に拡散する。この車室２に流れ込んで拡散した空気温度は、外気判断温度ＴＬよりも高い温度であるので、乗員は不快に感じることはない。
【００２９】
一方、ステップＳ１４において、外気温度センサ６による検出温度が外気判断温度ＴＬ以下である場合（ＹＥＳ）、荷室３の空気が車室２に流れ込んで拡散すると、後部座席４に座っている乗員が不快に感じるので、この場合の外気温度は乗員の快適性を損なう温度であると判断してステップＳ１６に進む。
【００３０】
ステップＳ１６では、電池パック１０への吸気経路を第２の吸気ダクト２３側にしてステップＳ１８に進む。すなわち、図４に示すように、アクチュエータ２５を動作することによって、開閉弁２４が回動されて、第２の吸気ダクト２３の流路を開放するとともに、第１の吸気ダクト２２の流路を閉止して、電池パック１０への吸気流路を第２の吸気ダクト２３に切り換える。
【００３１】
ステップＳ１８では冷却ブロワ２１をオンしてステップＳ１９に進む。冷却ブロワ２１をオンすると、図４において、冷却ブロワ２１のオン当初はパッケージトレイ５の上方の空気が、第２の吸気ダクト２３を介して電池パック１０に供給される。そして、矢印Ｆ２に示すように、電池モジュール１１を冷却した空気は排出口１５から荷室３に排出される。冷却ブロワ２１のオン状態が継続されると、矢印Ｆ４に示すように、荷室３の空気は、排出口１５から排出された空気によって、パッケージトレイ５の連通口５ａから押し出される。この押し出された空気は車室２に拡散せず、第２の吸気ダクト２３の一端から再び吸引されて電池パック１０に供給され、電池パック１０、荷室３及びパッケージトレイ５の上方空間を循環する。
【００３２】
なお、排出口１５からは、電池モジュール１１との熱交換により暖められた空気が排気されるが、外気温度が低い場合には、排気された空気は荷室３で冷却されて外気温度と同温度となってパッケージトレイ５の連通口５ａから車室２に戻る。
【００３３】
ステップＳ１９では、吸気温度センサ２６から電池パック１０に吸入される空気の温度を取得してステップＳ２０へ進み、ステップＳ２０では、吸気温度センサ２６が検出した温度と、制御部１３が記憶している吸気判断温度ＴＤとを比較する。
【００３４】
ここで、吸気判断温度ＴＤについて説明する。パッケージトレイ５の上方の空気温度がリアガラスからの日射等の影響により上昇する場合がある。この場合には、温度上昇した空気を電池モジュール１１に供給しても効率的な冷却が困難となる。このため、電池モジュール１１に供給される空気温度が電池モジュール１１の冷却に適しているかを判断するための吸気判断温度ＴＤを設定している。
【００３５】
ステップＳ２０において検出温度が吸気判断温度ＴＤ以上である場合（ＹＥＳ）、吸気判断温度ＴＤ以上に温度上昇した空気を、第２の吸気ダクト２３の一端からパッケージトレイ５の上方の空気を吸入して電池モジュール１１に供給しても電池モジュール１１の冷却が困難であると判断してステップＳ２２に進む。
【００３６】
ステップＳ２２では、電池パック１０への吸気経路を第１の吸気ダクト２２側に切り換える。すなわち、車室２はエアコンによって温度調整されているので、パッケージトレイ５の上方空間の温度よりも低い温度である。このため、車室２の空気を電池モジュール１１に供給して、電池モジュール１１を冷却する。
【００３７】
図１に示すように、アクチュエータ２５を動作することによって、開閉弁２４が第１の吸気ダクト２２の流路を開放するとともに、第２の吸気ダクト２３の流路を閉止して、電池パック１０への流路を第１の吸気ダクト２２に切り換える。そして、車室２の空気が第１の吸気ダクト２２を介して電池パック１０に供給されて、電池モジュール１１の冷却を行い、ステップＳ１０に戻る。
【００３８】
一方、検出温度が吸気判断温度ＴＤよりも低い場合（ＮＯ）、電池モジュール１１に供給している空気温度は、電池モジュール１１の冷却に適している、すなわち、電池モジュール１１を冷却可能であると判断してステップＳ２１に進む。ステップＳ２１では、電池パック１０への流路の切換えを行わず、第２の吸気ダクト２３を用いて電池モジュール１１の冷却を継続してステップＳ１０に戻る。
【００３９】
上述のステップＳ１７、Ｓ２１、Ｓ２２の制御を行った後はステップＳ１０に戻る。電池モジュール１０の冷却が十分に行われて、電池モジュール１１の温度が冷却判断温度ＴＢよりも低ければ、ステップＳ１０に戻った後に、ステップＳ１１、Ｓ１２に進み、冷却ブロア２１をオフして制御部１３の一連の制御を終了する。
【００４０】
また、上述のステップＳ１６、Ｓ２２では、一方の吸気流路を開放するとともに、他方の吸気流路を閉止して吸気流路を切換えていた。しかし、一方の開放側の吸気流路の吸気流量が確保されれば、他方は閉止するまでもなく僅かに開放していてもよい。開閉弁２４を第１の吸気ダクト２２と第２の吸気ダクト２３との間で停止することによって、第１の吸気ダクト２２と第２の吸気ダクト２３との両方から吸気することも可能である。例えば、第１の吸気ダクト２２から第２の吸気ダクト２３に吸気流路を切り換える場合、第２の吸気ダクト２３の開放量を８０％とし、第１の吸気ダクト２２の開放量を２０％とすることも可能である。また、第１の吸気ダクト２２と第２の吸気ダクト２３とに独立した開閉弁をそれぞれ設けて、電池パック１０への吸気経路を切り換えてもよい。
【００４１】
以上説明したように、外気温度が低い場合に、電池パック１０への吸気経路を、第１の吸気ダクト２２から第２の吸気ダクト２３に切り換えるので、電池モジュール１１を冷却する空気がパッケージトレイ５の上方空間から取り込まれる。このため、電池モジュール１１を冷却する空気の流れは、第２の吸気ダクト２３、電池パック１０、荷室３及びパッケージトレイ５の上方空間で循環することになる。よって、荷室３の低温空気（冷気）がパッケージトレイ５の連通口５ａから車室２に戻り、この冷気が後部座席４の乗員に不快感を与えることを抑制でき、乗員の快適性を維持することができる。
【００４２】
また、電池モジュール１１を冷却する空気を、第２の吸気ダクト２３、電池パック１０、荷室３及びパッケージトレイ５の上方空間で循環させても、荷室３の低温空気がパッケージトレイ５の上方空間から取り込まれるので、電池モジュール１１の冷却を効率的に行うことができる。
【００４３】
次に、冷却装置２０の変形例について図５を参照して説明する。図５において、図１に示す符号と同じ符号についてはその説明を省略して異なる構成について説明する。パッケージトレイ５には連通口５ａのみが開口している。第３の吸気ダクト２８の一端は、連通部としてのパッケージトレイ５の連通口５ａの近傍、すなわち、パッケージトレイ５の下方で開口している。
【００４４】
この変形例における電池モジュール１１を冷却する空気の流れについて説明する。外気温度センサ６に検出された外気温度が所定の外気判断温度ＴＬより高い場合、車室２の空気を用いて電池モジュール１１を冷却する動作は、図１に示す動作と同様である。すなわち、車室２の空気を第１の吸気ダクト２２を介して電池パック１０に供給して、電池モジュール１１を冷却し、排出口１５から荷室３に排出する。荷室３に排出された空気は、パッケージトレイ５の連通口５ａを介して車室２に流れ込む。
【００４５】
また、外気温度センサ６に検出された外気温度が所定の外気判断温度ＴＬ以下である場合には、図５において、開閉弁２４を図中破線の位置に回動して、第３の吸気ダクト２８の流路を開くとともに第１の吸気ダクト２２の流路を閉じて、電池パック１０への流路を第３の吸気ダクト２８に切り換える。流路の切換後に冷却ブロワ２１をオンすると、荷室３の空気を第３の吸気ダクト２８の一端から電池パック１０に供給して電池モジュール１１を冷却し、排出口１５から荷室３に排出する。
【００４６】
第３の吸気ダクト２８の一端からの空気吸入によって、荷室３におけるパッケージトレイ５の連通口５ａの周辺の空気が吸入される。このため、荷室３の空気は、矢印Ｆ５で示すように、パッケージトレイ５の連通口５ａから車室２に流れ込んで車室２への拡散が抑制されるとともに、第３の吸気ダクト２８の一端から再び吸入されて、電池パック１０と荷室３とを循環する。なお、第３の吸気ダクト２８の一端を、パッケージトレイ５の連通口５ａに近づけることによって、車室２への拡散をより抑制することができる。
【００４７】
この変形例では、外気温度が低い場合に、電池パック１０への吸気経路を、第１の吸気ダクト２２から第３の吸気ダクト２８に切り換えるので、電池モジュール１１を冷却する空気の流れは、第３の吸気ダクト２８、電池パック１０、荷室３で循環することになる。よって、荷室３の低温空気（冷気）のパッケージトレイ５から車室２への拡散をさらに抑制でき、乗員の快適性を維持することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１  車両、２  車室、３  荷室、４  後部座席、５  パッケージトレイ、５ａ  連通口、６  外気温度センサ、１０  電池パック、１１  電池モジュール、１２  電池温度センサ、１４  ケーシング、１５  排出口、２０  冷却装置、２１  冷却ブロワ、２２  第１の吸気ダクト、２２ａ，２２ｂ  ダクト、２３  第２の吸気ダクト、２４  開閉弁、２５  アクチュエータ、２５ａ  回動軸、２６  吸気温度センサ、２８  第３の吸気ダクト、ＴＢ  冷却判断温度、ＴＤ  吸気判断温度、ＴＬ  外気判断温度。
【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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