(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリの端子電圧を検出する電圧検出手段と、
該電圧検出手段で検出したバッテリ開放時の開放端子電圧に基づいてバッテリの残存容量を算出する残存容量算出手段と、
バッテリの充放電電流を検出する電流検出手段と、
検出電流値に基づいてバッテリの温度上昇率を算出する温度上昇率算出手段と、
バッテリを冷却する冷却手段と、
算出した残存容量と温度上昇率とに基づいて放電終了時のバッテリ温度を推定する温度推定手段と、
該温度推定手段で推定したバッテリ温度に基づいて前記冷却手段の駆動を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするバッテリ冷却装置。
【請求項２】
バッテリの充放電電流を検出する電流検出手段と、
検出電流値と予め記憶されたバッテリ内部抵抗値とからバッテリ発熱量を算出する発熱量算出手段と、
バッテリを冷却する冷却手段と、
バッテリの放熱量を検出する放熱量検出手段と、
バッテリの発熱量と放熱量とに基づいてバッテリの温度上昇率を算出する温度上昇率算出手段と、
温度上昇率に基づいて前記冷却手段の駆動を制御する制御手段と、
を備えて構成し、
前記放熱量検出手段を、バッテリが介装された冷却風通路内でバッテリの上流側と下流側にそれぞれ配置される各温度センサと、前記冷却風通路の冷却風流量を検出する流量センサと、両温度センサと流量センサからの各検出値に基づいてバッテリの放熱量を演算する演算手段とで構成したことを特徴とするバッテリ冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、充放電中のバッテリの温度を冷却装置を用いて制御するバッテリ冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のバッテリ冷却装置としては、例えば特開平４−３５２２０７号公報等に開示されたものがある。
このものは、バッテリの周囲温度を検出し、この検出温度に基づいて冷却装置を制御してバッテリの温度を制御することにより、充電電流及び充電時間が多くならず、放電電流及び放電終止電圧までの持続時間が少なくならないようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来装置では、バッテリの周囲温度を基にして冷却装置を制御する構成としているために、バッテリの出力が急増するような場合、温度検出の遅れにより冷却装置によるバッテリの冷却が遅れ、バッテリ本体の温度が許容温度を越えてしまう惧れがある。
【０００４】
即ち、バッテリの出力が増大してバッテリ温度が上昇する場合、バッテリの熱容量によって、バッテリ内部の温度上昇による熱がバッテリ本体の表面側に伝達されるまでに時間がかかる。このため、バッテリ内部の実際の温度と、バッテリ周囲の検出温度とに差があり、特に、出力が急増する場合にその温度差は大きくなるので、従来のようにバッテリ周囲温度に基づいて冷却装置を制御する構成では、バッテリの冷却が間に合わず、許容温度を越える惧れがある。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、バッテリの内部温度を的確に把握して適切なバッテリの冷却ができるバッテリ冷却装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の第１の発明によるバッテリ冷却装置では、図１に示すように、バッテリの端子電圧を検出する電圧検出手段と、該電圧検出手段で検出したバッテリ開放時の開放端子電圧に基づいてバッテリの残存容量を算出する残存容量算出手段と、バッテリの充放電電流を検出する電流検出手段と、検出電流値に基づいてバッテリの温度上昇率を算出する温度上昇率算出手段と、バッテリを冷却する冷却手段と、算出した残存容量と温度上昇率とに基づいて放電終了時のバッテリ温度を推定する温度推定手段と、該温度推定手段で推定したバッテリ温度に基づいて前記冷却手段の駆動を制御する制御手段とを備えて構成した。
【０００７】
また、請求項２記載の第２の発明では、図２に示すように、バッテリの充放電電流を検出する電流検出手段と、検出電流値と予め記憶されたバッテリ内部抵抗値とからバッテリ発熱量を算出する発熱量算出手段と、バッテリを冷却する冷却手段と、バッテリの放熱量を検出する放熱量検出手段と、バッテリの発熱量と放熱量とに基づいてバッテリの温度上昇率を算出する温度上昇率算出手段と、温度上昇率に基づいて前記冷却手段の駆動を制御する制御手段とを備えて構成し、前記放熱量検出手段を、具体的には、バッテリが介装された冷却風通路内でバッテリの上流側と下流側にそれぞれ配置される温度センサと、前記冷却風通路の冷却風流量を検出する流量センサと、両温度センサと流量センサからの各検出値に基づいてバッテリの放熱量を演算する演算手段とで構成した。
【０００８】
【作用】
請求項１記載の発明の構成において、バッテリの残存容量とその時の温度上昇率とから、放電終了時のバッテリ温度を推定し、この推定値が許容上限温度を越えた場合に、冷却手段によって冷却を行う。
【０００９】
これにより、残存容量が少なくて放電終了までの時間が短いような場合に、冷却手段を無駄に駆動したり、冷却能力を増大させたりすることを防止できる。
また、請求項２記載の発明の構成において、バッテリの発熱量と放熱量とから温度上昇率を算出し、この温度上昇率に基づいて冷却手段の駆動を制御するので、外気温度等の影響で放熱量が異なる場合でも、適切に冷却手段の冷却能力を設定することができる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図３は、第１の発明のバッテリ冷却装置の一実施例の構成図である。
図３において、バッテリ１は、モータコントローラ５を介してモータ６に接続する。モータ６は、例えば電気自動車の動力源として使用される。この場合、走行状態の変化によってモータ６の負荷が変動してバッテリ１の給電線に流れる電流量が変化する。電流検出手段としての電流センサ３は、バッテリ１の給電線に流れる電流値を検出する。バッテリ１の端子電圧を検出する電圧検出手段としての電圧センサ７は、モータ６が停止してバッテリ１の電流が停止した時のバッテリ端子電圧（バッテリ開放電圧Ｖ0）を測定する。冷却ファン制御部４は、例えばマイクロコンピュータ等を内蔵し、電圧センサ７で検出されたバッテリ開放時の端子電圧Ｖ0に基づいてバッテリの残存容量を算出する残存容量算出機能と、電流センサ３の検出電流値に基づいてバッテリの温度上昇率を算出する温度上昇率算出機能と、算出した残存容量と温度上昇率とに基づいて放電終了時のバッテリ温度を推定する温度推定機能と、推定した放電終了時のバッテリ温度に基づいて冷却ファン２の駆動を制御する制御機能とを備えて構成される。
【００２５】
【００２９】
次に図４のフローチャートを参照して動作を説明する。
ステップ31では、電流センサ３及び電圧センサ７から電流値Ｉとバッテリ開放時の端子電圧Ｖ0を読み込む。バッテリ開放時の端子電圧Ｖ0は、車両走行前、或いは一時停止中に読み込めばよい。
ステップ32では、残存容量を算出する。具体的には、ステップ31で検出した開放時の端子電圧Ｖ0に基づいて、予め記憶させた端子電圧Ｖ0と放電深度（ＤＯＤ）との関係を示す図５に示すマップから放電深度を検索し、検索した放電深度から残存容量を算出する。
【００３０】
ステップ33では、ステップ31で読み込んだ放電電流値について一定時間当りの平均放電電流値を算出する。
ステップ34では、ステップ33で算出した平均放電電流値ＩAVEと、予め記憶させたバッテリの内部抵抗値Ｒ、及びバッテリの熱容量Ｃｂ（Ｊ／℃）から下記（１）式によりバッテリ１の温度上昇率ΔＴ（℃／sec）を算出する。
【００３１】
ΔＴ＝（ＩAVE）2 ×Ｒ／Ｃｂ    ・・・    （１）
ステップ35では、ステップ32で算出した残存容量とステップ34で算出した温度上昇率とから、図６に示すようにバッテリ放電終了時のバッテリ温度ＴBを推定する。
ステップ36では、推定したバッテリ温度ＴBとバッテリ１の許容上限温度Ｔ0を比較し、ＴB＞Ｔ0の時には、ステップ37に進み、冷却ファン２を作動させる。また、冷却ファン２が既に作動している時には、その制御値を変更して冷却風量を増加させる。
【００３２】
かかる構成によれば、残存容量が少ないために、放電終了までの時間が短く発熱量が少ない場合には、温度上昇率が高くても冷却ファン２を駆動させなくて済むので、冷却ファン２による消費電力を低減できる。
次に、第２の発明の一実施例を説明する。
図７に本実施例のハード構成を示す。尚、上述の実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００３３】
図７において、バッテリ１を、一端側に冷却ファン２を配置した冷却風通路８に介装する。冷却風通路８内のバッテリ１の上流側には、バッテリ１に供給する冷却風の温度を検出する第１温度センサ９を設け、下流側には、バッテリ１を通過した後の冷却風の温度を検出する第２温度センサ10を設ける。また、バッテリ１の下流側に、冷却風流量を検出する流量センサ11を配置する。そして、これら各センサ９〜11の出力信号は、電流センサ３の出力信号と共に冷却ファン制御部４に入力される。
【００３４】
冷却ファン制御部４は、電流センサ３の検出値と予め記憶されたバッテリ内部抵抗値とからバッテリ発熱量を算出する発熱量算出機能と、第１及び第２温度センサ９，10及び流量センサ11からの信号に基づいてバッテリ１の放熱量を検出する放熱量検出機能と、バッテリ１の発熱量と放熱量とに基づいてバッテリ１の温度上昇率を算出する温度上昇率算出機能と、温度上昇率に基づいて冷却ファン２の駆動を制御する制御機能を備えて構成される。
【００３５】
次に図８のフローチャートを参照して動作を説明する。
ステップ41では、電流センサ３、両温度センサ９，10及び流量センサ11からの信号を読み込む。
ステップ42では、読み込んだ電流値Ｉと、予め記憶してあるバッテリ１の内部抵抗値Ｒとからバッテリ１の発熱量Ｑ1（＝Ｉ2 ×Ｒ）を算出する。
【００３６】
ステップ43では、第１温度センサ９で検出されるバッテリ１上流側の冷却風温度Ｔ1と、第２温度センサ10で検出されるバッテリ１通過後の冷却風温度Ｔ2と、流量センサ11で検出される冷却風量ｍ（Ｋｇ／ｓ）とを用いて下記の（２）式により、バッテリ１の放熱量Ｑ2を算出する。
Ｑ2 ＝ｍ×Ｃｐ×（Ｔ2 −Ｔ1 ）    ・・・    （２）
ここで、Ｃｐ（Ｊ／Ｋｇ／℃）は空気の比熱である。
【００３７】
ステップ44では、ステップ42，43で求めた発熱量Ｑ1 と放熱量Ｑ2 と予め記憶したバッテリ１の熱容量Ｃｂとから下記の（３）式により温度上昇率ΔＴを算出する。
ΔＴ＝（Ｑ1 −Ｑ2 ）／Ｃｂ    ・・・    （３）
ステップ45では、ステップ44で算出した温度上昇率ΔＴに応じた制御値を出力して冷却ファン２を駆動制御する。
【００３８】
かかる構成によれば、バッテリ１の発熱量が同一でも、外気温度によって放熱量が異なり温度上昇率が異なるが、この外気温度による温度上昇率の違いを考慮してバッテリ１の温度上昇を正確に検出することができるので、冷却ファン２によるバッテリ１の冷却を適切に行うことができる。その結果、冷却ファン２による電力消費を低減することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１記載の発明によれば、残存容量が少ないために、放電終了までの時間が短く発熱量が少ない場合等に、無駄な冷却ファンの駆動を防止できるので、冷却ファンによる消費電力を低減できる。
また、請求項２記載の発明によれば、外気温度の影響を考慮して冷却ファンの駆動を制御できるので、バッテリの冷却を適切にでき、その結果、冷却ファンによる電力消費を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の発明の構成を説明するブロック図
【図２】第２の発明の構成を説明するブロック図
【図３】第１の発明の一実施例の構成図
【図４】第１の発明の一実施例の動作を説明するフローチャート
【図５】同上実施例の開放端子電圧と放電深度との関係を示す図
【図６】同上実施例の残存容量とバッテリ温度の関係を示す図
【図７】第２の発明の一実施例の構成図
【図８】同上実施例の動作を説明するフローチャート
【符号の説明】
１    バッテリ
２    冷却ファン
３    電流センサ
４    冷却ファン制御部
７    電圧センサ
８    冷却風通路
９，10    温度センサ
11    流量センサ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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