(57)【要約】【課題】低コスト且つコンパクトな装置であって、複数のバッテリを効率良く冷却することが可能な電動車両用バッテリの冷却装置を提供することである。【解決手段】電動車両用バッテリの冷却装置１０は、メインバッテリＭＢに冷却風を供給するメインバッテリ冷却器Ｆ１と、メインバッテリ冷却風流通路１４ＭＢと、サブバッテリＳＢに冷却風を供給するサブバッテリ冷却器Ｆ２と、サブバッテリ冷却風流通路１４ＳＢと、メインバッテリＭＢを冷却した後の排風をサブバッテリＳＢに流通するメインバッテリ排風流通路１５ＭＢと、を有し、バッテリ冷却制御装置１３によって、使用状態のサブバッテリＳＢにサブバッテリ冷却器Ｆ２による冷却風を流通させ、待機状態のサブバッテリＳＢにメインバッテリＭＢを冷却した後の排風を流通させる構成である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の駆動源である複数のバッテリと、バッテリに冷媒を供給する冷却器と、冷却器により供給される冷媒をバッテリに流通するための冷媒流通路と、を備える電動車両用バッテリの冷却装置において、
一のバッテリを冷却した後の２次冷媒を他のバッテリに流通する２次冷媒流通路と、
冷媒流通路及び２次冷媒流通路の少なくとも一方に設けられ、バッテリに供給する冷媒及び２次冷媒の流通経路を切り替える流通方向制御弁と、
流通方向制御弁を操作して冷媒及び２次冷媒の流通経路を制御するバッテリ冷却制御装置と、
を有することを特徴とする電動車両用バッテリの冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電動車両用バッテリの冷却装置において、
冷却器は、バッテリの数よりも少数であることを特徴とする電動車両用バッテリの冷却装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電動車両用バッテリの冷却装置において、
複数のバッテリの一つが、電動機の駆動時に常時使用されるメインバッテリであり、
メインバッテリに冷媒を供給するメインバッテリ冷却器と、
メインバッテリ冷却器により供給される冷媒をメインバッテリに流通するためのメインバッテリ冷媒流通路と、
メインバッテリを冷却した後の２次冷媒を他のバッテリに流通するメインバッテリ２次冷媒流通路と、
を有することを特徴とする電動車両用バッテリの冷却装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電動車両用バッテリの冷却装置において、
電動車両には、バッテリの充電率に基いて、電動機の駆動時に使用又は待機させるバッテリを決定するバッテリ制御装置が搭載され、
複数のバッテリの少なくとも二つが、バッテリ制御装置によりいずれか一方が使用状態となり、他方が待機状態となる第一及び第二サブバッテリであり、
第一及び第二サブバッテリに冷媒を供給するサブバッテリ冷却器と、
サブバッテリ冷却器により供給される冷媒を第一及び第二サブバッテリに流通するための第一及び第二サブバッテリ冷媒流通路と、を有し、
バッテリ冷却制御装置は、
使用状態のサブバッテリにサブバッテリ冷却器による冷媒を流通させ、待機状態のサブバッテリにメインバッテリを冷却した後の２次冷媒を流通させることを特徴とする電動車両用バッテリの冷却装置。
【請求項５】
請求項２に記載の電動車両用バッテリの冷却装置において、
電動車両には、バッテリの充電率に基いて、電動機の駆動時に使用又は待機させるバッテリを決定するバッテリ制御装置が搭載され、
複数のバッテリの一つが、電動機の駆動時に常時使用されるメインバッテリ、複数のバッテリの少なくとも二つが、バッテリ制御装置によりいずれか一方が使用状態となり、他方が待機状態となる第一及び第二サブバッテリであり、
冷却装置は、
バッテリの温度を検出する温度センサと、
第一及び第二サブバッテリの間に設けられ、流通方向制御弁を含み、いずれか一方のサブバッテリを冷却した後の２次冷媒を他方のサブバッテリに流通するサブバッテリ間２次冷媒流通路と、を有し、
バッテリ冷却制御装置は、
待機状態のサブバッテリの温度が所定値以下であるときには、使用状態のサブバッテリを冷却した後の２次冷媒を待機状態のサブバッテリに流通させることを特徴とする電動車両用バッテリの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車両用バッテリの冷却装置に係り、特に順次切り替えて使用される複数のバッテリを効率良く冷却できる電動車両用バッテリの冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ハイブリッド車両等の電動車両には、電動機に供給するための電力を蓄積するバッテリが搭載されている。電動車両に搭載されるバッテリとしては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、及びリチウムイオン電池などの二次電池を挙げることができる。これらの二次電池は、電動車両の走行時において頻繁に充放電が繰り返されることにより適性温度範囲を超えて発熱するおそれがある。バッテリの温度が適正温度範囲を超えると、性能が低下し寿命が短くなる場合がある。そこで、バッテリの充放電による温度上昇を抑制して性能の劣化等を防止するバッテリ冷却装置等が幾つか開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１において、電動車両の特性に応じて分割した形態で搭載した必要な容量の蓄電池（バッテリ）と、各蓄電池を直列或いは並列接続する電源回路と、必要に応じて蓄電池を単独、或いは組み合わせて充放電する制御手段と、を有する電動車両用電力供給装置が開示されている。また、特許文献１には、発進、加速等の負荷の大きい大電流放電時には、並列接続での複数の蓄電池を放電し、一定の速度での走行時等、負荷の小さい小電流放電時には、単独又は必要に応じて複数の蓄電池で放電することが述べられている。即ち、特許文献１の装置によれば、負荷に応じて蓄電池を切り替えて使用することにより、発熱によるバッテリの劣化を低減することができる。
【０００４】
特許文献２においては、冷媒が流出入する第１および第２の冷媒通過口を有し、第１の冷媒通過口から第２の冷媒通過口に向かう冷媒流れと、第２の冷媒通過口から第１の冷媒通過口に向かう冷媒流れとが選択的に形成されるケース体と、ケース体に形成される冷媒流れの経路上に設けられ、第１の冷媒通過口に対して相対的に近くに配置される第１の領域と、相対的に遠くに配置される第２の領域とを有する蓄電部と、第１および第２の領域にそれぞれ設けられ、蓄電部の温度を検出する第１および第２の温度検出部と、ケース体に形成される冷媒流れを、第１および第２の温度検出部で検出された蓄電部の温度に基づいて切り替える切り替え機構と、を備える蓄電装置の冷却構造が開示されている。即ち、特許文献２の冷却構造によれば、複数のセルが積層された蓄電部（バッテリ）の両端から冷媒を導入でき、バッテリの両端付近の温度に応じて、一端側から冷媒を供給するか他端側から冷媒を供給するかを選択して、バッテリ内の温度ばらつきを低減することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２９８８０５号公報
【特許文献２】特開２００７−１７９９４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の装置においても、各バッテリは充放電によりそれぞれ発熱するが、冷却ファン等の冷却器が設置されていないため冷却効率が悪く、負荷の大きな走行状態が継続する場合等においてはバッテリの温度が高温になるおそれがある。一方、個々のバッテリに冷却器を設けて個別に冷却すれば、各バッテリの温度を制御することは可能になるが、装置コストや搭載制約の観点等から好ましくはない。
【０００７】
また、特許文献２の装置によれば、バッテリ内の温度ばらつきを低減することはできるが、複数のバッテリを搭載した場合には、バッテリに応じた数の装置が必要になるため、特許文献１の装置と同様に、装置コスト低減や搭載制約の観点等から改良の余地がある。
【０００８】
本発明の目的は、低コスト且つコンパクトな装置であって、複数のバッテリを効率良く冷却することが可能な電動車両用バッテリの冷却装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電動車両用バッテリの冷却装置は、電動機の駆動源である複数のバッテリと、バッテリに冷媒を供給する冷却器と、冷却器により供給される冷媒をバッテリに流通するための冷媒流通路と、を備える電動車両用バッテリの冷却装置において、一のバッテリを冷却した後の２次冷媒を他のバッテリに流通する２次冷媒流通路と、冷媒流通路及び２次冷媒流通路の少なくとも一方に設けられ、バッテリに供給する冷媒及び２次冷媒の流通経路を切り替える流通方向制御弁と、流通方向制御弁を操作して冷媒及び２次冷媒の流通経路を制御するバッテリ冷却制御装置と、を有することを特徴とする。
【００１０】
また、冷却器は、バッテリの数よりも少数であることが好ましい。
【００１１】
また、複数のバッテリの一つが、電動機の駆動時に常時使用されるメインバッテリであり、メインバッテリに冷媒を供給するメインバッテリ冷却器と、メインバッテリ冷却器により供給される冷媒をメインバッテリに流通するためのメインバッテリ冷媒流通路と、メインバッテリを冷却した後の２次冷媒を他のバッテリに流通するメインバッテリ２次冷媒流通路と、を有することが好ましい。
【００１２】
電動車両には、バッテリの充電率に基いて、電動機の駆動時に使用又は待機させるバッテリを決定するバッテリ制御装置が搭載され、複数のバッテリの少なくとも二つが、バッテリ制御装置によりいずれか一方が使用状態となり、他方が待機状態となる第一及び第二サブバッテリであり、第一及び第二サブバッテリに冷媒を供給するサブバッテリ冷却器と、サブバッテリ冷却器により供給される冷媒を第一及び第二サブバッテリに流通するための第一及び第二サブバッテリ冷媒流通路と、を有し、バッテリ冷却制御装置は、使用状態のサブバッテリにサブバッテリ冷却器による冷媒を流通させ、待機状態のサブバッテリにメインバッテリを冷却した後の２次冷媒を流通させることが好ましい。
【００１３】
また、電動車両には、バッテリの充電率に基いて、電動機の駆動時に使用又は待機させるバッテリを決定するバッテリ制御装置が搭載され、複数のバッテリの一つが、電動機の駆動時に常時使用されるメインバッテリ、複数のバッテリの少なくとも二つが、バッテリ制御装置によりいずれか一方が使用状態となり、他方が待機状態となる第一及び第二サブバッテリであり、冷却装置は、バッテリの温度を検出する温度センサと、第一及び第二サブバッテリの間に設けられ、流通方向制御弁を含み、いずれか一方のサブバッテリを冷却した後の２次冷媒を他方のサブバッテリに流通するサブバッテリ間２次冷媒流通路と、を有し、バッテリ冷却制御装置は、待機状態のサブバッテリの温度が所定値以下であるときには、使用状態のサブバッテリを冷却した後の２次冷媒を待機状態のサブバッテリに流通させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る電動車両用バッテリの冷却装置によれば、一のバッテリを冷却した後の２次冷媒を他のバッテリに流通する２次冷媒流通路と、冷媒流通路及び２次冷媒流通路の少なくとも一方に設けられ、バッテリに供給する冷媒及び２次冷媒の流通経路を切り替える流通方向制御弁と、流通方向制御弁を操作して冷媒及び２次冷媒の流通経路を制御するバッテリ冷却制御装置と、を有するので、コンパクト且つ低コストで、効率良く複数のバッテリを冷却すること可能な冷却システムを構築することができる。
【００１５】
また、冷却器をバッテリの数よりも少数とすれば、更なる装置コストの低減やコンパクト化が可能になる。即ち、本発明に係る電動車両用バッテリの冷却装置によれば、一のバッテリを冷却した後の２次冷媒を利用して他のバッテリを冷却できるので、冷却器の数をバッテリの数と同数にする必要がない。また、２次冷媒の利用により、バッテリ冷却のエネルギー効率が大幅に向上する。
【００１６】
さらに、複数のバッテリの一つが、電動機の駆動時に常時使用されるメインバッテリであり、メインバッテリに冷却風を供給するメインバッテリ冷却器と、メインバッテリ冷却器により供給される冷媒をメインバッテリに流通するためのメインバッテリ冷媒流通路と、メインバッテリを冷却した後の２次冷媒を他のバッテリに流通するメインバッテリ２次冷媒流通路と、を有する構成とすれば、使用頻度の高いメインバッテリの冷却効率を向上させることができる。また、メインバッテリの発熱量は、比較的小さいので、その２次冷媒を利用してさらに発熱量の高いバッテリを冷却することができる。従って、上記のように、低コスト且つコンパクトな装置において、効率良く複数のバッテリを冷却することが可能になる。
【００１７】
また、第一及び第二サブバッテリに冷媒を供給するサブバッテリ冷却器と、サブバッテリ冷却器により供給される冷媒を第一及び第二サブバッテリに流通するための第一及び第二サブバッテリ冷媒流通路と、を有し、バッテリ冷却制御装置は、使用状態のサブバッテリにサブバッテリ冷却器による冷媒を流通させ、待機状態のサブバッテリにメインバッテリを冷却した後の２次冷媒を流通させる構成とすれば、発熱量の大きな使用状態のサブバッテリの冷却効率を向上させることができる。加えて、メインバッテリの２次冷媒を利用して待機状態のバッテリを予め冷却することができる。
【００１８】
また、第一及び第二サブバッテリの間に設けられ、流通方向制御弁を含み、いずれか一方のサブバッテリを冷却した後の２次冷媒を他方のサブバッテリに流通するサブバッテリ間２次冷媒流通路と、を有し、バッテリ冷却制御装置は、待機状態のサブバッテリの温度が所定値以下であるときには、使用状態のサブバッテリを冷却した後の２次冷媒を待機状態のサブバッテリに流通させる構成とすれば、待機状態のサブバッテリを暖気して、その温度を適正範囲に維持することができる。バッテリの温度が適正範囲を超えて低下すると、電池反応の速度が遅くなり性能が劣化する場合が想定されるが、サブバッテリ間２次冷媒流通路を設けることにより低温時におけるバッテリ性能の劣化にも対応することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、以下詳細に説明する。図１は、電動車両用バッテリの冷却装置の概略構成を示す図である。図２は、複数のバッテリの使用態様を示す図であり、図３は、複数のバッテリ、バッテリ制御装置、及び電動機との接続関係を示す図である。図４〜図６は、図１に示す電動車両用バッテリの冷却装置の変形例を示す図である。なお、図１に示す各風向制御弁１７は、冷却器Ｆと同様にバッテリ冷却制御装置１３に接続されているが、図面の明瞭化のために接続を示す記載を省略している。また図４〜図６では、バッテリ制御装置１２及びバッテリ冷却制御装置１３を省略する。
【００２０】
電動車両用バッテリの冷却装置１０（以下、冷却装置１０とする）に適用できる冷媒としては、水やオイル等の流体又は冷却風が挙げられるが、以下では、冷却風を例に挙げて説明する。２次冷媒は排風、冷媒流通路は冷却風流通路、２次冷媒流通路は排風流通路、流通方向制御弁は風向制御弁として説明する。
【００２１】
冷却装置１０は、複数のバッテリ１１が搭載される電動車両に適用することができる。電動車両としては、複数のバッテリ１１を搭載し電動機で駆動する車両であれば、特に限定されず、電動機のみで駆動する電気自動車、エンジンを併用して駆動するハイブリッド車両（ＨＶ車両）やプラグインハイブリッド車両（ＰＨＶ車両）を挙げることができる。ここでＰＨＶ車両とは、家庭用コンセントなどの外部電源からバッテリ１１を充電できるようにしたＨＶ車両であり、バッテリ１１の搭載容量を増大することにより電動機のみによる走行（ＥＶ走行）可能距離を大幅に拡大した電動車両である。以下では、冷却装置１０が適用される電動車両としてＰＨＶ車両を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではない。
【００２２】
バッテリ１１とは、ＰＨＶ車両（電動機Ｍの）の駆動源であり、図３に示すように、バッテリ１１は、電動機Ｍに接続されている。バッテリ１１には、充放電可能な直流電源が使用され、具体的には、上記のように、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、及びリチウムイオン電池等の二次電池を使用することができる。上記のように、バッテリ１１の温度が適正温度範囲を超えて上昇すると、性能が低下し寿命が短くなる場合がある。一方、適正温度範囲を超えて低下したときにも、電池反応の速度が遅くなり性能が劣化する場合がある。従って、バッテリ１１の温度を性能の低下を生じることがない適正温度範囲に維持する必要がある。
【００２３】
ＰＨＶ車両は、ＥＶ走行距離を拡大するために、バッテリ１１の搭載容量を増大させる必要があり、図１に示すように、車両に複数のバッテリ１１を搭載することが好ましい。それら複数のバッテリ１１は、同時に使用するのではなく、バッテリ１１を順次切り替えて使用することが好ましく、具体的には、図２等に示すように、常時使用するメインバッテリＭＢと、一方が使用状態、他方が待機状態のように切り替えて使用するサブバッテリＳＢとから構成されることが好ましい。
【００２４】
図２に示すように、メインバッテリＭＢと二つのサブバッテリＳＢ（第一サブバッテリＳＢ１と第二サブバッテリＳＢ２）は、後述するバッテリ制御装置１２によって、電圧値及び電流値が常時モニタされて充電率（ＳＯＣ）が監視されている。バッテリ１１の効率的な使用、過充電及び過放電による劣化防止の観点等から、バッテリ１１の充電率には上下限値（上下限充電電圧）が設定されており、バッテリ制御装置１２により適正な充電率に維持されている。充電率（ＳＯＣ）の適正範囲としては、例えば、図２に示すように、２６〜８０％とすることができる。
【００２５】
ＰＨＶ車両におけるバッテリ１１の使用態様としては、例えば、図２に示すように、まず初めに第一サブバッテリＳＢ１が使用（放電）され、充電率が下限値（ＳＯＣ２６％）に達した時点で、第一サブバッテリＳＢ１の使用を停止して、待機状態であった第二サブバッテリＳＢ２が使用される。一方、メインバッテリＭＢは、ＥＶ走行時においては常時使用されることが好ましい。メインバッテリＭＢと第二サブバッテリＳＢ２の充電率が下限値に達した時点で、ＥＶ走行を終了し、エンジンによる走行（ＨＶ走行）に移行する。なお、各バッテリ１１の放電量としては、メインバッテリＭＢよりもサブバッテリＳＢの方が多くなるように設定される。従って、使用状態におけるサブバッテリＳＢの発熱量は、メインバッテリＭＢよりも多くなる。
【００２６】
各バッテリ１１は、上記のように、順次切り替えて使用されることが好ましいため、図３に示すように、並列接続されて各バッテリ１１に対応するバッテリスイッチ１９（メインバッテリに対応するバッテリスイッチをバッテリスイッチ１９ＭＢ、サブバッテリに対応するバッテリスイッチをバッテリスイッチ１９ＳＢ（ＳＢ１・ＳＢ２）とする。以下同様）が設けられることが好ましい。図２に示すＥＶ走行初期においては、バッテリスイッチ１９ＭＢ、１９ＳＢ１がＯＮ（接続）であり、バッテリスイッチ１９ＳＢ２がＯＦＦである。一方、ＥＶ走行後期においては、バッテリスイッチ１９ＭＢ、１９ＳＢ２がＯＮ（接続）であり、バッテリスイッチ１９ＳＢ１がＯＦＦである。
【００２７】
各バッテリ１１の充電率は、上記のように、バッテリ制御装置１２により監視されるので、バッテリ１１の電圧値を測定する電圧センサＶと電流値を測定する電流センサＩがバッテリ制御装置１２に接続されている。また、バッテリ制御装置１２は、各バッテリ１１の温度をモニタし、さらに、バッテリ１１の充電率に応じて各バッテリスイッチ１９を操作する機能をも有している。各バッテリ１１の温度は、各バッテリ１１に対応して設置されたバッテリ温度センサ１８（１８ＭＢ、１８ＳＢ１、１８ＳＢ２）によって検出される。各バッテリ１１の温度は、冷却装置１０の重要な制御パラメータであり、バッテリ１１の使用情報（どのバッテリが使用されているか）と共に、図１に示すバッテリ冷却制御装置１３（以下、冷却制御装置１３とする）に送信される。
【００２８】
バッテリ制御装置１２は、ＣＰＵと、入出力ポートと、充電率等を一時的に記憶するメモリと、を備える装置であって、マイクロコンピュータ（以下、マイコンとする）で構成することができる。ＰＨＶ車両等には、車両のシステムを総合的に制御する図示しないハイブリッド電子制御ユニット（ＨＶ−ＥＣＵ）が備えられる。ＨＶ−ＥＣＵは、各種センサや電動機、エンジン等の各ＥＣＵからの情報や信号、運転者の出力要求などに応じて、電動機Ｍや図示しないエンジンの出力制御等を総合的に行う機能を有する。例えば、バッテリ制御装置１２により、全てのバッテリ１１の充電率が下限に達したことが検知された場合には、その情報がＨＶ−ＥＣＵに送信され、上記のように、ＨＶ走行に移行する。なお、バッテリ制御装置１２は、ＨＶ−ＥＣＵの一部として構成することもできる。
【００２９】
上記のように、冷却装置１０は、電動車両に搭載される複数のバッテリ１１を効率良く冷却できるシステムである。ＰＨＶ車両には、４台以上のバッテリ１１を搭載することもでき、それらのバッテリ１１を同時又はランダムに使用することもできる。冷却装置１０によれば、特に、後述する冷却制御装置１３、排風流通路１５の機能により、これらのバッテリ１１の使用パターンや温度に応じて、各バッテリ１１を効率良く冷却することができる。以下では、ＰＨＶ車両に搭載される複数のバッテリ１１は、図２に示す使用態様のメインバッテリＭＢと二つのサブバッテリＳＢとして説明するが、冷却装置１０の適用はこれに限定されるものではない。
【００３０】
図１に示すように、冷却装置１０は、メインバッテリＭＢ等の各バッテリ１１を冷却するための冷却風を供給する冷却器Ｆを備える。冷却装置１０は、後述する排風流通路１５により一のバッテリ１１を冷却した後の排風を利用して他のバッテリ１１を冷却するので、冷却のエネルギー効率が高い。例えば、バッテリ１１と同数の冷却器Ｆを設置した場合に、発熱量の大きなバッテリ１１へは専用の冷却器Ｆからの冷却風と、他の発熱量の小さなバッテリ１１からの排風とを供給する等して冷却のエネルギー効率を向上させることができる。このような構成とすれば、従来の冷却装置よりも小型（且つ低省電力）の冷却器Ｆを使用することができ、装置コストの低減やシステムのコンパクト化が可能になる。なお、冷却器Ｆとしては、冷却風を供給してバッテリ１１を冷却できる装置であれば特に限定されず、公知の冷却ファンなどを使用することができる。
【００３１】
更なる装置コスト低減やコンパクト化のために、冷却器Ｆは、搭載されるバッテリ１１の数よりも少数であることが好ましく、具体的には、バッテリ１１の数よりも一つ少ないことがより好ましい。従って、図１に示すように、３つのバッテリ１１を搭載する場合には、冷却器Ｆは２つであることが好ましい。なお、設置される２つの冷却器Ｆは、メインバッテリＭＢに冷却風を供給するメインバッテリ冷却器Ｆ１（以下、冷却器Ｆ１とする）と、第一及び第二サブバッテリに冷却風を供給するサブバッテリ冷却器Ｆ２（以下、冷却器Ｆ２とする）であることが好ましい。
【００３２】
冷却装置１０には、冷却器Ｆにより供給される冷却風をバッテリ１１に流通するための冷却風流通路１４が備えられる。即ち、冷却風流通路１４は、冷却器Ｆとバッテリ１１とを直接接続した流通路（ダクト）であり、バッテリ１１冷却後の排風が流通される流通路と区別される。なお、図１等では、冷却風流通路１４及び排気路２０を一重線、排風流通路１５を二重線で示す。図１に示すように、メインバッテリ１１ＭＢには、メインバッテリ冷却風流通路１４ＭＢ（以下、冷却風流通路１４ＭＢとする）が接続され、二つのサブバッテリＳＢには、サブバッテリ冷却風流通路１４ＳＢ（以下、冷却風流通路１４ＳＢとする）が接続される。
【００３３】
冷却風流通路１４等は、内部に空洞部を有する配管、所謂ダクトであり、公知の金属製又は樹脂製配管を使用することができる。また、配管の直径や長さ等のサイズは、バッテリ１１の冷却性能や搭載制限等を考慮して任意に設定できる。バッテリ１１は、図示しないバッテリケースに格納することができ、バッテリケースには、冷却風流通路１４等が接続される貫通孔を設けることができる。例えば、メインバッテリＭＢは、２つの貫通孔を有するバッテリケースに格納することができ、それぞれの貫通孔には冷却風流通路１４ＭＢと後述する排風流通路１５を接続することができる。冷却器Ｆは、空気（冷却風）を強制的に取り込み、強制的に導入された空気（冷却風）は接続されている冷却風流通路１４を通ってバッテリ１１に供給される。なお、冷却器Ｆには、空気を導入するための冷却風導入用の流通路２１（以下、導入流通路２１とする）を設けることもできる。
【００３４】
メインバッテリ１１ＭＢは、図２に示すように、電動機の駆動時において常時使用状態にあるので、冷却器Ｆ１及び冷却風流通路１４ＭＢを設けて、冷却器Ｆからの直接冷却（冷却風による冷却を直接冷却、排風による冷却を排風冷却とする）を行うことが好ましい。一方、サブバッテリＳＢは、図３に示すように、同時には使用されないので、使用状態のサブバッテリＳＢに冷却風を供給できればよい。従って、２つのサブバッテリＳＢを冷却する冷却器Ｆとしては、１つの冷却器Ｆ２が設置される。このような構成とすれば、常時使用されるメインバッテリＭＢの冷却効率を向上させることができ、また、装置コストの低減やコンパクト化が可能になる。
【００３５】
メインバッテリＭＢは、上記のように、電動機の駆動時において常時使用状態であるが、放電量はサブバッテリＳＢよりも緩やかに設定されており、使用時における発熱量は最も少ない。従って、メインバッテリＭＢを冷却した後の排風を利用して発熱量の大きなサブバッテリＳＢを冷却することができる。排風をバッテリ１１の冷却に利用するために備えられるのが、排風流通路１５である。即ち、排風流通路１５とは、一のバッテリ１１を冷却した後の排風を他のバッテリ１１に流通する流通路である。
【００３６】
上記のように、排風冷却が行われるバッテリ１１は、主に、サブバッテリＳＢであるが、具体的には、待機状態のサブバッテリＳＢであることが好ましい。例えば、図２に示すＥＶ走行初期において待機状態にあるサブバッテリＳＢ２を予め冷却する目的で、排風冷却を実施することが好ましい。従って、排風流通路１５は、図１に示すように、一端がメインバッテリＭＢに接続され、他端が各サブバッテリＳＢに接続される。
【００３７】
また、図２に示すＥＶ走行後期においてサブバッテリＳＢ１が使用されてその充電率が下限充電率に至り待機状態となった場合に、直ちに冷却を停止すると、温度が上昇してサブバッテリＳＢ１が劣化するおそれがある。一方、使用状態となるサブバッテリＳＢ２は発熱量が多いのでこれを優先して冷却すべく、冷却器Ｆ２からの冷却風はサブバッテリＳＢ２に供給されることが好ましい。従って、このような状況では、サブバッテリＳＢ１を排風冷却することが好ましい。なお、以上説明した排風流通路１５は、メインバッテリＭＢからの排風を流通するメインバッテリ排風流通路１５ＭＢ（以下、排風流通路１５ＭＢとする）である。具体的には、排風流通路１５ＭＢは、冷却風流通路１４ＳＢに接続されて、冷却風流通路１４ＳＢを介してサブバッテリＳＢに排風が供給される。なお、排風流通路１５ＭＢを各サブバッテリＳＢに直接繋ぐこともできるが、装置コストの低減やコンパクト化等の観点から、図１に示すように、可能な限り流通路を共有することが好ましい。
【００３８】
冷却装置１０には、両端がサブバッテリＳＢに接続されたサブバッテリ間排風流通路１５ＳＢ（以下、排風流通路１５ＳＢとする）を設けることができる。この排風流通路１５ＳＢによって、使用状態のサブバッテリＳＢを冷却した排風を利用して、待機状態のサブバッテリＳＢを暖気することができる。例えば、待機状態のサブバッテリバッテリＳＢの温度が所定値以下である場合に、発熱量の多い使用状態のサブバッテリＳＢを冷却して暖められた排風を供給して、待機状態のサブバッテリＳＢを暖気することができる。上記のように、バッテリ１１の温度が低い場合にもバッテリ１１の性能が劣化することが想定されるが、排風流通路１５ＳＢを設けることにより低温時におけるバッテリ１１の性能劣化にも対応することが可能になる。また、使用状態のサブバッテリＳＢの発熱量が少ない場合（車両の負荷が小さく放電量が少ない場合など）には、メインバッテリＭＢからの排風冷却に代えてサブバッテリＳＢによる排風冷却を行うこともできる。
【００３９】
サブバッテリＳＢの使用状態や各バッテリ１１の温度、特にサブバッテリＳＢの温度に応じて、冷却風による直接冷却と、排風による排風冷却とを、適宜変更して効率的なバッテリ１１の冷却を可能にすべく、冷却風流通路１４及び排風流通路１５には、冷却風及び排風の流通経路を切り替える風向制御弁１７が設置される。
【００４０】
風向制御弁１７は、各流通路の中途部や流通路が分かれる分岐部に設けることができる。図１等に示す冷却装置１０では、主に分岐部に風向制御弁１７を設けているがこれに限定されるものではない。風向制御弁１７は、冷却制御装置１３からの指令によって自動開閉する自動弁であれば特に限定されず、公知の電動弁や電磁弁などを使用することができる。また、流通路の分岐部に設けられる風向制御弁１７、例えば、風向制御弁１７Ａ、１７Ｂ等は三方向に開閉可能な三方弁とすることができ、三方弁としては公知の電動式や電磁式の三方弁を使用することができる。なお、風向制御弁１７としては、開閉度を調整して風量を制御できる風量調整弁とすることもできる。
【００４１】
図１に示す冷却装置１０には、６ヶ所に風向制御弁１７が設置されている。具体的には、排風流通路１５ＭＢと排気路２０との分岐部に設けられ、メインバッテリＭＢからの排風の供給方向をサブバッテリＳＢ又は排気路２０に切り替える風向制御弁１７Ａ、排風流通路１５ＭＢの分岐部に設けられ、メインバッテリＭＢからの排風の供給方向をサブバッテリＳＢ１又はＳＢ２に切り替える風向制御弁１７Ｂ、排風流通路１５ＳＢの中途部に設けられ、使用状態のサブバッテリＳＢからの排風を供給又は供給停止する風向制御弁１７Ｆ、以上３つの風向制御弁１７が排風流通路１５に設けられる。残り３つの風向制御弁１７は、冷却風流通路１４ＳＢの二つのサブバッテリＳＢへの分岐部に設けられ、冷却器Ｆ２からの冷却風の供給方向をサブバッテリＳＢ１又はＳＢ２に切り替える風向制御弁１７Ｄと、排風流通路１５ＭＢと冷却風流通路１４ＳＢ（１４ＳＢ１、１４ＳＢ２）との分岐部に設けられ、サブバッテリＳＢの冷却を冷却風による直接冷却又は排風による排風冷却に切り替える風向制御弁１７Ｃ及び１７Ｅである。ここで排気路２０とは、バッテリ１１を冷却した後の排風を冷却系から排出するための流通路であり、排気路２０を通る排風はバッテリ１１の冷却に使用されない点において排風流通路１５を通る排風とは異なる。
【００４２】
風向制御弁１７を操作して冷却風及び排風の流通経路を制御する機能を有するのが冷却制御装置１３である。冷却制御装置１３は、バッテリ制御装置１２と同様に、マイコンで構成することができ、冷却制御装置１３は、バッテリ制御装置１２から、バッテリ１１の使用状態及び各バッテリ１１の温度の情報を取得して、風向制御弁１７の開閉や冷却器Ｆの運転状態（運転・停止、及び冷却風の供給量）を制御する。なお、冷却制御装置１３は、バッテリ制御装置１２を介さずに、温度センサ１８等から直接それらの情報を取得することもできる。一方、バッテリ制御装置１２は、従来のＨＶ車両にも搭載される既存の制御装置であるので、バッテリ制御装置１２の一部として冷却制御装置１３を構成することもできる。以下では、冷却制御装置１３は、バッテリ制御装置１２から冷却装置１０の制御に必要な情報を取得する装置として説明するがこれに限定されるものではない。
【００４３】
冷却器Ｆの設置場所としては、図４に示すように、各バッテリ１１の下流側とすることもできる。即ち、実際に冷却風がバッテリ１１（バッテリケース）に導入される側（上流側）には、冷却器Ｆが存在しない構成であり、冷却器Ｆは各バッテリ１１の上流側から冷却風を吸い込んでバッテリ１１に供給する。このような構成、即ち吸い込み型の冷却系とする場合においても、図１に示す冷却装置１０と同様の効果を奏することが可能である。ここで、冷却風流通路１４は、冷却器Ｆによる冷却風をバッテリ１１に流通するための流通路であるから、各バッテリ１１の下流側に設けられ冷却器Ｆと接続される流通路が冷却風流通路１４になる。各バッテリ１１の上流側に冷却風導入用の流通路１６（以下、導入流通路１６とする）を設けることもでき、車両走行時における空気（冷却風）流通性がさらに良好な位置まで導入流通路１６を延ばすこともできる。なお、図４に示す冷却装置１０では、排風流通路１５ＭＢは、各サブバッテリＳＢの導入流通路１６に風向制御弁１７を介して接続されている。また、風向制御弁１７Ｉは四方弁であり、メインバッテリＭＢからは冷却器Ｆ１の方向に、サブバッテリＳＢ１からは冷却器Ｆ２の方向に開放することができる。
【００４４】
また、冷却装置１０は、図５に示すように、メインバッテリＭＢとサブバッテリＳＢとの冷却系を別けて構成することもできる。図５に示す冷却装置１０では、メインバッテリＭＢの冷却効率が高く、サブバッテリＳＢの暖気も行うことができる。また、風向制御弁１７Ｇとして風量調整弁を用いることにより、待機状態のサブバッテリＳＢにも冷却風を供給することができる。図５に示すような構成とすれば、流通路が削減できるので、単純化した冷却システムを構築することができる。なお、図６に示すように、各バッテリ１１の下流側に冷却器Ｆを設けて、吸い込み型の冷却装置１０とすることもできる。
【００４５】
上記構成の冷却装置１０の作用、特に冷却制御装置１３の機能について、図７のフローチャート、及び図７の工程に対応した図８〜図１１の構成図を用いて詳細に説明する。なお、黒色表示した風向制御弁１７は、開放されていることを示し、一重矢印は冷却器Ｆからの冷却風（排風）を、二重矢印は冷却器Ｆ２からの冷却風（排風）を示す。以下では、図１に示す冷却装置１０を搭載したＰＨＶ車両において、各バッテリ１１が完全に充電された状態（ＳＯＣ８０％）から、ＥＶ走行により下限充電率（ＳＯＣ２６％）に至るまでについて説明する。
【００４６】
ＰＨＶ車両は、ＥＶ走行距離を拡大するために、図３に示すように、３つのバッテリ１１を切り替えて使用する。メインバッテリＭＢは、上記のように、ＥＶ走行時において常時使用される。まず初めにサブバッテリＳＢ１が使用される。サブバッテリＳＢ１の放電量はメインバッテリＭＢよりも多く、従って、発熱量も多くなる。サブバッテリＳＢ２は、待機状態であり、通常、その温度は外気温度に維持される。但し、バッテリ１１の急速充電等による発熱や周辺機器の発熱による温度上昇などにより温度が高い場合があるので、待機状態のサブバッテリＳＢ２も予め冷却しておくことが好ましい。
【００４７】
ＥＶ走行の初期においては、冷却器Ｆ１によってメインバッテリＭＢが直接冷却され、冷却器Ｆ２によって使用状態であるサブバッテリＳＢ１が直接冷却される。さらに、メインバッテリＭＢを冷却した後の排風によって待機状態であるサブバッテリＳＢ２が排風冷却される（Ｓ１０）。具体的には、図８に示すように、風向制御弁１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｅが排風流通路１５に沿った方向に開状態であり、メインバッテリＭＢを冷却した後の排風は、排風流通路１５ＭＢを流通してサブバッテリＳＢ２に供給される。また、風向制御弁１７Ｄ、１７Ｃは、冷却風流通路１４ＳＢ１に沿って開状態であり、サブバッテリＳＢ１には冷却器Ｆ２から冷却風が直接供給される。風向制御弁１７ＢはサブバッテリＳＢ１に繋がる方向には閉状態であり、メインバッテリＭＢからの排風はサブバッテリＳＢ１には供給されない。また、風向制御弁１７Ｆも閉状態であり、サブバッテリＳＢ１を冷却した後の排風は排気路２０から排出される。なお、排風の温度とサブバッテリＳＢ２の温度が同等の温度である場合には、冷却効果が発揮されないので、排風冷却を停止することができる。直接冷却の場合も排風冷却と同様に、バッテリ１１の温度に応じて、冷却器Ｆの運転を停止又は風量を減少して省エネを図ることができる（以下同様）。
【００４８】
次に、待機状態であるサブバッテリＳＢ２の温度が所定値以下であるか否かが判定され（Ｓ１１）、所定値以下であるときには、使用状態のサブバッテリＳＢ１を冷却した後の排風によってサブバッテリＳＢ２が暖気される（Ｓ１２）。具体的には、図１０に示すように、風向制御弁１７Ａが排気路２０の方向に開放されて、サブバッテリＳＢ２へのメインバッテリＭＢからの排風の供給は停止され、代わりに、風向制御弁１７Ｆが開状態となり、サブバッテリＳＢ１を冷却した後の排風が排風流通路１５ＳＢを通って供給される。上記のように、バッテリ１１の温度が適正温度範囲を超えて低下する場合には、電池反応の速度が遅くなり性能が劣化することが想定されるが、Ｓ１１及びＳ１２によって低温時におけるバッテリ１１の劣化にも対応することが可能になる。ここで、所定値とはバッテリ１１の性能低下防止等の観点から決定され、例えば、実験や理論計算により求められた適正温度範囲の下限値（最低温度）とすることができる。
【００４９】
サブバッテリＳＢ２の温度が所定値を超えたとき（適正温度範囲となったとき）には、Ｓ１２による暖気を停止し、メインバッテリＭＢからの排風冷却が継続される。即ち、各風向制御弁１７の開閉状態は、Ｓ１０の状態となる。
【００５０】
サブバッテリＳＢ１の充電率が下限値に達したときには、バッテリ制御装置１２により、使用するバッテリ１１がサブバッテリＳＢ２に切り替えられる。サブバッテリＳＢ２が使用状態となった情報は、冷却制御装置１３に送信され、冷却制御装置１３の指令により各風向制御弁１７の開閉状態が切り替えられて、サブバッテリＳＢ２を直接冷却する（Ｓ１３）。
【００５１】
具体的には、冷却器Ｆ１によって、メインバッテリＭＢの直接冷却を継続し、冷却器Ｆ２によって使用状態であるサブバッテリＳＢ２が直接冷却される。さらに、メインバッテリＭＢを冷却した後の排風によって待機状態であるサブバッテリＳＢ１が排風冷却される（Ｓ１４）。図９に示すように、風向制御弁１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃが排風流通路１５に沿った方向に開状態であり、メインバッテリＭＢを冷却した後の排風は、排風流通路１５ＳＢ１を流通してサブバッテリＳＢ１に供給される。また、風向制御弁１７Ｄ、１７Ｅは、冷却風流通路１４ＳＢ２に沿って開状態であり、サブバッテリＳＢ２には冷却器Ｆ２から冷却風が直接供給される。なお、風向制御弁１７Ｂは排風流通路１５ＳＢ２に沿っては閉状態であり、メインバッテリＭＢからの排風はサブバッテリＳＢ２には供給されない。また、風向制御弁１７Ｆも閉状態であり、サブバッテリＳＢ２を冷却した後の排風は冷却や暖気に使用されず排出される。
【００５２】
サブバッテリＳＢ２、及びメインバッテリＭＢの充電率が下限値に達したときには、図２に示すように、バッテリ制御装置１２により、両バッテリＳＢ２、ＭＢの使用が停止されＨＶ走行に移行する（Ｓ１５）。ＨＶ走行への移行は、例えば、バッテリ制御装置１２からのバッテリ１１の使用停止情報或いはＳＯＣ情報に基いてＨＶ−ＥＣＵの機能によって実行される。ＨＶ走行に移行した場合において、バッテリ１１の温度上昇が停止した場合には、冷却器Ｆの運転を停止する（Ｓ１６）。なお、余熱や周辺機器の発熱により各バッテリ１１の温度が上昇する場合には、冷却器Ｆの運転を再開することができる。
【００５３】
以上のように、冷却装置１０によれば、メインバッテリＭＢを冷却した後の排風を使用状態のサブバッテリＳＢに流通する排風流通路１５ＭＢと、各バッテリ１１に供給する冷却風及び排風の流通経路を切り替える風向制御弁１７と、風向制御弁１７を操作して冷却風及び排風の流通経路を制御する冷却制御装置１３と、を有するので、コンパクト且つ低コストで、効率良く複数のバッテリ１１を冷却すること可能な冷却システムを構築することができる。
【００５４】
また、冷却装置１０に設置される冷却器Ｆは、冷却器Ｆ１とＦ２との２つであり、メインバッテリＭＢと２つのサブバッテリＳＢとの数（合計３つのバッテリ１１）よりも少数であるから、更なる装置コストの低減やコンパクト化が可能となっている。
【００５５】
さらに、冷却装置１０は、２つのサブバッテリＳＢの間に設けられる排風流通路１５ＳＢを有し、冷却制御装置１３は、待機状態のサブバッテリＳＢの温度が所定値以下であるときには、使用状態のサブバッテリＳＢを冷却した後の排風を待機状態のサブバッテリＳＢに流通させることができるので、待機状態のサブバッテリＳＢを暖気して、その温度を適正範囲に維持することが可能になる。
【００５６】
なお、上記では、使用状態のサブバッテリＳＢ１を直接冷却するものとして説明したが、待機状態のサブバッテリＳＢ２の温度が適正温度範囲にある場合には、図１１に示すように、待機状態のサブバッテリＳＢ２を直接冷却して、サブバッテリＳＢ１を排風冷却しても問題ない。
【００５７】
また、上記では、メインバッテリＭＢからの排風を利用する冷却系として説明したが、図１２に示すように、メインバッテリＭＢからの排風を利用しない冷却系とすることもできる。図１２では、使用状態のサブバッテリＳＢ１の排風により、待機状態のサブバッテリＳＢ２（外気温度が低く、バッテリ温度が所定値以下の状態）が暖気される状態を示している。風向制御弁１７ＧがサブバッテリＳＢ１の方向に開放され、冷却器Ｆ２から供給された冷却風は、サブバッテリＳＢ１を冷却することで適性温度に暖められる。風向制御弁１７Ｈも開放されており、適正温度に暖められた排風がサブバッテリＳＢ２に供給されて暖気される。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】電動車両用バッテリの冷却装置の概略構成を示す図である。
【図２】複数のバッテリ、バッテリ制御装置及び電動機の接続関係を示す図である。
【図３】複数のバッテリの使用態様を示す図である。
【図４】図１の電動車両用バッテリの冷却装置において、吸い込みタイプの冷却器を適用した場合の概略構成を示す図である。
【図５】サブバッテリの暖気に重点を置いてコンパクト化した電動車両用バッテリの冷却装置の概略構成を示す図である。
【図６】図５の電動車両用バッテリの冷却装置において、吸い込みタイプの冷却器を適用した場合の概略構成を示す図である。
【図７】図１の電動車両用バッテリの冷却装置において、各バッテリの冷却工程を示すフローチャートである。
【図８】図７の工程Ｓ１０における冷却風及び排風の流れを示す図である。
【図９】図７の工程Ｓ１４における冷却風及び排風の流れを示す図である。
【図１０】図７の工程Ｓ１２における冷却風及び排風の流れを示す図である。
【図１１】図１０において、冷却及び暖気するサブバッテリを切り替えた状態を示す図である。
【図１２】図５において、冷却風及び排風の流れを示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０  電動車両用バッテリの冷却装置、１１  バッテリ、１２  バッテリ制御装置、１３  バッテリ冷却制御装置、１４  冷却風流通路、１５  排風流通路、１６  冷却風導入用の流通路、１７  風向制御弁、１８  バッテリ温度センサ、１９  スイッチ、２０  排気路、２１  冷却風導入用の流通路、Ｍ  電動機、Ｆ  冷却器。
【図１】
2009277363.tif 000003
【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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【図８】
2009277363.tif 000010
【図９】
2009277363.tif 000011
【図１０】
2009277363.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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