(57)【要約】【課題】バッテリの冷却性能を不必要に低下させないバッテリ冷却装置を提供する。【解決手段】車両に搭載されたバッテリを冷却するバッテリ冷却装置は、車室内に開口した吸気口から風を取り込んでバッテリに送る冷却ファンと、冷却ファンの駆動を制御する制御部と、を備え、制御部は、車両のドアの開閉頻度が予め規定された基準値以上の多乗降車両の場合には、車両のドアを開放している間、冷却ファンの駆動をドアの開放前より抑制、または、冷却ファンの駆動を禁止し、ドアの開閉頻度が基準値未満の標準車両の場合には、車両のドアを開放している間も冷却ファンの駆動を抑制しない。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されたバッテリを冷却するバッテリ冷却装置であって、
車室内に開口した吸気口から風を取り込んで前記バッテリに送る冷却ファンと、
前記冷却ファンの駆動を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記車両のドアの開閉頻度が予め規定された基準値以上の多乗降車両の場合には、前記車両のドアを開放している間、前記冷却ファンの駆動を前記ドアの開放前より抑制、または、前記冷却ファンの駆動を禁止し、前記ドアの開閉頻度が前記基準値未満の標準車両の場合には、前記車両のドアを開放している間も前記冷却ファンの駆動を抑制しない、
ことを特徴とするバッテリ冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されたバッテリを冷却するバッテリ冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータを動力源として備えた電動車両、例えば、ハイブリッド車両や、電機自動車、燃料電池自動車等が従来から知られている。かかる電動車両には、モータに電力を供給するバッテリが搭載されている。バッテリは、充放電に伴い発熱するため、車両には、当該バッテリを冷却するためのバッテリ冷却装置も搭載されている。
【０００３】
バッテリ冷却装置は、車室内に連通するダクトと、ダクトの途中に設けられた冷却ファンと、を有している。そして、冷却ファンを駆動して、車室内の空気をバッテリに送ることで、バッテリの冷却が図られている。
【０００４】
ここで、乗員の乗り降りのために、ドアが開放されるとともに乗員が車室の内外を歩くと、塵埃が車室内に入り込むとともに、塵埃が舞い上がる。こうした塵埃が吸気口からダクト内に入り込み、冷却ファンに付着、堆積すると、冷却ファンの性能、ひいては、バッテリの冷却性能が低下するおそれがあった。
【０００５】
特許文献１には、かかる問題を避けるために、車両のドアが開放されている場合には、冷却ファンの回転数を低減することが開示されている。かかる技術によれば、ドアが開放され、車室内に塵埃が舞い上がっている間は、吸気能力が低下する。その結果、冷却ファンへの塵埃の付着、堆積が効果的に防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０８４３５０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、こうした冷却ファンの塵埃の堆積は、タクシー等のようにドアの開閉頻度が多い車両では、生じやすいが、ドアの開閉頻度が少ない車両では、生じにくい。すなわち、ドアの開閉頻度が少ない車両では、一度、ドアを開放してから、再度ドア開放するまでの期間が長い。そのため、ドア開放中（乗員の乗降中）に、ダクト内に吸い込まれ、冷却ファンに付着した塵埃は、再度ドアを開放する前に冷却ファンから離脱しやすいため、塵埃は堆積にしにくい。かかるドアの開閉頻度が低い車両において、特許文献１の技術を適用すると、冷却ファンの駆動を過剰に抑制することになり、バッテリの冷却性能が低下する。
【０００８】
そこで、本発明では、バッテリの冷却性能を不必要に低下させないバッテリ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】
【０００９】
本発明のバッテリ冷却装置は、車両に搭載されたバッテリを冷却するバッテリ冷却装置であって、前記車室内に開口した吸気口から風を取り込んで前記バッテリに送る冷却ファンと、前記冷却ファンの駆動を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記車両のドアの開閉頻度が予め規定された基準値以上の多乗降車両の場合には、前記車両のドアを開放している間、前記冷却ファンの駆動を前記ドアの開放前より抑制、または、前記冷却ファンの駆動を禁止し、前記ドアの開閉頻度が前記基準値未満の標準車両の場合には、前記車両のドアを開放している間も前記冷却ファンの駆動を抑制しない、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、冷却ファンに塵埃が堆積しやすい、開閉頻度の高い車両でのみ、ドア開放中の冷却抑制が実行される。その結果、開閉頻度の高い車両で塵埃の堆積に起因する冷却性能の低下が防止できる。また、開閉頻度の低い車両では、ファン駆動が抑制されないため、冷却性能の低下が防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態であるバッテリ冷却装置の構成を示す図である。
【図２】吸気口の配置例を示す図である。
【図３】ドアの開閉状態と冷却ファンの回転数の変化とを示すタイミングチャートである。
【図４】車両種類の特定処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】冷却ファンの回転数算出の流れ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】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態であるバッテリ冷却装置の構成を示す図である。また、図２は、吸気口２２の配置を説明する図である。
【００１３】
バッテリ冷却装置は、車両に搭載されたバッテリ１００を冷却する装置である。バッテリ１００は、充放電可能な電池１０２を、ケース１０４内に収容して構成される。電池１０２は、充放電可能な直流電源であり、例えば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池からなる。電池１０２は、車両に搭載されたモータや、補機へ電力を供給する。また、電池１０２は、車両に搭載された発電機で発電された電力や、外部電源から供給された電力により充電される。
【００１４】
バッテリ１００のケース１０４内には、電池１０２の温度を検知する温度センサ１０６が設けられている。この温度センサ１０６は、単一でもよいし、複数でもよい。この温度センサ１０６で検知された電池温度Ｔｂは、制御部１６に送られる。なお、本実施形態では、温度センサ１０６で、電池温度Ｔｂを直接検知しているが、他のパラメータに基づいて電池温度Ｔｂを推定するようにしてもよい。例えば、後述する排気ダクト１２に温度センサ１０６を設け、当該温度センサ１０６で検知された排気温度に基づいて電池温度Ｔｂを推定してもよい。また、電池１０２の電流値や、外気温度等に基づいて、電池温度Ｔｂを推定するようにしてもよい。
【００１５】
バッテリ冷却装置は、冷却ファン１４、吸気ダクト１０、排気ダクト１２、および、制御部１６を備える。吸気ダクト１０は、バッテリ１００を冷却するための風を取り込み、バッテリ１００に送る流路である。吸気ダクト１０の一端は、車室内に開口した吸気口２２を構成し、他端は、バッテリ１００のケース１０４内に開口している。図２に示すように、吸気口２２は、リアシート１１６と後部ドア１１８との間や、リアシート１１６の下部（乗員の足元）に設けられている。排気ダクト１２は、バッテリ１００を冷却した後の風（排気）が流れる流路であり、車室内に開口した排気口を有している。この排気ダクト１２は、バッテリ１００のケース１０４内から、車室内まで延びている。
【００１６】
吸気ダクト１０の途中には、冷却ファン１４が設けられている。冷却ファン１４は、制御部１６からの駆動信号に応じて駆動する。冷却ファン１４が回転駆動することで、車室内の空気が吸気口２２から吸引され、バッテリ１００内へ送風される。電池１０２は、送られた風との間で熱交換することにより、冷却される。なお、本実施形態では、冷却ファン１４を吸気ダクト１０の途中に設けているが、冷却ファン１４は、バッテリ１００のケース１０４内や、排気ダクト１２の途中に設けられてもよい。
【００１７】
制御部１６は、冷却ファン１４の駆動を制御する。この制御部１６は、例えば、各種演算を行うＣＰＵ１８と、演算に必要なパラメータやプログラムを記憶するメモリ２０とを備えている。この制御部１６には、温度センサ１０６で検知された電池温度Ｔｂ、ドアスイッチ１１０で検知されたドア開閉信号ＤＳ、ポジションセンサ１１４で検知されたシフトポジション信号ＳＰ等が入力される。ここで、ドアスイッチ１１０とは、ドア１１８が開かれているか否かを検出するスイッチである。かかるドアスイッチ１１０は、車両に設けられた複数のドアそれぞれに設けられている。制御部１６には、これら複数のドアスイッチ１１０全ての信号ではなく、吸気口２２の近傍のドア１１８に設置されたドアスイッチ１１０の信号のみが入力されている。
【００１８】
ポジションセンサ１１４は、シフトレバーの位置を検出するセンサである。シフトレバーの位置としては、車両を走行させる際に選択される「Ｄポジション」、車軸と動力源との機械的接続を解除させる際に選択される「Ｎポジション」、車両をバックさせる際に選択される「Ｒポジション」、車両を停車させた際に選択される「Ｐポジション」等がある。制御部１６は、車両が、タクシー等のようにドア１１８の開閉頻度が多い多乗降車両であると判断した場合には、ドア開閉信号ＤＳではなく、ポジションセンサ１１４で検知されたシフトポジション信号ＳＰに基づいて、ドア１１８の開閉状態を判断する。具体的には、制御部１６は、シフトポジションが、「Ｐポジション」である場合には、ドア１１８が開放されていると判断する。
【００１９】
次に、こうしたバッテリ冷却装置における冷却ファン１４の駆動制御について説明する。制御部１６は、電池温度Ｔｂが規定の許容温度以下になるように、電池温度Ｔｂに応じて冷却ファン１４の駆動を制御する。冷却ファン１４の回転数は、電池温度Ｔｂが高いほど、高くなるように設定されている。また、特定の条件を満たす場合には、制御部１６は、ドア１１８の開閉状態を判断し、ドア１１８の開放中、および、開放していたドア１１８を閉じた直後は、冷却ファン１４の駆動を抑制する。
【００２０】
このようにドア１１８の開放中等に冷却ファン１４の駆動を抑制するのは、塵埃に起因する冷却性能の低下を防止するためである。すなわち、既述した通り、吸気口２２は、車室内に配置されている。ドア１１８が閉鎖されている間、車室内の空気は、塵埃の少ない、清浄な空気とみなすことができる。しかし、ドア１１８が開放されて車室と外気とが連通されるとともに、乗降のために乗員が車室の内外を歩くと、塵埃が車室内に流入するとともに舞い上がる。このとき、冷却ファン１４を通常の回転数で駆動していると、舞い上がった塵埃が、吸気口２２から吸い込まれ、吸気ダクト１０に流れ込む。そして、吸気ダクト１０に流れ込んだ塵埃が冷却ファン１４に付着し堆積していくと、冷却ファン１４の性能の低下を招き、ひいては、バッテリ冷却装置の冷却能力の低下を招く。
【００２１】
こうした問題を避けるために、本実施形態では、ドア１１８の開放中は、冷却ファン１４の回転数を、ドア開放前における回転数よりも抑制している。また、開いていたドア１１８を閉じた後、一定時間Δｔ経過するまでの間も、冷却ファン１４の回転数を、ドア開放前における回転数よりも抑制している。ここで、一定時間Δｔとは、乗員の乗降や、ドア１１８の開閉で舞い上がった塵埃がフロアやシート上に落下したものと想定される時間である。このように、ドア開放中等に、冷却ファン１４の駆動を抑制することで、塵埃の吸気ダクト１０やバッテリ１００への流入を防止できる。
【００２２】
ただし、こうしたドア開放中等における回転数の抑制制御は、ドア１１８の開閉頻度が低い車両では、不要であることが多い。すなわち、冷却性能の低下を招く塵埃の冷却ファン１４への堆積は、冷却ファン１４に付着した塵埃が、当該冷却ファン１４から脱落する前に、再度、別の塵埃が当該冷却ファン１４に付着することで生じる。ドア１１８の開閉頻度が低い、すなわち、一度ドア開放してから再度ドア開放するまでの期間が長い車両の場合、ドア開放により新たな塵埃が冷却ファン１４に付着する前に、前回のドア開放中に冷却ファン１４に付着した塵埃が脱落する可能性が高い。かかるドア１１８の開閉頻度が低い車両において、ドア１１８の開閉頻度が高い車両と同様に、ドア開放中の回転数抑制を行うと、バッテリ１００の冷却性能を不必要に低下させることになる。
【００２３】
そこで、本実施形態では、タクシー等のようにドア開閉頻度の高い多乗降車両の場合にのみ、ドア開放中における冷却ファン１４の回転数抑制を行い、ドア開閉頻度の低い標準車両の場合には、ドア開放中でも回転数の抑制を行わないようにしている。これについて、図３を参照して説明する。
【００２４】
図３は、ドア１１８の開閉状態と冷却ファン１４の回転数の変化とを示すタイミングチャートである。図３において、上段は、冷却ファン１４の回転数を、下段は、ドア１１８の開閉状態を示している。また、図３の上段において、実線は、多乗降車両での冷却ファン１４の回転数を、破線は、標準車両での冷却ファン１４の回転数を、それぞれ示している。
【００２５】
図３に示す通り、制御部１６は、ドア１１８が開放される前（時刻ｔ０〜ｔ１の間）は、電池温度Ｔｂに応じた回転数で冷却ファン１４を駆動する。電池温度Ｔｂは、バッテリ１００の充放電の状況等に応じて微小変動するため、冷却ファン１４の回転数も微小変動する。ただし、ドア開放前の段階では、冷却ファン１４の回転数は、Ｎ２前後となっている。その後、多乗降車両において、時刻ｔ１にドア１１８の開放が検知されれば、制御部１６は、冷却ファン１４の駆動を大幅に抑制する。この場合、冷却ファン１４の回転数は、Ｎ２よりも大幅に低いＮ１前後となっている。
【００２６】
そして、時刻ｔ２において、ドア１１８が、開状態から閉状態に変化すれば、制御部１６は、経過時間の計測を開始する。そして、時刻ｔ２から、一定時間Δｔだけ経過した時刻ｔ３になれば、制御部１６は、冷却ファン１４の回転数を通常の状態に戻す。図３の例では、回復後の回転数は、ドア開放前の回転数よりも大幅に大きい。これは、ドア開放中に、冷却ファン１４の駆動を抑制したことにより、電池温度Ｔｂが、ドア開放前よりも上昇したためである。ドア開放中に急上昇した電池温度Ｔｂを急速に低下させるために、一定時間Δｔ経過後は、冷却ファン１４をドア開放前よりも高い回転数で駆動している。そして、冷却ファン１４の高速回転により、電池温度Ｔｂが低下すれば、再び、ドア開放前の回転数Ｎ２で駆動する。
【００２７】
このように多乗降車両では、ドア開放中に冷却ファン１４の駆動を抑制するため、冷却ファン１４の回転数の急変や、高速での回転が生じやすい。かかる回転数の急変や、高速での回転は、消費電力の無駄が多い。しかしながら、冷却ファン１４に塵埃が堆積すると冷却性能が大幅に低下し、更なる消費電力の無駄を招くため、多乗降車両では、ドア開放中、冷却ファン１４の駆動を抑制している。
【００２８】
一方、標準車両の場合、制御部１６は、時刻ｔ１にドア１１８の開放が検知されても、冷却ファン１４の回転数は、殆ど変化しない。そのため、電池温度Ｔｂが、急上昇することがなく、バッテリ１００の劣化を効果的に防止できる。また、電池温度Ｔｂが急変しにくいため、冷却ファン１４の回転数も急変しにくく、消費電力の無駄を防止できる。
【００２９】
以上のような制御を実行するために、制御部１６は、予め規定された検出期間中におけるドア１１８の開閉回数をカウントし、ドア１１８の開閉回数に基づいて、車両が、多乗降車両か標準車両かを判断する。そして、判断結果を、メモリ２０に記憶しておき、この判断結果を冷却ファン１４の回転数算出に利用する。
【００３０】
図４は、車両種類の特定処理の流れを示すフローチャートである。この車両種類の特定処理は、車両がユーザに納品された後、一回だけ行うようにしてもよいし、走行距離が数万キロに達するごとに、あるいは、数年ごとに繰り返し行うようにしてもよい。また、ドア１１８開閉回数をカウントする検出期間は、特に限定されないが、曜日ごとの開閉頻度のバラツキの影響を受けないようにするために、少なくとも１週間以上であることが望ましい。
【００３１】
図４に示す通り、制御部１６は、車両種類特定のための検出期間か否かを確認する（Ｓ１０）。検出期間である場合は、ステップＳ１２に進み、カウンタ値ｉを「０」にリセットする。そして、制御部１６は、ドアスイッチ１１０から出力されるドア開閉信号ＤＳが、閉状態から開状態に変化したか否かを監視する（Ｓ１４）。なお、ここで監視されるのは、既述した通り、吸気口２２近傍のドア１１８の状態である。したがって、吸気口２２が、リアシート１１６周辺に配置される場合、ステップＳ１４において、制御部１６は、後部ドア１１８のドア開閉信号ＤＳを監視する。
【００３２】
制御部１６は、ドア開閉信号ＤＳが、閉状態から開状態に変化した場合、カウンタ値ｉをインクリメントし（Ｓ１６）、ステップＳ１８に進む。一方、ドア開閉信号ＤＳに変化が無い場合、制御部１６は、カウンタ値ｉをインクリメントすることなく、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１８では、検出期間が終了したか否かを確認する。そして、検出期間が終了するまで、ステップＳ１４〜Ｓ１８を繰り返し行う。
【００３３】
検出期間が終了した場合、制御部１６は、カウンタ値ｉと、予め規定された基準値Ｄとを比較する（Ｓ２０）。比較の結果、カウンタ値ｉが、基準値Ｄ以上の場合、制御部１６は、現在の車両は、多乗降車両であると判断し、メモリ２０にその旨を記録する（Ｓ２２）。一方、カウンタ値ｉが、基準値Ｄ未満の場合、制御部１６は、現在の車両は、標準車両であると判断し、メモリ２０にその旨を記録する（Ｓ２４）。
【００３４】
次に、冷却ファン１４の駆動制御の流れについて図５を参照して説明する。図５は、冷却ファン１４の回転数算出の流れを示すフローチャートである。冷却ファン１４の回転数を算出するために、制御部１６は、まず温度センサ１０６で検出された電池温度Ｔｂを取得する（Ｓ２６）。次に、得られた電池温度Ｔｂに基づいて、仮の目標回転数Ｎｃを算出する（Ｓ２８）。この仮の目標回転数Ｎｃは、電池温度Ｔｂが高いほど高くなるように算出される。
【００３５】
続いて、制御部１６は、メモリ２０に記録されたデータを読み込み、当該車両が、多乗降車両か否かを確認する（Ｓ３０）。当該車両が多乗降車両ではなく、標準車両である場合、制御部１６は、ドア１１８の開閉状況に関わらず、電池温度Ｔｂから求めた仮の目標回転数Ｎｃを、冷却ファン１４の目標回転数Ｎ＊として設定する（Ｓ４２）。そして、制御部１６は、この目標回転数Ｎ＊で回転させるべく、冷却ファン１４の駆動を制御する。
【００３６】
一方で、当該車両が、多乗降車両である場合、制御部１６は、続いて、ドア１１８が開放しているか否かを判断する（Ｓ３２）。本実施形態では、シフトポジションが「Ｐポジション」である場合、ドア１１８が開放していると判断する。このようにシフトポジションに基づいてドア１１８開閉を判断することで、ドアスイッチ１１０が故障した場合でも、ドア１１８の開閉を判断することができる。なお、かかるシフトポジションに基づくドア開閉判断は、ドアスイッチ故障時にのみ行うようにしてもよい。すなわち、通常は、ドアスイッチ１１０からのドア開閉信号ＤＳに基づいてドア１１８の開閉を判断し、ドアスイッチ１１０が故障したと判断した場合は、シフトポジションＳＰに基づいてドア１１８の開閉を判断してもよい。なお、ドアスイッチ１１０は、車両走行中にドア開が検出された場合や、ドアスイッチ１１０からの信号出力が無い場合などに、故障したと判断できる。また、このステップＳ３２におけるドア開閉状態の判断結果は、メモリ２０に記憶される。
【００３７】
ドア１１８が開放されていると判断できた場合、制御部１６は、ステップＳ４０に進み、仮の目標回転数Ｎｃを抑制した値、例えば、Ｎｃ×３０％となる値を、冷却ファン１４の目標回転数Ｎ＊と設定する。そして、制御部１６は、この目標回転数Ｎ＊で回転するべく、冷却ファン１４の駆動を制御する。
【００３８】
ドア１１８が開放されていない場合（現在のドア１１８が閉鎖状態の場合）は、ステップＳ３４に進み、前回のサンプリング時においてドアが開放されていたか否かを確認する（Ｓ３４）。現在のドア１１８が、閉鎖状態であり、前回のドア１１８が開放状態である場合には、経過時間の計測を開始したうえで（Ｓ３６）、ステップＳ４０に進み、仮の目標回転数Ｎｃを抑制した値を、冷却ファン１４の目標回転数Ｎ＊に設定する。
【００３９】
さらに、現在ドア１１８が閉鎖されており、かつ、前回もドア１１８が閉鎖されている場合（Ｓ３４でＮｏ）、制御部１６は、ステップＳ３８に進み、経過時間が一定時間Δｔ以下か否かを確認する。確認の結果、経過時間が一定時間Δｔ以下であれば、ステップＳ４０に進み、仮の目標回転数Ｎｃを抑制した値を、冷却ファン１４の目標回転数Ｎ＊に設定する。一方、経過時間が一定時間Δｔを越えていれば、ドア１１８の開閉により舞い上がった塵埃は、既にシートやフロアに落下したと考えられる。この場合、制御部１６は、ステップＳ４２に進み、電池温度Ｔｂから求めた仮の目標回転数Ｎｃを、冷却ファン１４の目標回転数Ｎ＊として設定する（Ｓ４２）。
【００４０】
以上、説明した通り、本実施形態によれば、タクシー等の多乗降車両の場合にのみ、ドア開放中の回転数抑制を実行し、標準車両の場合は、ドア１１８の開閉状態に関わらず、回転数の抑制を実行しない。その結果、標準車両において、不必要に回転数が抑制されることが防止され、冷却性能の低下を防止できる。また、標準車両において、回転数の急変等が防止されるため、消費電力を低減できる。一方、多乗降車両では、ドア開放中には、冷却ファン１４の回転数が抑制されるため、冷却ファン１４に塵埃が付着、堆積することが効果的に防止され、ひいては、冷却性能の低下を防止できる。
【００４１】
また、本実施形態では、多乗降車両の場合は、シフトレバー１１２のポジションに基づいて、ドア開閉を判断している。かかる構成とすることで、ドアスイッチ１１０が故障したとしても、ドア１１８の開閉状態を推測することができる。
【００４２】
なお、これまで説明した構成は、一例であり、多乗降車両の場合には、ドア開放中、冷却ファン１４の駆動を抑制または禁止し、標準車両の場合には、ドア開放中も冷却ファン１４の駆動を抑制しないのであれば、その他の構成は、適宜変更されてもよい。例えば、本実施形態では、多乗降車両の場合、ドア開放中、冷却ファン１４の駆動を禁止してもよい。ドア開放中、冷却ファン１４を停止させることで、冷却ファン１４への塵埃の堆積をより確実に防止できる。
【符号の説明】
【００４３】
１０  吸気ダクト、１２  排気ダクト、１４  冷却ファン、１６  制御部、２０  メモリ、２２  吸気口、１００  バッテリ、１０２  電池、１０４  ケース、１０６  温度センサ、１１０  ドアスイッチ、１１２  シフトレバー、１１４  ポジションセンサ、１１６  リアシート、１１８  ドア、ＤＳ  ドア開閉信号。
【図１】
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【図２】
2017043199.tif 000004
【図３】
2017043199.tif 000005
【図４】
2017043199.tif 000006
【図５】
2017043199.tif 000007