(57)【要約】【課題】バッテリの劣化をより確実に抑制することができるバッテリ温調装置を提供する。【解決手段】バッテリケース４０に接続されバッテリケース４０内に温調風を送風する空調装置５１と、エンジン７０の排気経路７１と空調装置５１とを繋ぐバイパス経路５４と、を備えると共に、バッテリ１０の温度状態に応じて空調装置５１を作動させ、エンジン７０からの排ガスをバッテリケース４０内に送風させる温調制御部５７、を備える構成とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行用モータと、エンジンと、バッテリケース内に収容された複数の電池セルを備え前記走行用モータに電力を供給するバッテリとを備えるハイブリッド車両に搭載され、前記バッテリの温度を調整するバッテリ温調装置であって、
前記バッテリケースに接続され当該バッテリケース内に温調風を送風する空調装置と、
前記エンジンの排気経路と前記空調装置とを繋ぐバイパス経路と、を備えると共に、
前記バッテリの温度状態に応じて前記空調装置を作動させ、前記エンジンからの排ガスを前記バッテリケース内に供給する温調制御部、を備える
ことを特徴とするバッテリ温調装置。
【請求項２】
請求項１に記載のバッテリ温調装置において、
前記バイパス経路に設けられ当該バイパス経路を開閉する第１の開閉弁を備え、
前記温調制御部は、
前記バッテリの充電状態に基づいて前記バッテリが過充電状態であると判断した場合に、前記第１の開閉弁を開弁させ、前記排ガスを前記バッテリケース内に送風させる
ことを特徴とするバッテリ温調装置。
【請求項３】
請求項２に記載のバッテリ温調装置において、
前記ハイブリッド車両が、外部電源により前記バッテリの充電が可能なプラグインハイブリッド車両であり、
前記温調制御部は、
前記外部電源による充電中に前記バッテリが過充電状態になると、前記第１の開閉弁を開弁させると共に前記エンジンを始動させ、前記排ガスを前記バッテリケース内に送風させる
ことを特徴とするバッテリ温調装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のバッテリ温調装置において、
前記空調装置に外気を導入する導入路と、
該導入路に設けられて当該導入路を開閉する第２の開閉弁を備え、
前記温調制御部は、
前記第１の開閉弁を開弁させる場合、それと同時に前記第２の開閉弁を閉弁させる
ことを特徴とするバッテリ温調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行用モータとエンジンとを備える電動車両に搭載されるバッテリ（二次電池）の温度を調整するバッテリ温調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車やプラグインハイブリッド自動車等の電動車両が多数実用化されている。電動車両に搭載されている走行用モータに電力を供給するバッテリとしては、充電可能な二次電池（例えば、リチウムイオン二次電池）が用いられている。
【０００３】
このようなバッテリは、使用を継続することにより劣化するが、使用環境に応じて劣化の進行の度合いは変化する。例えば、二次電池を構成する電池セルの端子や、端子同士を接続するバスバー等の金属部品は、空気中の酸素等に起因して徐々に酸化（劣化）する。そしてこのような部品の酸化は、例えば、上記端子やバスバー等を含むバッテリの温度が高い場合に進行し易い傾向にある。
【０００４】
以前から、例えば、冷却ファン等により冷却風を送風すること等によりバッテリの温度を調整する装置が様々提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような装置を採用しバッテリの温度を調整することで、部品の酸化といったバッテリの劣化も抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−０６３６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、単に冷却風等をバッテリ内に供給するだけでは、バッテリの劣化を十分に抑制することができない虞がある。例えば、バッテリが過充電状態である場合には、バッテリの温度はかなり高まるため、冷却風を供給するだけでは十分にバッテリの温度上昇を抑制することができない虞がある。結果として、電池セルの端子やバスバー等の酸化の進行を早めてしまう虞がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、バッテリの劣化をより確実に抑制することができるバッテリ温調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】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、走行用モータと、エンジンと、バッテリケース内に収容された複数の電池セルを備え前記走行用モータに電力を供給するバッテリとを備えるハイブリッド車両に搭載され、前記バッテリの温度を調整するバッテリ温調装置であって、前記バッテリケースに接続され当該バッテリケース内に温調風を送風する空調装置と、前記エンジンの排気経路と前記空調装置とを繋ぐバイパス経路と、を備えると共に、前記バッテリの温度状態に応じて前記空調装置を作動させ、前記エンジンからの排ガスを前記バッテリケース内に供給する温調制御部、を備えることを特徴とするバッテリ温調装置にある。
【０００９】
本発明の第２の態様は、第１の態様のバッテリ温調装置において、前記バイパス経路に設けられ当該バイパス経路を開閉する第１の開閉弁を備え、前記温調制御部は、前記バッテリの充電状態に基づいて前記バッテリが過充電状態であると判断した場合に、前記第１の開閉弁を開弁させ、前記排ガスを前記バッテリケース内に供給することを特徴とするバッテリ温調装置にある。
【００１０】
本発明の第３の態様は、第２の態様のバッテリ温調装置において、前記ハイブリッド車両が、外部電源により前記バッテリの充電が可能なプラグインハイブリッド車両であり、前記温調制御部は、前記外部電源による充電中に前記バッテリが過充電状態になると、前記第１の開閉弁を開弁させると共に前記エンジンを始動させ、前記排ガスを前記バッテリケース内に供給することを特徴とするバッテリ温調装置にある。
【００１１】
本発明の第４の態様は、第２又は３の態様のバッテリ温調装置において、前記空調装置に外気を導入する導入路と、該導入路に設けられて当該導入路を開閉する第２の開閉弁を備え、前記温調制御部は、前記第１の開閉弁を開弁させる場合、それと同時に前記第２の開閉弁を閉弁させることを特徴とするバッテリ温調装置にある。
【発明の効果】
【００１２】
かかる本発明のバッテリ温調装置によれば、エンジンの排ガスをバッテリに供給するようにしたので、バッテリ内の酸素濃度は低く抑えられる。これにより、バッテリを構成する電池セルの端子やバスバー等の金属部品の酸化を抑制することができる。例えば、バッテリが過充電状態である場合等、バッテリの温度が過度に上昇する虞がある状況において特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るバッテリ温調装置により温度調整が行われるバッテリの設置状態を示す電動車両の概略斜視図である。
【図２】本発明に係るバッテリ温調装置により温度調整が行われるバッテリの概略構成を示す分解斜視図である。
【図３】本発明に係るバッテリ温調装置の概略構成を説明するブロック図である。
【図４】本発明に係るバッテリ温調装置によるバッテリの温度調整制御の一例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】
【００１４】
以下、本発明に係るバッテリ温調装置の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
まず、本発明に係るバッテリ温調装置が搭載される電動車両は、走行用モータ及びエンジンを備えるプラグインハイブリッド車両である。図１に示すように、電動車両１の底部（フロア下）には、電池パック（バッテリ）１０が搭載されている。この電池パック１０は、例えば、リチウムイオン二次電池で構成され、電動車両１が備える走行用モータ（図示は省略）に電力を供給する高電圧のバッテリである。
【００１６】
電池パック１０は、図２に示すように、複数の電池セル２０を含む電池モジュール３０を備え、これら複数の電池モジュール３０がバッテリケース４０内に収容されている。バッテリケース４０は、ケース下部を形成するバッテリトレイ４１と、ケース上部を形成するバッテリカバー４２とで構成されている。
【００１７】
そして以下に詳しく説明するように、電動車両１は、バッテリ温調装置を備え、このバッテリ温調装置が備える空調装置により所定温度に調整（冷却又は加熱）された温調風がバッテリケース４０内に適宜送風されるようになっている。これにより、バッテリケース４０内の各電池セル２０の温度を所定の温度範囲に維持することができる。
【００１８】
図３に示すように、本実施形態に係るバッテリ温調装置５０は、空調装置５１を備えている。空調装置５１は、電動車両１の外部の空気（外気）等を所定温度に調整すると共に、所定温度に調整された温調風を、走行用モータ６０に電力を供給する電池パック１０（バッテリケース４０）内に送風する。この空調装置５１は、車室内に冷風又は温風を供給する空調装置（エアコン）と同様の装置であるが、車室内用の空調装置とは別途設けられている。
【００１９】
そして空調装置５１には導入路５２が接続され、この導入路５２を介して外気が導入される。また空調装置５１には、供給路５３の一端側が接続され、この供給路５３の他端側はバッテリケース４０に接続されている。本実施形態では、バッテリケース４０を構成するバッテリカバー４２の前部（車両前方側）に温調風が流入する流入口４３が形成されており（図２参照）、この流入口４３に供給路５３の他端側が接続されている。またバッテリカバー４２の後部（車両後方側）には、温調風を外部に排出する排出口４４が形成されている。またバッテリケース４０、例えば、バッテリカバー４２には、温調風を排出口４４から強制的に外部に排出させるための送風ファン４５が設けられている。
【００２０】
さらに空調装置５１には、エンジン７０の排気通路（排気経路）７１から分岐されたバイパス通路（バイパス経路）５４が接続されている。そして空調装置５１には、このバイパス通路５４を介してエンジン７０の排ガスが必要に応じて導入されるようになっている。なおバイパス通路５４は、エンジン７０の排気通路７１に設けられた排気浄化触媒７２よりも下流側に設けられている。したがってバイパス通路５４には、排気浄化触媒７２により浄化された排ガスが供給されることになる。
【００２１】
バイパス通路５４には、バイパス通路５４を開閉するための第１の開閉弁５５が設けられている。また導入路５２には、この導入路５２を開閉するための第２の開閉弁５６が設けられている。そして電池セル２０の状態、本実施形態では電池セル２０の充電状態に応じて第１の開閉弁５５及び第２の開閉弁５６を適宜開閉させ、必要に応じて排ガスを温調風としてバッテリケース４０内に供給する。
【００２２】
具体的には、バッテリ温調装置５０は、温調制御部５７を備え、この温調制御部５７により、これら第１の開閉弁５５及び第２の開閉弁５６の開閉動作を制御すると共に、空調装置５１の動作を制御し、さらに本実施形態では送風ファン４５を制御することで、バッテリケース４０に供給する温調風の調整を行っている。
【００２３】
温調制御部５７は、空調装置５１及び送風ファン４５の動作を制御する空調制御手段５８と、第１の開閉弁５５及び第２の開閉弁５６の動作を制御する開閉制御手段５９と、を備えている。
【００２４】
空調制御手段５８は、電池パック１０が備える電池セル２０の温度状態や充電状態（ＳＯＣ）に応じて空調装置５１及び送風ファン４５を作動させ、所定温度に調整された温調風をバッテリケース４０内に送風させる。すなわちバッテリカバー４２の流入口４３からバッテリケース４０内に温調風を流入させると共に、排出口４４から外部に排出させる。さらに本実施形態では空調制御手段５８は、必要に応じて停止しているエンジン７０を始動させる。
【００２５】
空調制御手段５８は、例えば、電池セル２０の温度が所定温度（例えば、４０℃程度）以上となると、空調装置５１及び送風ファン４５を作動させて、所定温度に調整（例えば、冷却）された温調風をバッテリケース４０に送風させる。その後、各電池セル２０の温度が、所定温度よりも低くなると空調装置５１及び送風ファン４５の動作を停止させる。
【００２６】
なお空調装置５１、送風ファン４５及びエンジン７０の動作は、空調制御手段５８が直接制御するようにしてもよいし、空調装置５１、送風ファン４５及びエンジン７０がそれぞれ備える制御部に対し、作動指令を送信し、各制御部によって空調装置５１、送風ファン４５及びエンジン７０の動作を制御するようにしてもよい。また電池セル２０の温度や充電状態（ＳＯＣ）の検出方法は特に限定されず、電池パック１０が備える各種センサ類、例えば、温度センサや電圧センサ等の計測結果から検出すればよい。
【００２７】
開閉制御手段５９は、電池セル２０の充電状態（ＳＯＣ）に応じて第１の開閉弁５５及び第２の開閉弁５６の開閉状態を適宜制御する。具体的には、開閉制御手段５９は、電池パック１０を構成する電池セル２０の充電状態（ＳＯＣ）に基づいて、電池セル２０が過充電状態であるか否かを判定する。すなわち開閉制御手段５９は、電池セル２０が過充電状態であるか否かを判定する。本実施形態では、開閉制御手段５９は、電池セル２０の充電状態（充電率）が１００％以上である場合に過充電状態であると判定し、１００％未満であれば過充電状態ではないと判定する。
【００２８】
そして開閉制御手段５９は、電池セル２０が過充電状態であると判定した場合には、第１の開閉弁５５を開弁状態とする共に第２の開閉弁５６を閉弁状態とする。一方、電池セル２０が過充電状態でない場合には、第１の開閉弁を閉弁状態とすると共に第２の開閉弁を開弁状態とする。
【００２９】
また、このように電池セル２０が過充電状態であり、且つエンジン７０が停止している場合、空調制御手段５８がエンジン７０を始動させる。
【００３０】
したがって、電池セル２０が過充電状態ではない通常時には、導入路５２を介して外気（車外の空気）が空調装置５１に導入され、排ガスが空調装置５１に導入されることはない。すなわち空調装置５１は、導入された外気の温度を調整した温調風をバッテリケース４０内に供給する。これに対し、何らかの異常等により、電池セル２０が過充電状態となると、バイパス通路５４を介して排ガスが空調装置５１に導入され、外気が導入されることはない。つまり空調装置５１は、導入された排ガスの温度を調整し、その排ガスを温調風としてバッテリケース４０に供給する。エンジン７０の燃焼により排出される排ガスは、外気（大気）よりも酸素濃度が低い。したがって電池セル２０が過充電状態の場合、空調装置５１は、通常時よりも酸素濃度の低い排ガスを温調風としてバッテリケース４０に供給する。
【００３１】
このように温調風（外気、排ガス）をバッテリケース４０に供給して電池パック１０（電池セル２０）の温度を適宜調整することで、電池セル２０の特性劣化を抑制することができる。さらには、電池パック１０を構成する金属部品、例えば、電池セル２０の端子や、端子同士を接続するバスバー等の劣化（酸化）を抑制することができる。
【００３２】
例えば、電池セル２０が過充電状態となった場合でも、電池パック１０を構成する金属部品の劣化（酸化）を効果的に抑制することができる。電池セル２０が過充電状態であると、電池セル２０の温度が過度に上昇し易く、それに伴って電池パック１０を構成する金属部品の劣化（酸化）が進み易くなる。しかしながら、電池セル２０が過充電状態である場合には、通常時よりも酸素濃度の低い温調風（排ガス）をバッテリケース４０内に供給することで、電池パック１０の金属部品の劣化（酸化）をより確実に抑制することができる。
【００３３】
また本実施形態では、外部電源による電池パック１０の充電中に、必要に応じてエンジン７０を強制的に始動させるようにしたので、電池パック１０の金属部品の劣化（酸化）をさらに効果的に抑制することができる。
【００３４】
次に、図４のフローチャートに基づいて本実施形態に係るバッテリの温調制御の一例について説明する。
【００３５】
バッテリ温調装置５０が起動されると、図４に示すように、まずステップＳ１で電池パック１０（電池セル２０）の充電状態（ＳＯＣ）に基づいて、電池パック１０（電池セル２０）が過充電状態であるか否かを判定する。上述のように電池パック１０（電池セル２０）の充電状態（ＳＯＣ）が予め設定された閾値（１００％）以上であるか否かを判定する。
【００３６】
なお本実施形態に係るバッテリ温調装置５０は、電動車両１のイグニッションスイッチがオンになると起動され、またイグニッションスイッチがオフの場合でも、例えば、家庭用電源等の外部電源が電池パック１０に接続され、電池パック１０の充電が実行されている場合にも起動される。
【００３７】
ステップＳ１で電池パック１０が過充電状態であると判定した場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、ステップＳ２でエンジン７０が作動中であるか否かを判定する。ステップＳ２でエンジン７０が作動中であれば（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、バルブの切り替え、つまり第１の開閉弁５５及び第２の開閉弁５６の開閉状態を制御する（ステップＳ３）。具体的には、第１の開閉弁５５を開弁させると共に第２の開閉弁５６を閉弁させる。これにより、空調装置５１には、導入路５２を介して外気が導入されることなく、バイパス通路５４を介してエンジン７０の排ガスが導入される状態となる。
【００３８】
その後、ステップＳ４で空調装置５１を作動させると共に、ステップＳ５で送風ファン４５を作動させる。すなわち、空調装置５１にバイパス通路５４を介して導入された排ガスを所定温度に調整（冷却）し、通常時よりも酸素濃度の低い温調風としてバッテリケース４０の流入口４３から流入させると共に、バッテリケース４０の排出口４４から外部に排出させる。これにより、一連の制御が終了する。
【００３９】
またステップＳ２でエンジン７０が停止中である場合には（ステップＳ２：Ｎｏ）、ステップＳ６に進み、エンジン７０を強制的に始動させる。例えば、エンジン７０を停止した状態で外部電源による電池パック１０の充電が行われている場合には、エンジン７０を強制的に始動させる。その後、ステップＳ３に進む。
【００４０】
なおステップＳ１で電池パック１０が過充電状態である場合には、電池パック１０の温度が高まっている可能性が高く、また過度に温度上昇する虞がある。このため、電池パック１０の温度を判定することなく、温調風の送風を実行している。
【００４１】
一方、ステップＳ１で電池パック１０が過充電状態ではない場合には（ステップＳ１：Ｎｏ）、ステップＳ７に進み、例えば、電池パック１０の温度が所定温度以上であるか否かを判定する。なおこの判定時、第１の開閉弁５５は閉弁状態であり第２の開閉弁５６は開弁状態である。
【００４２】
そして電池パック１０の温度が所定温度よりも低ければ（ステップＳ７：Ｎｏ）、電池パック１０の冷却は不要であるため、温調風をバッテリケース４０内に供給することなく一連の制御を終了する。一方、電池パック１０の温度が所定温度以上であれば（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、ステップＳ４に進み、外気を所定温度に調整した温調風をバッテリケース４０内に供給する。これにより、電池パック１０の温度を適切に調整することができる。
【００４３】
なお電池パック１０が過充電状態ではない通常時には、空調装置５１及び送風ファン４５は必ずしも作動させなくてもよい。例えば、外気温が低い場合には、空調装置５１等を作動させることなく、外気をそのまま温調風としてバッテリケース４０内に供給させるようにしてもよい。このようにしても電池パック１０の温度を適切に調整することは可能である。
【００４４】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能なものである。
【００４５】
例えば、上述の実施形態では、主として温調風により電池パックを冷却する場合について説明したが、勿論、温調風により電池パックを温める場合にも、本発明を適用することができる。
【００４６】
また上述の実施形態では、電池パックが過充電状態である場合にのみ排ガスの温度を調整し、温調風としてバッテリケース内に供給するようにしたが、電池パックの充電状態に拘わらず、排ガスを温調風としてバッテリケースに供給するようにしてもよい。
【００４７】
また、上述の実施形態では、第１の開閉弁と第２の開閉弁との開閉状態を切り換え、外気又は排ガスの一方が空調装置に導入されるようにしたが、外気と排ガスとのそれぞれを所定の割合で空調装置に導入し、外気と排ガスとを混合した温調風をバッテリケース内に供給するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１  電動車両（ハイブリッド車両）
１０  電池パック（バッテリ）
２０  電池セル
３０  電池モジュール
４０  バッテリケース
４１  バッテリトレイ
４２  バッテリカバー
４３  流入口
４４  排出口
４５  送風ファン
５０  バッテリ温調装置
５１  空調装置
５２  導入路
５３  供給路
５４  バイパス通路（バイパス経路）
５５  第１の開閉弁
５６  第２の開閉弁
５７  温調制御部
５８  空調制御手段
５９  開閉制御手段
６０  走行用モータ
７０  エンジン
７１  排気通路（排気経路）
７２  排気浄化触媒
【図１】
2017165334.tif 000003
【図２】
2017165334.tif 000004
【図３】
2017165334.tif 000005
【図４】
2017165334.tif 000006