(57)【要約】【課題】充放電停止中のバッテリを効率的に冷却する。【解決手段】電動車両１００に搭載されたバッテリ１０の温度を検出する温度センサと、バッテリ１０を冷却する電動冷却ファン４０と、制御部７０と、を備える二次電池冷却システム８０であって、制御部７０は、電動車両１００に取り付けられたイグニッションスイッチ２０がオフになった際に、温度センサで検出したバッテリ１０の温度と、推定したバッテリ１０の発熱量とに基づいてバッテリ１０の冷却要否を判断し、該判断の際にバッテリ１０の温度が所定温度未満で、且つ、推定したバッテリ１０の発熱量が所定量を超える場合には、発熱量が所定量を超えない場合に比べて判断の時期から電動冷却ファン４０の駆動開始時期までの期間を長くし、イグニッションスイッチ２０がオフである間にバッテリ１０を冷却する。【選択図】図１
2016173957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された二次電池の温度を検出する温度センサと、
前記二次電池を冷却する冷却機構と、
前記冷却機構の駆動停止を行う制御部と、を備える二次電池冷却システムであって、
前記制御部は、
前記車両に取り付けられたイグニッションスイッチがオフになった際に、前記温度センサで検出した前記二次電池の温度と、推定した前記二次電池の発熱量とに基づいて前記二次電池の冷却要否を判断し、
前記判断の際に前記二次電池の温度が所定温度未満で、且つ、推定した前記二次電池の前記発熱量が所定量を超える場合には、前記発熱量が前記所定量を超えない場合に比べて前記判断の時期から前記冷却機構の駆動開始時期までの期間を長くし、前記車両の前記イグニッションスイッチがオフである間に前記二次電池を冷却すること、
を特徴とする二次電池冷却システム。
【請求項２】
請求項１に記載の二次電池冷却システムであって、
前記二次電池はニッケル水素電池であり、
前記二次電池の前記発熱量は負極の酸素吸収量に基づいて推定すること、
を特徴とする二次電池冷却システム。
【請求項３】
請求項２に記載の二次電池冷却システムであって、
前記負極の酸素吸収量は、前記イグニッションスイッチがオフとなる前の前記二次電池の残存容量、温度、充電電流に基づいて推定すること、
を特徴とする二次電池冷却システム。
【請求項４】
請求項１に記載の二次電池冷却システムであって、
前記制御部は、前記イグニッションスイッチがオフになった後、前記二次電池の温度検出を停止すること、
を特徴とする二次電池冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用二次電池の冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリには内部抵抗が有ることから、バッテリを充放電させると、内部抵抗と通過電流によってジュール熱を発生することが知られている。このため、バッテリの温度が過度に上昇することを抑制するため、冷却ファン等により冷却空気を送ってバッテリを冷却する方法が多く用いられている。バッテリの冷却は、バッテリの温度を測定しておき、バッテリの温度が所定温度以上まで上昇して来たらファンを始動してバッテリを冷却する方法が一般的であるが、バッテリの温度のみでなく、バッテリの周囲温度、バッテリの発熱量に基づいて冷却ファンの風量を制御して、バッテリの冷却遅れによる温度上昇や過冷却によるエネルギロスを低減する方法も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２７８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、二次電池は、電解液を介して正極と負極との間で発生する化学反応を利用して充放電を行うものであるが、化学反応が充放電に遅れて発生する場合がある。この場合、充放電を停止した後の化学反応によって充放電停止後しばらくしてから温度が上昇してくる場合や、充放電停止後に一旦電池温度が低下した後、再度温度が上昇してくるような場合がある。
【０００５】
このように、二次電池の充放電停止に遅れて温度が上昇するような場合には、二次電池の充放電停止後にも冷却ファンの運転を継続する方法が考えられる。しかし、充放電停止の際に電池温度が低い場合には、電池温度と冷却空気温度との温度差が小さく冷却効率が悪くなってしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、充放電停止中の二次電池を効率的に冷却することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の二次電池冷却システムは、車両に搭載された二次電池の温度を検出する温度センサと、前記二次電池を冷却する冷却機構と、前記冷却機構の駆動停止を行う制御部と、を備える二次電池冷却システムであって、前記制御部は、前記車両に取り付けられたイグニッションスイッチがオフになった際に、前記温度センサで検出した前記二次電池の温度と、推定した前記二次電池の発熱量とに基づいて前記二次電池の冷却要否を判断し、前記判断の際に前記二次電池の温度が所定温度未満で、且つ、推定した前記二次電池の前記発熱量が所定量を超える場合には、前記発熱量が前記所定量を超えない場合に比べて前記判断の時期から前記冷却機構の駆動開始時期までの期間を長くし、前記車両の前記イグニッションスイッチがオフである間に前記二次電池を冷却すること、を特徴とする。
【０００８】
この構成により、イグニッションスイッチがオフとなり充放電を停止した後、二次電池の温度が低い場合には冷却機構を駆動せず、その後、二次電池の温度が上昇した場合に冷却機構を駆動して二次電池を冷却するので、充放電停止後に二次電池を好適な温度から冷却開始することができ、二次電池を効率的に冷却することができる。また、イグニッションスイッチがオフとなった際に二次電池の発熱量を推定して二次電池の冷却要否の判断を行い、イグニッションスイッチがオフである間の二次電池を冷却することとしているので、イグニッションスイッチがオフの後のように冷却要否の判断を行うことができない間でも二次電池を好適な温度から冷却開始することができる。
【０００９】
本発明の二次電池冷却システムにおいて、前記二次電池はニッケル水素電池であり、
前記二次電池の前記発熱量は負極の酸素吸収量に基づいて推定すること、としても好適である。
【００１０】
ニッケル水素電池は充放電を停止した後に、電池内に残存した酸素ガスが酸素吸収反応によって負極に取り込まれ、温度が上昇するので、二次電池がニッケル水素電池の場合には、負極の酸素吸収量に基づいて発熱量を推定することにより、電池の冷却要否を好適に判断することができる。
【００１１】
本発明の二次電池冷却システムにおいて、前記負極の酸素吸収量は、前記イグニッションスイッチがオフとなる前の前記二次電池の残存容量、温度、充電電流に基づいて推定すること、としても好適である。
【００１２】
二次電池がニッケル水素電池の場合、イグニッションスイッチがオフとなる直前の二次電池の残存容量、温度、充電電流に基づいて負極の酸素吸収量を推定することにより、イグニッションスイッチをオフとした後の発熱量をより好適に推定することができる。
【００１３】
本発明の二次電池冷却システムにおいて、前記制御部は、前記イグニッションスイッチがオフになった後、前記二次電池の温度検出を停止すること、としても好適である。これにより、温度検出のために暗電流が流れることを抑制して車両の効率向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、充放電停止中の二次電池を効率的に冷却することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態における二次電池冷却システムを搭載した電動車両を示す説明図である。
【図２】本発明の実施形態における二次電池冷却システム及び二次電池冷却システムを搭載した電動車両の系統図である。
【図３】本発明の実施形態における二次電池冷却システムの動作を示すフローチャートである。
【図４Ａ】図１に示す電動車両の車速の時間変化を示すグラフである。
【図４Ｂ】図１に示す電動車両に搭載されたバッテリの充電電流の時間変化を示すグラフである。
【図４Ｃ】図１に示す電動車両に搭載されたバッテリの正極における酸素ガス発生量の時間変化を示すグラフである。
【図４Ｄ】図１に示す電動車両に搭載されたバッテリの負極における酸素ガス吸収量の時間変化を示すグラフである。
【図４Ｅ】図１に示す電動車両に搭載されたバッテリの温度の時間変化を示すグラフである。
【図５】図１に示す電動車両に搭載されたバッテリの残存容量（ＳＯＣ）と温度に対する充電効率の変化を示すマップである。
【図６】図１に示す電動車両に搭載されたバッテリの充電効率に対する残存酸素ガス量の関係を示すマップである。
【図７】本発明の実施形態における二次電池冷却システムの他の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、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。なお、以下の実施形態では、二次電池の一例としてニッケル水素電池が電動車両１００に搭載される場合について説明するが、電動車両１００に搭載される二次電池はニッケル水素電池に限らない。
【００１７】
最初に本実施形態の二次電池冷却システム８０が搭載される電動車両１００について説明する。図１に示すように、電動車両１００は、前部の駆動機構格納スペース１１０と、中央の車室１０２と、後部のラゲッジスペース１０３とを備えている。前部の駆動機構格納スペース１１０の中には車輪１０５、１０６を駆動するモータジェネレータ１８と、バッテリ１０から供給される直流電圧を昇圧し、モータジェネレータ１８を駆動する交流電力に変換するＰＣＵ１１１が格納されている。中央の車室１０２には、前席シート１０７と後席シート１０８とが取けられている。前席シート１０７の内、ドライバーズシートの前にはハンドル１０９とイグニッションスイッチ２０が取り付けられている。車両後部のラゲッジスペース１０３の中には、モータジェネレータ１８に駆動用電力を供給するバッテリ１０が搭載されている。バッテリ１０は、充放電可能な二次電池であるニッケル水素電池であり、ケーシング５３の中に格納されている。ケーシング５３の上部にはバッテリ１０に冷却空気を供給する電動冷却ファン４０が搭載されている。電動冷却ファン４０の吸い込み口には車室１０２の空気を吸い込む吸込みダクト５１が接続され、吐出口にはバッテリ１０のケーシング５３に空気を送る接続ダクト５２が接続されている。電動冷却ファン４０は、吸込みダクト５１から車室１０２内の空気を吸い込んで接続ダクト５２からバッテリのケーシング５３に供給する。バッテリ１０を冷却した排気空気はケーシング５３の排気ダクト５４からラゲッジスペース１０３に排気された後、ラゲッジスペース１０３と車室１０２とを仕切る仕切り板１０４に設けられた開口から車室１０２の中に戻る。なお、車室１０２の中の空気は、図示しないエアコンによって所定の温度に制御されているのでバッテリ１０の冷却によって温度の上昇した排気がラゲッジスペース１０３から車室１０２に戻ってきても車室１０２内の温度は所定の温度に保たれる。また、車室１０２の中（例えば、前席シートの下等）には電動冷却ファン４０の駆動停止及び電動車両１００全体の制御を行う制御部７０が搭載されている。
【００１８】
次に図２を参照しながら本実施形態の二次電池冷却システム８０を搭載した電動車両１００の系統構成について説明する。なお、図２中の一点鎖線は信号線を示すものである。車両駆動用のバッテリ１０は、プラス側バスバー１１とマイナス側バスバー１２とによりシステムメインリレー１３のプラス側、マイナス側の各入力端子に接続されている。システムメインリレー１３のプラス側出力端子とマイナス側出力端子はそれぞれプラス側、マイナス側バスバー１１，１２により昇圧コンバータ１４に接続されている。昇圧コンバータ１４のプラス側、マイナス側の各出力端子は、高圧プラス側バスバー１５、高圧マイナス側バスバー１６によってインバータ１７のプラス側、マイナス側の各入力端子に接続されている。昇圧コンバータ１４とインバータ１７との間には昇圧コンバータ１４の出力電圧を平滑にしてインバータ１７に供給する平滑コンデンサ６４が接続されている。昇圧コンバータ１４とインバータ１７と平滑コンデンサ６４とはＰＣＵ１１１を構成する。インバータ１７には、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の３本の出力バスバーが接続され、各出力バスバーはモータジェネレータ１８の各相の入力端子に接続されている。モータジェネレータ１８の出力軸は、ギヤ機構１９、車軸１２０を介して車輪１０５，１０６を駆動する。車軸１２０には回転数から車速を検出する車速センサ６８が取り付けられている。
【００１９】
バッテリ１０に接続されたプラス側バスバー１１とマイナス側バスバー１２からは、それぞれプラス側バスバー２１、マイナス側バスバー２２が分岐している。各バスバー２１，２２は、システムメインリレー２３のプラス側、マイナス側の各入力端子に接続されている。システムメインリレー２３のプラス側出力端子とマイナス側出力端子はそれぞれプラス側、マイナス側バスバー２１，２２によりＤＣ／ＤＣコンバータ２４に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２４の出力は、プラス側、マイナス側の各低圧バスバー２５，２６によって補機バッテリ３０に接続されている。補機バッテリ３０は出力線３１，３２を介して電動冷却ファン４０に接続されている。電動冷却ファン４０は、インペラが格納されたファン本体４１と、インペラを駆動する直流モータ４４と、直流モータ４４の速度制御を行うコントロールユニット４５とから構成されている。補機バッテリ３０の出力線３１，３２は、コントロールユニット４５に接続されている。ファン本体４１の吸込口４２には車室１０２から冷却空気を吸い込む吸込みダクト５１が接続され、ファン本体４１の吐出口４３には冷却空気をバッテリ１０のケーシング５３に供給する接続ダクト５２が接続されている。ケーシング５３に格納されたバッテリ１０を冷却した空気は、排気ダクト５４からラゲッジスペース１０３に排気される。電動冷却ファン４０と各ダクト５１，５２，５４，ケーシング５３とはバッテリ１０を冷却する冷却機構を構成する。
【００２０】
バッテリ１０には温度を検出する温度センサ６１が取り付けられている。また、バッテリ１０に接続されたプラス側、マイナス側の各バスバー１１，１２の間には、バッテリ１０の電圧を検出する電圧センサ６２が接続されている。バッテリ１０とシステムメインリレー１３との間のプラス側バスバー１１にはバッテリ１０の充放電電流を検出する電流センサ６３が取り付けられている。さらに、平滑コンデンサ６４とインバータ１７との間の高圧プラス側バスバー１５と高圧マイナス側バスバー１６との間には、昇圧コンバータ１４の出力電圧を検出する電圧センサ６５が取り付けられている。インバータ１７とモータジェネレータ１８との間を接続する３本のバスバーの内の２本には、インバータ１７とモータジェネレータ１８との間の電流を測定する電流センサ６６，６７が取り付けられている。モータジェネレータ１８にはロータの回転数、回転角度を検出するレゾルバ６９が取り付けられている。また、図１を参照して説明したように、車室１０２の中には、電動車両１００の起動停止を行うイグニッションスイッチ２０が取り付けられている。
【００２１】
図２に示すように、システムメインリレー１３，２３、昇圧コンバータ１４、インバータ１７、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４、電動冷却ファン４０のコントロールユニット４５は、制御部７０に接続されており、それぞれ、制御部７０の指令によって動作する。イグニッションスイッチ２０、温度センサ６１、各電圧センサ６２，６５、各電流センサ６３，６６，６７、レゾルバ６９、車速センサ６８も制御部７０に接続されており、イグニッションスイッチ２０のオン、オフ信号、各センサ６１〜６８、レゾルバ６９の検出信号は制御部７０に入力される。制御部７０は、内部に演算処理、信号処理を行うＣＰＵと、制御データ、制御用のマップ、プログラム等を格納する記憶部とを備えるコンピュータである。
【００２２】
以上のように構成された電動車両１００の基本動作について簡単に説明する。イグニッションスイッチ２０がオンとされるとシステムメインリレー１３，２３がオンとなる。電動車両１００が力行する際には、バッテリ１０の直流電力を昇圧コンバータ１４で昇圧して高圧直流電力とし、インバータ１７によって高圧直流電力を三相交流電力に変換してモータジェネレータ１８を駆動する。電動車両が制動する際には、モータジェネレータ１８を発電機として機能させ、モータジェネレータ１８で発電した交流電力は、インバータ１７によって高圧の直流電力に変換され、昇圧コンバータ１４によってバッテリ１０と略同様の電圧まで降圧されてバッテリ１０に充電される。また、バッテリ１０の温度が所定の温度よりも高くなった場合には、補機バッテリ３０から供給される電力により電動冷却ファン４０が駆動されてバッテリ１０が冷却される。補機バッテリ３０の電圧が低下してきた場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４によってバッテリ１０の電圧を補機バッテリ３０の電圧（１２Ｖ或いは２４Ｖ）に降圧して補機バッテリ３０に供給することによって補機バッテリ３０を充電する。イグニッションスイッチ２０がオフとされるとシステムメインリレー１３，２３がオフとなり、バッテリ１０と昇圧コンバータ１４、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４との接続は遮断される。
【００２３】
電動車両１００の内、バッテリ１０の温度を検出する温度センサ６１と、バッテリ１０を冷却する冷却機構を構成する電動冷却ファン４０と、制御部７０の中の電動冷却ファン４０の駆動停止を行う部分とは二次電池冷却システム８０を構成する。また、二次電池冷却システム８０は、バッテリ１０の電圧を検出する電圧センサ６２と、バッテリ１０の充放電電流を検出する電流センサ６３と、イグニッションスイッチ２０とを含んでいてもよい。
【００２４】
ここで、ニッケル水素電池の充放電反応と充放電反応の副反応である酸素発生反応と酸素吸収反応について簡単に説明する。
【００２５】
ニッケル水素電池では、「放電時」には、「負極」では水素吸蔵合金（Ｍ）に蓄えられている水素原子（金属水素化物ＭＨ）と水酸イオン（ＯＨ-）とが電極の触媒作用によって水（Ｈ2Ｏ）に変化するとともに電子（ｅ-）が放出される（（式１）参照）。
ＭＨ＋ＯＨ-  →  Ｍ＋Ｈ2Ｏ＋ｅ-                    ・・・（式１）
「正極」は負極で放出された電子（ｅ-）を受け取る。正極では、水（Ｈ2Ｏ）とオキシ水酸化ニッケル（ＮｉＯＯＨ）が反応して水酸化ニッケル（Ｎｉ（ＯＨ）2）と水酸イオン（ＯＨ-）が生成される（（式２）参照）。
ＮｉＯＯＨ＋Ｈ2Ｏ＋ｅ-  →  Ｎｉ（ＯＨ）2＋ＯＨ-   ・・・（式２）
【００２６】
「充電時」の反応は「放電時」とまったく逆になる。「充電時」には、「正極」では水酸イオン（ＯＨ-）と電極の水酸化ニッケル（Ｎｉ（ＯＨ）2）が反応し、水酸化ニッケル（Ｎｉ（ＯＨ）2）はオキシ水酸化ニッケル（ＮｉＯＯＨ）に変化し、水（Ｈ2Ｏ）が生成されるとともに電子（ｅ-）が放出される（（式３）参照）。
Ｎｉ（ＯＨ）2＋ＯＨ-  →  ＮｉＯＯＨ＋Ｈ2Ｏ＋ｅ-   ・・・・（式３）
「負極」は正極で放出された電子（ｅ-）を受け取り、電極の触媒作用により水（Ｈ2Ｏ）を水素イオン（Ｈ+）と水酸イオン（ＯＨ-）に分解する（（式４）参照）。水素イオン（Ｈ+）は電極（負極）から与えられた電子（ｅ-）を受け取って水素原子（Ｈａ）となる（（式５）参照）。水素原子（Ｈ（ａ））は負極である水素吸蔵合金（Ｍ）に金属水素化物ＭＨとして蓄えられる（（式６）参照）。
Ｈ2Ｏ  →  Ｈ+＋ＯＨ-                              ・・・・（式４）
Ｈ+＋ｅ-  →  Ｈ（ａ）                             ・・・・（式５）
Ｈ（ａ）＋Ｍ  →  ＭＨ                             ・・・・（式６）
上記の（式４）から（式６）の反応を一つの式にまとめると下記の（式７）のようになる。
Ｍ＋Ｈ2Ｏ＋ｅ-  →  ＭＨ＋ＯＨ-                      ・・・（式７）
【００２７】
また、ニッケル水素電池では、上記の（式１）から（式７）に示すような充放電反応の副反応として正極で酸素ガスが発生する酸素発生反応（式８）と、正極で発生した酸素ガスが負極表面で水素と反応して水に戻る酸素吸収反応（式９）とが起きる。
ＯＨ-  →  １／４Ｏ2＋１／２Ｈ2Ｏ＋ｅ-                ・・・（式８）
ＭＨ＋１／４Ｏ2  →  Ｍ＋１／２Ｈ2Ｏ                   ・・・（式９）
正極で発生した酸素ガスが負極に回るのにはある程度の時間がかかることから、負極で発生する酸素吸収反応は、正極での酸素発生反応に遅れて発生する。このため、ニッケル水素電池が充放電を停止した際に、負極に取り込まれていない酸素ガスが電池中に残存する場合がある。電池内に残存した酸素ガスは、充放電停止後に酸素吸収反応によって負極に取り込まれる。酸素吸収反応はゆっくりとした発熱反応である。
【００２８】
次に、図４Ａから図４Ｅを参照しながら電動車両１００が停止してイグニッションスイッチ２０がオフにされるまで、及び、イグニッションスイッチ２０がオフにされた際に電動冷却ファン４０が停止された際のイグニッションスイッチ２０をオフにした後の電動車両１００の車速ＳＰ、バッテリ１０への充電電流ＩＣ、バッテリ１０の正極での酸素発生量、負極での酸素吸収量、バッテリ温度ＴＢの時間変化について説明する。
【００２９】
図４Ａ〜図４Ｅの時刻ゼロの初期状態において、電動車両１００は、図４Ａの線ａに示すように、バッテリ１０の電気出力によってモータジェネレータ１８を駆動して車速ＳＰ０で力行している状態である。この場合、図４Ｂに破線ｂ´で示すようにバッテリ１０への充電電流ＩＣはマイナスとなっている。図４Ｃ、図４Ｄに示すように、時刻ゼロ近傍ではバッテリ１０の充電電流ＩＣの変化が少ないので、正極での酸素ガス発生量と負極での酸素ガス吸収量とは略等しく、正極で発生した酸素ガスは略全て負極に吸収されており、バッテリ中には酸素ガスはほとんど残存していない状態となっている。図４Ｅに示すように、時刻ゼロにおけるバッテリ１０の温度はＴＢ０で、電動冷却ファン４０によって冷却されている。
【００３０】
時刻ゼロから時刻ｔ１の間、運転者がアクセルペダルの踏込を少なくしていくので、バッテリ１０の出力電力は小さくなり、これに従って図４Ｂの破線ｂ´のように、バッテリ１０への充電電流ＩＣはマイナスから次第にゼロに近づいていく。時刻ｔ１で運転者がブレーキペダルを踏み込むと、モータジェネレータ１８が発電機として機能する回生ブレーキがかかり、モータジェネレータ１８で発電した交流電力は、インバータ１７で直流電力に変換されてバッテリ１０に充電されていく。このため、時刻ｔ１以降、バッテリ１０への充電電流ＩＣは図４Ｂ中の線ｂに示すように次第に上昇していく。バッテリ１０への充電電流ＩＣが大きくなってくると、図４Ｃの線ｃに示すように、正極での酸素ガス発生量が増加してくる。先に説明したように、正極で発生した酸素ガスが負極に回るのにはある程度の時間がかかることから、負極で発生する酸素吸収反応は、正極での酸素発生反応に遅れて発生する。このため、図４Ｄに示すように、負極での酸素ガス吸収量は正極の酸素ガス発生量のように充電電流ＩＣの増加と共に増加せず、ｔ１から緩やかに増加していく。
【００３１】
図４Ａの線ａに示すように、時刻ｔ１の後、電動車両１００の車速ＳＰはＳＰ０から低下してくる。電動車両１００の車速ＳＰが低下してくると、必要な制動力も低下するので、回生電力も低下し、図４Ｂの線ｂに示すようにバッテリ１０への充電電流ＩＣも低下してくる。これに伴って、図４Ｃの線ｃに示すように、正極での酸素ガス発生量も低下してくる。一方、負極には、それ以前に正極から発生した酸素ガスが回ってくるので、酸素吸収反応が継続し、図４Ｄの線ｄに示すように負極での酸素ガス吸収量は時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて増加し続ける。
【００３２】
電動車両１００は、図４Ａに示す時刻ｔ２に停止し、イグニッションスイッチ２０がオフとされる。これにより、システムメインリレー１３、２３がオフとなりバッテリ１０は昇圧コンバータ１４、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４と遮断され、充電電流ＩＣはゼロとなる。なお、バッテリ１０は系統から遮断されるので、バッテリ１０からの放電電力も当然ゼロとなる。バッテリ１０への充電電流ＩＣ及び、バッテリ１０からの放電電流がゼロとなり、バッテリ１０は充放電停止状態となるので、先に説明した（式１）から（式７）に示すような充放電反応は停止する。しかし、時刻ｔ２では、時刻ｔ２以前に正極から発生した酸素ガスの一部は負極に回ってきておらず、この酸素ガスはまだ負極に吸収されていない。このため、バッテリ１０の内部には、時刻ｔ２の直前に正極で発生した酸素ガスが残存した状態となっている。この残留酸素ガスにより、バッテリ１０の充放電反応が停止した時刻ｔ２の後、バッテリ内部では（式９）に示すような酸素吸収反応が継続して起き、図４Ｄの線ｄに示すように、負極での酸素吸収量はゆっくりと増加し続ける。酸素吸収反応はゆっくりとした発熱反応であるから、イグニッションスイッチ２０をオフとした時刻ｔ２に電動冷却ファン４０を停止すると、バッテリ温度ＴＢは、図４Ｅの一点鎖線ｆに示すように、時刻ｔ２の温度ＴＢ０から次第に上昇していく。
【００３３】
負極での酸素吸収反応は、イグニッションスイッチ２０をオフとした際にバッテリ１０の内部に残存している酸素ガスが全て負極に吸収されるまで継続する。また、負極の酸素ガスの吸収量はバッテリ１０内部に残存している酸素ガスの量が多い程大きくなるので、図４Ｄに示すように、負極の酸素ガス吸収量は、時刻ｔ２の後も上昇を続けた後、時刻ｔ３で最大となり、その後、減少し、時刻ｔ５にゼロとなる。時刻ｔ５は、時刻ｔ２にバッテリ１０の内部に残存していた酸素ガスが全て負極に吸収された時刻である。
【００３４】
時刻ｔ２以降、電動冷却ファン４０を停止してバッテリ１０の冷却を停止すると、図４Ｅの一点鎖線ｆに示すように全ての残存酸素ガスが負極に吸収される時刻ｔ５までバッテリ温度ＴＢは緩やかに上昇し続け、ピーク温度ＴＢＨに達する。時刻ｔ５以降は、酸素吸収反応による発熱がなくなるので、バッテリ温度ＴＢは自然放熱によって次第に低下し、時刻ｔ６には時刻ゼロの温度ＴＢ０近傍まで低下する。
【００３５】
次に、図３から図６を参照しながら、ニッケル水素電池であるバッテリ１０を冷却する二次電池冷却システム８０と、それを搭載した電動車両１００の動作について説明する。
【００３６】
制御部７０は、図３のステップＳ１０１に示すように、温度センサ６１によってバッテリ１０の温度ＴＢを検出し、図３のステップＳ１０２に示すように電圧センサ６２、電流センサ６３によってバッテリ１０の電圧ＶＢ、充電電流ＩＣを検出し、図３のステップＳ１０３に示すように検出したバッテリ１０の電圧ＶＢと充電電流ＩＣとから制御部７０の記憶部に格納しているマップを用いてバッテリ１０の残存容量（ＳＯＣ）を算定する。バッテリ１０の残存容量（ＳＯＣ）は、上記のように電圧ＶＢ、充電電流ＩＣから算定するのではなく、バッテリ１０に残存容量（ＳＯＣ）センサを取り付け、その信号によって検出するようにしてもよい。検出した電圧ＶＢ、充電電流ＩＣ、残存容量（ＳＯＣ）は制御部７０の記憶部に格納する。制御部７０は、図３のステップＳ１０４に示すように、図４Ａから図４Ｅの時刻ゼロから時刻ｔ１の間のように電動車両１００が走行中でイグニッションスイッチ２０がオフとされていない場合には、ステップＳ１０１に戻ってバッテリ１０の電圧ＶＢ、充電電流ＩＣ、残存容量（ＳＯＣ）の監視を継続し、検出した各データを記憶部に格納する動作を繰り返す。
【００３７】
制御部７０は、図４Ａから図４Ｅに示す時刻ｔ２に電動車両１００が停止し、イグニッションスイッチ２０がオフとされたら、図３のステップＳ１０４でＹＥＳと判断して図３に示すステップＳ１０５に進み、イグニッションスイッチ２０をオフとした後のバッテリ１０の発熱量Ｑを推定する。
【００３８】
バッテリ１０の発熱量の推定方法は、いろいろな方法があるが、以下、推定方法の一例を示す。制御部７０は、図３のステップＳ１０１からＳ１０３で検出し、記憶部に格納した時刻ｔ２以前のバッテリ温度ＴＢ、バッテリ１０の残存容量（ＳＯＣ）と、図５に示す残存容量（ＳＯＣ）とバッテリ温度ＴＢとバッテリ１０の充電効率ηのマップを用いて時刻ｔ２以前のバッテリ１０の充電効率ηを算出する。図５に示すように、充電効率ηは、残存容量（ＳＯＣ）とバッテリ温度ＴＢをＸＹ軸とし充電効率ηをＺ軸とする３次元空間中の曲面ｇとして表され、残存容量（ＳＯＣ）がＳＯＣ０、温度ＴＢがＴＢ０の場合、曲面ｇ上の点Ａが充電効率ηを示す。この場合、充電効率ηはη０である。また、図５に示すように、残存容量（ＳＯＣ）が大きく、バッテリ温度ＴＢが高くほど充電効率ηは低下する。
【００３９】
バッテリ１０の充放電を停止した際にバッテリ１０の中に残存している残存酸素ガス量ＲＯＶは充電効率ηによって変化し、図６に示す線ｈに示すように、充電効率ηが小さい場合には残存酸素ガス量ＲＯＶが大きくなる特性を持っている。図６に示すように、充電効率ηがη０の場合、残存酸素ガス量ＲＯＶはＲＯＶ０となる。制御部７０は、図５のマップを用いてバッテリ１０の充電効率ηを求め、図６のマップを用いてバッテリ１０が充放電を停止した際、つまり、イグニッションスイッチ２０をオフとしてシステムメインリレー１３，２３がオフになった際にバッテリ１０の内部に残存している残存酸素ガス量ＲＯＶを推定する。先に説明したように、バッテリ１０が充放電を停止した際にバッテリ１０の内部に残存している酸素ガスは、その後の負極の酸素吸収反応によって全て負極に吸収されるので、イグニッションスイッチ２０をオフとした後のバッテリ１０の発熱量Ｑは、残存している残存酸素ガス量ＲＯＶに反応熱を掛けることによって求められる。
【００４０】
次に制御部７０は、図３のステップＳ１０６に示すように、負極における酸素吸収反応の継続時間（ｔ＿ａｂｓ）を推定する。負極における時間当たりの酸素ガス吸収量はバッテリ１０の温度によって変化し、バッテリ温度ＴＢが高い場合には、負極における時間当たりの酸素ガス吸収量が大きくなり、温度ＴＢが低い場合には、負極における時間当たりの酸素ガス吸収量が小さくなる。そこで、制御部７０は、イグニッションスイッチ２０を停止した際のバッテリ温度ＴＢに基づいて負極における時間当たりの酸素ガス吸収量を推定する。そして制御部７０は、図３のステップＳ１０５において、図５、図６を用いて求めた残存酸素ガス量ＲＯＶを時間当たりの酸素ガス吸収量で割ることにより、負極における酸素吸収反応の継続時間（ｔ＿ａｂｓ）を推定する。
【００４１】
次に制御部７０は、図３のステップＳ１０７に示すように、イグニッションスイッチ２０を停止した後のバッテリ１０の温度上昇ΔＴを推定する。制御部７０は、ステップＳ１０５で推定したバッテリ１０の発熱量ＱをステップＳ１０６で推定した負極における酸素吸収反応の継続時間（ｔ＿ａｂｓ）で割ることにより、バッテリ１０の単位時間当たりの平均発熱量を推定することができる。制御部７０は、推定した単位時間当たりの平均発熱量にバッテリ１０の自然放熱量を考慮した温度上昇ΔＴのマップを記憶部に格納しており、このマップを用いて電動冷却ファン４０が停止している場合のバッテリの温度上昇ΔＴを推定する。温度上昇ΔＴは、図４Ｅの時刻ｔ２におけるバッテリ温度ＴＢ０と、負極での酸素吸収反応が終了する時刻ｔ５におけるバッテリ温度ＴＢとの差である。つまり、ΔＴ＝（ＴＢＨ−ＴＢ０）である。また、酸素吸収反応の継続時間（ｔ＿ａｂｓ）は時刻ｔ５と時刻ｔ２との間の期間である。つまり、（ｔ＿ａｂｓ）＝（時刻ｔ５−時刻ｔ２）である。
【００４２】
次に、制御部７０は、図３のステップＳ１０８に示すように、イグニッションスイッチ２０をオフとした際のバッテリ温度ＴＢ０にバッテリの温度上昇ΔＴを加えた温度を計算する。先に説明したように、ΔＴ＝（ＴＢＨ−ＴＢ０）、であるから、（ＴＢ０＋ΔＴ）＝ＴＢＨ、となるから、上記の計算は、イグニッションスイッチ２０をオフにした際に電動冷却ファン４０を停止した場合のバッテリ１０の最大上昇温度を計算することになる。制御部７０は、図３のステップＳ１０８に示すように、（ＴＢ０＋ΔＴ）と、バッテリ１０に劣化等を生じさせない上限温度ＴＳ１（所定温度）とを比較し、（ＴＢ０＋ΔＴ）が上限温度ＴＳ１を超える（（ＴＢ０＋ΔＴ）＞ＴＳ１）と判断した場合には、イグニッションスイッチ２０をオフとした後にバッテリ１０の冷却が必要と判断して図３に示すステップＳ１０９に進む。一方、制御部７０は、図３のステップＳ１０８で（ＴＢ０＋ΔＴ）が上限温度ＴＳ１を超えない（（ＴＢ０＋ΔＴ）≦ＴＳ１）と判断した場合には、イグニッションスイッチ２０をオフとした後にバッテリ１０を冷却する必要はないと判断し、電動冷却ファン４０を駆動せずに動作を終了する。
【００４３】
次に、制御部７０は、図３のステップＳ１０９でバッテリ１０の温度上昇ΔＴが閾値温度ＴＳ２を超えるかどうか判断する。この場合は、図３のステップＳ１０８で（ＴＢ０＋ΔＴ）＞ＴＳ１となる場合であるから、ＴＢ０＞（ＴＳ１−ΔＴ）の場合で、イグニッションスイッチ２０をオフとした場合のバッテリ１０の温度ＴＢ０はバッテリ１０の上限温度ＴＳ１未満（ＴＢ０＜ＴＳ１）の場合である。つまり、イグニッションスイッチ２０をオフにした際に、バッテリ温度ＴＢは冷却の必要な上限温度ＴＳ１よりも低い（ＴＢ０＜ＴＳ１）が、その後の温度上昇により上限温度ＴＳ１を超える場合である。そして、温度上昇ΔＴが大きい場合は、バッテリ温度ＴＢはイグニッションスイッチ２０をオフした際には上限温度ＴＳ１よりかなり低く、すぐには上限温度ＴＳ１を超えず、しばらくしてから上限温度ＴＳ１に達する場合である。逆にΔＴが小さい場合は、イグニッションスイッチ２０をオフとした際のバッテリ温度ＴＢ０が上限温度ＴＳ１に近く、イグニッションスイッチ２０をオフにした後すぐにバッテリ温度が上限温度ＴＳ１に達してしまう可能性がある場合である。そこで、制御部７０は、バッテリ１０の温度上昇ΔＴが閾値温度ＴＳ２を超える（ΔＴ＞ＴＳ２）場合には、イグニッションスイッチ２０をオフとした際のバッテリ温度ＴＢは上限温度ＴＳ１よりもかなり低く、すぐには上限温度ＴＳ１に達しないと判断し、図３のステップＳ１１０に進みタイマをスタートさせ、図３のステップＳ１１１に示すように、第１所定期間が経過するまで電動冷却ファン４０を駆動せず、第１所定期間が経過した後、図３のステップＳ１１２に進み電動冷却ファン４０の駆動を開始する。つまり、電動冷却ファン４０の駆動開始をイグニッションスイッチ２０がオフとなった時期から第１所定期間だけ遅らせる。第１所定期間は、例えば、イグニッションスイッチ２０をオフとした時刻ｔ２と、バッテリ温度ＴＢが上限温度ＴＳ１となると推定される図４Ｅの時刻ｔ４の少し前の時刻ｔ３との間の期間であってもよい。第１所定時間は、実験等によって適宜決定してもよい。図４Ｅの時刻ｔ３に電動冷却ファン４０が始動すると、バッテリ温度ＴＢは、図４Ｅの実線ｅに示すように時刻ｔ３以降低下する。
【００４４】
制御部７０は、電動冷却ファン４０を始動したら図３のステップＳ１１３に示すように第２所定期間が経過するまで電動冷却ファン４０の駆動を続ける。第２所定期間は、例えば、電動冷却ファン４０を始動する時刻ｔ３からバッテリ１０の負極での酸素吸収反応が終了する図４Ｄ、図４Ｅに示す時刻ｔ５に余裕を付けた時刻ｔ６までの期間であってもよい。図４Ｅに示すように、時刻ｔ６にはバッテリ温度ＴＢはＴＢＬまで低下している。そして、制御部７０は、第２所定期間が経過したら図３のステップＳ１１４に進み、電動冷却ファン４０を停止する。
【００４５】
一方、制御部７０は、バッテリ１０の温度上昇ΔＴが閾値温度ＴＳ２を超えない場合（ΔＴ≦ＴＳ２）には、イグニッションスイッチ２０を停止した際のバッテリ温度ＴＢ０は上限温度ＴＳ１未満（ＴＢ０＜ＴＳ１）であるものの、バッテリ温度ＴＢ０は上限温度ＴＳ１に近く、すぐに上限温度ＴＳ１に達すると判断し、図３のステップＳ１０９から図３のステップＳ１１２にジャンプして電動冷却ファン４０の駆動を開始する。つまり、イグニッションスイッチ２０をオフにした後、直ぐに電動冷却ファン４０を再始動する。この場合、イグニッションスイッチ２０をオフにした際に電動冷却ファン４０を一旦停止せずに、電動冷却ファン４０をイグニッションスイッチ２０がオフにされても連続運転するようにしてもよい。
【００４６】
また、イグニッションスイッチ２０をオフとした後のバッテリ１０の温度上昇ΔＴはイグニッションスイッチ２０をオフとした後のバッテリ１０の発熱量Ｑと略比例関係にあるので、制御部７０は、図３のステップＳ１０９の判断において、温度上昇ΔＴと閾値温度ＴＳ２とを対比することに代えて、バッテリ１０の発熱量Ｑと所定量である閾値発熱量ＱＳ１とを対比してステップＳ１０９のＹＥＳ、ＮＯの判断を行うようにしてもよい。この場合、制御部７０は、バッテリ１０の発熱量Ｑが閾値発熱量ＱＳ１を超える場合（Ｑ＞ＱＳ１）には、バッテリ温度ＴＢは冷却の必要な上限温度ＴＳ１未満（ＴＢ０＜ＴＳ１）であり、バッテリ温度ＴＢはすぐには上限温度ＴＳ１に達しないと判断して第１の所定期間だけ電動冷却ファン４０の駆動開始を遅らせ、バッテリ１０の発熱量Ｑが閾値発熱量ＱＳ１を超えない場合（Ｑ≦ＱＳ１）には、バッテリ温度ＴＢは冷却の必要な上限温度ＴＳ１未満（ＴＢ０＜ＴＳ１）であるものの上限温度ＴＳ１に近く、バッテリ温度ＴＢはすぐに上限温度ＴＳ１に達すると判断して図３のステップＳ１１２にジャンプし、すぐに電動冷却ファン４０の駆動を開始する。
【００４７】
以上説明した実施形態の二次電池冷却システム８０、及びそれを搭載した電動車両１００では、イグニッションスイッチ２０をオフにした際に、バッテリ温度ＴＢがすぐには上限温度ＴＳ１に達しないと判断した場合には、電動冷却ファン４０の駆動開始をイグニッションスイッチ２０がオフとなった時期から第１所定期間だけ遅らせて、バッテリ温度ＴＢがある程度上昇して冷却空気との温度差が大きくなってから電動冷却ファン４０を始動する。これにより、バッテリ１０の冷却効率の低下を抑制することができる。また、効率よくバッテリ１０を冷却できるのでバッテリ１０を冷却することによるエネルギロスを抑制することができるので、充放電停止中のバッテリ１０を効率的に冷却することができる。更に、本実施形態の二次電池冷却システム８０では、イグニッションスイッチ２０がオフとなった際にバッテリ１０の発熱量を推定してバッテリ１０の冷却要否の判断を行い、イグニッションスイッチ２０がオフである間のバッテリ１０を冷却することとしているので、イグニッションスイッチ２０がオフの後のように冷却要否の判断を行うことができない間でもバッテリ１０を好適な温度から冷却開始することができ、イグニッションスイッチ２０がオフの間にバッテリ１０を効率的に冷却することができる。
【００４８】
また、上記の実施形態では、イグニッションスイッチ２０がオフとされた後、バッテリ１０の温度を監視することなく、イグニッションスイッチ２０がオフとされた後のバッテリ温度ＴＢが上限温度ＴＳ１を超えることを抑制できるので、イグニッションスイッチ２０をオフとした際に温度センサ６２によるバッテリ温度ＴＢの検出を停止するようにしてもよい。この場合には、バッテリ温度ＴＢを監視するための暗電流を削減することができるので、より効果的に電気効率の向上を図ることができる。
【００４９】
以上説明した実施形態の二次電池冷却システム８０、電動車両１００では、電動冷却ファン４０の駆動開始後、第２所定期間だけ電動冷却ファン４０を駆動することとして説明したが、図７のステップＳ２０１に示すように、バッテリ温度ＴＢ１を検出し、図７のステップＳ２０２、Ｓ２０３に示すように、その後のバッテリ１０の発熱量Ｑ１、その後のバッテリ１０の温度上昇ΔＴ１を推定し、図７のステップＳ２０４に示すように、検出したバッテリ温度ＴＢ１と推定したその後のバッテリ１０の温度上昇とΔＴ１の合計、つまり、その後にバッテリ１０が到達する最高温度ＴＢＨ１を計算し、（ＴＢ１＋ΔＴ１）＝ＴＢＨ１が所定の上限温度ＴＳ３未満の場合には、それ以上電動冷却ファンの駆動は必要ないと判断して、図７のステップＳ２０５に示すように電動冷却ファン４０を停止するようにしてもよい。発熱量Ｑ１、温度上昇ΔＴ１の推定は図３のステップＳ１０５からＳ１０７と同様の方法を用いて行う。
【００５０】
この動作は、先に説明した実施形態の動作よりも電動冷却ファン４０の駆動時間を短くできるので、バッテリ１０を冷却することによるエネルギロスをより効果的に抑制することができる。
【００５１】
以上説明した実施形態では、電動車両１００に搭載されるバッテリ１０の一例としてニッケル水素電池を取り上げて説明したが、電動車両１００に搭載され、本実施形態の二次電池冷却システム８０の制御対象となる二次電池は、ニッケル水素電池に限らず、例えば、電解液を介して正極と負極との間でリチウムイオンが移動する化学反応を利用して充放電を行うリチウムイオン電池等であってもよい。
【００５２】
本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲により規定されている本発明の技術的範囲ないし本質から逸脱することない全ての変更及び修正を包含するものである。
【符号の説明】
【００５３】
１０  バッテリ、１１，２１  プラス側バスバー、１２，２２  マイナス側バスバー、１３，２３  システムメインリレー、１４  昇圧コンバータ、１５  高圧プラス側バスバー、１６  高圧マイナス側バスバー、１７  インバータ、１８  モータジェネレータ、１９  ギヤ機構、２０  イグニッションスイッチ、２４  ＤＣ／ＤＣコンバータ、２５，２６  低圧バスバー、３０  補機バッテリ、３１，３２  出力線、４０  電動冷却ファン、４１  ファン本体、４２  吸込口、４３  吐出口、４４  直流モータ、４５  コントロールユニット、５１  吸込みダクト、５２  接続ダクト、５３  ケーシング、５４  排気ダクト、６１  温度センサ、６２，６５  電圧センサ、６３，６６，６７  電流センサ、６４  平滑コンデンサ、６８  車速センサ、６９  レゾルバ、７０  制御部、８０  二次電池冷却システム、１００  電動車両、１０２  車室、１０３  ラゲッジスペース、１０４  仕切り板、１０５，１０６  車輪、１０７  前席シート、１０８  後席シート、１０９  ハンドル、１１０  駆動機構格納スペース、１２０  車軸。
【図１】
2016173957.tif 000003
【図２】
2016173957.tif 000004
【図３】
2016173957.tif 000005
【図４Ａ】
2016173957.tif 000006
【図４Ｂ】
2016173957.tif 000007
【図４Ｃ】
2016173957.tif 000008
【図４Ｄ】
2016173957.tif 000009
【図４Ｅ】
2016173957.tif 000010
【図５】
2016173957.tif 000011
【図６】
2016173957.tif 000012
【図７】
2016173957.tif 000013