| 【発明の名称】 |
電気自動車のバッテリ冷却装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】横山 裕
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| 【要約】 |
【課題】簡単な構成及び制御で、メインバッテリの不所望な温度上昇を確実に防止でき、メインバッテリの寿命を有効に延命できる電気自動車のバッテリ冷却装置を提供する。
【解決手段】メインバッテリ１と制御回路６との間に、メインバッテリ１の充放電時に制御回路６から出力されるリレー投入信号によってオンとなるリレースイッチ５ａ、５ｂを有する電気自動車のバッテリ冷却装置において、メインバッテリ１の温度を検出する温度センサ１６と、サブバッテリＢを電源としてメインバッテリ１を収容するバッテリ室３内を冷却する冷却ファン１５と、リレー投入信号及び温度センサ１６の出力に基づいて冷却手段の駆動を制御する冷却制御回路１７とを有し、少なくともリレースイッチがオンで、かつメインバッテリの温度が所定値よりも高いときに、冷却手段１５を駆動するよう構成した。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 メインバッテリと制御回路との間に、上記メインバッテリの充放電時に上記制御回路から出力されるリレー投入信号によってオンとなるリレースイッチを有する電気自動車のバッテリ冷却装置において、上記メインバッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段と、サブバッテリを電源として上記メインバッテリを収容するバッテリ室内を冷却する冷却手段と、上記リレー投入信号及び上記バッテリ温度検出手段の出力に基づいて上記冷却手段の駆動を制御する冷却制御手段とを有し、上記冷却制御手段により、少なくとも上記リレースイッチがオンで、かつ上記メインバッテリの温度が所定値よりも高いときに、上記冷却手段を駆動するよう構成したことを特徴とする電気自動車のバッテリ冷却装置。
【請求項２】 上記冷却制御手段は、上記リレースイッチのオフによって起動するタイマ回路を有し、上記リレースイッチがオフした後も上記タイマ回路で設定された時間内は上記メインバッテリの温度が所定値よりも高いとき上記冷却手段を駆動するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車のバッテリ冷却装置。
【請求項３】 上記冷却制御手段は、上記冷却手段を断続的に駆動するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電気自動車のバッテリ冷却装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車に搭載されているメインバッテリを冷却するバッテリ冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、バッテリには、鉛、カドニウム等が用いられることが多く、バッテリ寿命の延命はそれらの再出現率を低下させることとなって、環境保全に直接的に貢献できると同時に経済的にも有利となる。特に、電気自動車やハイブリッド車（本明細書では、電気自動車及びハイブリッド車を総称して単に電気自動車と言う）では、大量のバッテリが搭載されることから、その効果はきわめて顕著となる。
【０００３】そこで、従来からバッテリ寿命を延命するための種々の提案がなされている。例えば、実開平６−６０２０４号公報には、バッテリケース内部端側に収納した端側単電池とこの端側単電池間に挟持した内側単電池とを有するバッテリ本体を二次元的に複数個配設したバッテリ集合体を有する電気自動車において、端側単電池のみが面する方向では隣接するバッテリケースの側面同士を近接して配設する一方、端側単電池及び内側単電池が面する方向では隣接するバッテリケースの側面間に熱交換用間隙部を形成して配設することによって、各バッテリ本体を端側単電池のみが面する側では外部との熱交換を行わず、端側単電池及び内側単電池が面する側において熱交換用間隙部を介して外部との熱交換を行うことで、各バッテリ本体の端側単電池及び内側単電池の熱交換条件を略同一として、各バッテリ本体の有する性能を十分に発揮させると共に、各バッテリ本体の寿命を向上させたバッテリ装置を提案している。
【０００４】また、実開平６−５０２４９号公報には、高温環境となるエンジン房内にバッテリが搭載される車両において、バッテリの周面との間に冷却風流通クリアランスを形成して遮熱ボックスを設けると共に、この遮熱ボックスに車両の走行風による正圧発生部位に臨む冷却風吸入口及びラジエータファンの送風による負圧発生部位に臨む排出口を配設することによって、車両走行中の走行風による正圧を吸入口に作用させると共に、車両の渋滞走行中であってもラジエータファンの作動時にその送風による負圧を排出口に作用せしめることで、遮熱ボックスとバッテリ周面との間の冷却風流通クリアランスに冷却風を流通させてバッテリの温度を適温範囲内に低下させる車載バッテリの空冷装置が開示されている。
【０００５】上記の従来技術によると、いずれも簡単な構成でバッテリの不所望な温度上昇を有効に防止でき、バッテリの寿命を延ばすことができる。
【０００６】同様にバッテリの不所望な温度上昇を防止してバッテリ寿命の延命を図るものとして、例えば特許第２８９４４２７号公報には、バッテリを冷却する車載冷却手段と、その制御手段と、バッテリの温度状態を検出するバッテリ温度検出手段と、バッテリが外部充電中か否かを検出する外部充電状態検出手段と、車両が走行モードにあるか停止モードにあるかを検出するモード検出手段とを有し、車両の走行モードでは、バッテリ温度が所定温度よりも高いときに車載冷却手段を作動させ、車両の停止モードでは、バッテリが外部充電中でかつバッテリ温度が所定温度よりも高いときに車載冷却手段を作動させる電気自動車用バッテリの冷却装置が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の特許第２８９４４２７号公報によると、車両が走行モードにあるのか停止モードにあるのかを判定し、それぞれに通風冷却の条件を設定する等、構成及び制御が複雑になることが懸念される。
【０００８】また、電気自動車においては、エアコンやヒータもバッテリで駆動され、これらは必ずしも走行モードと連動させる必要はないため、上記のように停止モードではバッテリが外部充電中でかつバッテリ温度が所定温度よりも高いときに車載冷却手段を作動させるようにすると、停止モードでエアコンやヒータが駆動されてバッテリ温度が所定温度よりも高くなっても車載冷却手段が作動しないため、初期の目的を十分達成できないおそれがある。
【０００９】一方、電気自動車には、通常、メインバッテリと制御回路との間に、メインリレーによってオン・オフ制御されるリレースイッチが設けられ、メインバッテリの充放電時に制御回路から出力されるリレー投入信号によってメインリレーが附勢（オン）されることにより、リレースイッチがオンとなってメインバッテリの充放電が行われるようになっている。そして、メインバッテリの温度制御が必要となるのは、メインリレーの動作とほぼ一致している。
【００１０】本発明の目的は、かかる点に着目することで、簡単な構成及び制御で、メインバッテリの不所望な温度上昇を確実に防止でき、メインバッテリの寿命を有効に延命できる電気自動車のバッテリ冷却装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する請求項１に記載の発明は、メインバッテリと制御回路との間に、上記メインバッテリの充放電時に上記制御回路から出力されるリレー投入信号によってオンとなるリレースイッチを有する電気自動車のバッテリ冷却装置において、上記メインバッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段と、サブバッテリを電源として上記メインバッテリを収容するバッテリ室内を冷却する冷却手段と、上記リレー投入信号及び上記バッテリ温度検出手段の出力に基づいて上記冷却手段の駆動を制御する冷却制御手段とを有し、上記冷却制御手段により、少なくとも上記リレースイッチがオンで、かつ上記メインバッテリの温度が所定値よりも高いときに、上記冷却手段を駆動するよう構成したことを特徴とする。
【００１２】請求項１の発明によると、少なくともリレースイッチがオンで、メインバッテリの温度が所定値よりも高いときは冷却手段が作動するので、電気自動車の停止中にエアコンやヒータの駆動によりメインバッテリが放電してバッテリ温度が所定温度よりも高くなった場合でも冷却手段が作動してメインバッテリが冷却されることになる。従って、電気自動車が走行モードにあるのか停止モードにあるのかを判定し、それぞれに通風冷却の条件を設定することなく、簡単な構成及び制御で、メインバッテリの不所望な温度上昇を確実に防止でき、メインバッテリの寿命を有効に延命することが可能となる。
【００１３】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電気自動車のバッテリ冷却装置において、上記冷却制御手段は、上記リレースイッチのオフによって起動するタイマ回路を有し、上記リレースイッチがオフした後も上記タイマ回路で設定された時間内は上記メインバッテリの温度が所定値よりも高いとき上記冷却手段を駆動するように構成されていることを特徴とする。
【００１４】請求項２の発明によると、リレースイッチのオフ後も、タイマ回路で設定された時間内はメインバッテリの温度が所定値よりも高い場合には冷却手段が駆動されるので、メインバッテリの劣化をより確実に防止でき、延命効果をより高めることが可能となる。
【００１５】請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の電気自動車のバッテリ冷却装置において、上記冷却制御手段は、上記冷却手段を断続的に駆動するように構成されていることを特徴とする。
【００１６】請求項３の発明によると、冷却手段が断続的に駆動されるので、その電源となるサブバッテリの消費を抑えることが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明による電気自動車のバッテリ冷却装置の実施の形態について、図１乃至図５により説明する。
【００１８】（第１実施の形態）図１及び図２は第１実施の形態を示すもので、図１は回路構成図であり、図２は動作を説明するためのフローチャートである。
【００１９】図１において、メインバッテリ１は、複数個のバッテリ本体２を直列接続したバッテリ集合体からなり、バッテリ室３内に収容されている。このメインバッテリ１は、メインリレー４のリレースイッチ５ａ、５ｂを経て制御回路６に接続され、制御回路６によりメインバッテリ１を電源とする走行用モータ（Ｍ）７、充電器８、エアコン（Ａ／Ｃ）９、ヒータ１０等の駆動が制御されるようになっている。
【００２０】また、制御回路６は、サブバッテリＢ（例えば、＋１２Ｖ）にも接続され、電気自動車のキースイッチ（図示せず）のオンによってメインリレー４を附勢（オン）するためのハイレベルのリレー投入信号をリレー駆動回路１１に出力するようになっている。
【００２１】メインリレー４のリレーコイル４ａは、一端がサブバッテリＢに接続され、他端はリレー駆動回路１１に接続されている。リレー駆動回路１１は、例えばスイッチング素子としてのトランジスタ１２を有し、そのコレクタ−エミッタ通路を経てリレーコイル４ａの他端を車体アースに接地するようになっており、このトランジスタ１２のベースに制御回路６からのリレー投入信号を供給することにより、トランジスタ１２を導通させてメインリレー４を附勢（オン）し、リレースイッチ５ａ、５ｂをオンするようになっている。
【００２２】本実施の形態では、バッテリ室３内を冷却するための冷却手段として冷却ファン１５を設けると共に、バッテリ本体２の温度を検出するためのバッテリ温度検出手段となる温度センサ１６を設ける。冷却ファン１５は、そのＤＣモータの正極端子をサブバッテリＢに接続し、負極端子は冷却制御回路１７に接続する。また、温度センサ１６は冷却制御回路１７に接続する。
【００２３】冷却制御回路１７には、スイッチング素子としてのトランジスタ２１と、サブバッテリＢを電源として動作する温度検出回路２２及びＡＮＤ回路２３を設け、トランジスタ２１のコレクタ−エミッタ通路を経て冷却ファン１５の負極端子を車体アースに接地するようにする。温度検出回路２２は、温度センサ１６の出力と予め設定した所定温度に対応する基準値とを比較して、温度センサ１６の出力が基準値を越えたとき、すなわちバッテリ本体２の温度が所定値よりも高いときはハイレベルの信号を、バッテリ本体２の温度が所定値以下のときはローレベルの信号を出力するようにする。また、ＡＮＤ回路２３は、温度検出回路２２の出力及び制御回路６からのリレー投入信号を入力とし、その出力をトランジスタ２１のベースに供給して、該トランジスタ２１をオン・オフ制御することにより冷却ファン１５の駆動を制御するようにする。
【００２４】このようにして、本実施の形態では、図２に示すように、リレー投入信号がハイレベル（Ｈ）で、かつ温度検出回路２２の出力もハイレベル（Ｈ）のとき、すなわちリレースイッチ５ａ、５ｂがオンで、かつメインバッテリ１の温度が所定値よりも高いときに、ＡＮＤ回路２３の出力によりトランジスタ２１をオンさせて冷却ファン１６を駆動し、バッテリ室３内を冷却する。
【００２５】以上のように、本実施の形態によると、メインバッテリ１の充放電が行われるリレースイッチ５ａ、５ｂのオンの期間中は、メインバッテリ１の温度が所定値よりも高くなると、冷却ファン１６が駆動してバッテリ室３内が冷却されるので、電気自動車の停止中にエアコン９やヒータ１０等が駆動されてもメインバッテリ１の不所望な温度上昇を防止でき、メインバッテリ１の寿命を延命することができる。また、電気自動車が走行モードにあるのか停止モードにあるのかを判定し、それぞれに通風冷却の条件を設定する必要がないので、構成及び制御が簡単になる。
【００２６】（第２実施の形態）図３及び図４は第２実施の形態を示すもので、図３は要部の回路構成図で、図４は動作を説明するためのフローチャートである。本実施の形態は、第１実施の形態において、冷却制御回路１７にタイマ回路２４を設け、制御回路６からのリレー投入信号を冷却制御回路１７のＡＮＤ回路２３に直接供給すると共に、タイマ回路２４に供給し、このタイマ回路２４においてリレー投入信号がローレベルになった時点、すなわちメインリレー４がオフとなってリレースイッチ５ａ、５ｂがオフとなった時点から所定時間（Ｔ秒）だけハイレベルの信号を出力させてＡＮＤ回路２３に供給するようにしたもので、その他の構成は第１実施の形態と同様である。
【００２７】このようにして、本実施の形態では、図４に示すように、第１実施の形態と同様、リレー投入信号がハイレベル（Ｈ）で、かつ温度検出回路２２の出力もハイレベル（Ｈ）のときに冷却ファン１６を駆動してバッテリ室３内を冷却する他、リレー投入信号がローレベル、即ちメインリレー４がオフとなってリレースイッチ５ａ、５ｂがオフとなった後も、タイマ回路２４で設定された時間Ｔ秒内はメインバッテリ１の温度が所定値よりも高いときに冷却ファン１６を駆動してバッテリ室３内を冷却する。
【００２８】従って、本実施の形態によると、第１実施の形態におけるよりもメインバッテリ１の劣化をより確実に防止でき、延命効果をより高めることができる。
【００２９】（第３実施の形態）図５は第３実施の形態の要部の回路構成図である。本実施の形態は、第２実施の形態において、冷却制御回路１７のＡＮＤ回路２３とトランジスタ２１のベースとの間にパルス発生回路２５を接続し、ＡＮＤ回路２３の出力がハイレベルにあるときにパルス発生回路２５から所定の周期のパルスを発生させて、トランジスタ２１をスイッチングさせることにより、冷却ファン１６を断続的に駆動するようにしたもので、その他の構成は第２実施の形態と同様である。
【００３０】このように、冷却ファン１６を断続的に駆動するようにすれば、冷却ファン１６の電源となるサブバッテリの消費を抑えることができる。
【００３１】なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、第３実施の形態のパルス発生回路２５は、タイマ回路２４の出力側に設けて、リレースイッチ５ａ、５ｂがオンで、メインバッテリ１の温度が所定値よりも高いときは冷却ファン１６を連続的に駆動し、リレースイッチ５ａ、５ｂのオフ後、メインバッテリ１の温度が所定値よりも高いときに冷却ファン１６を断続的に駆動するようにすることもできる。また、このパルス発生回路２５は、第１実施の形態においてＡＮＤ回路２３とトランジスタ２１のベースとの間に設けることもできる。
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば、電気自動車が走行モードにあるのか停止モードにあるのかを判定してそれぞれに通風冷却の条件を設定することなく、少なくともメインリレーのリレースイッチがオンで、メインバッテリの温度が所定値よりも高いときは冷却手段を作動させて、メインバッテリを収容するバッテリ室内を冷却するようにしたので、簡単な構成及び制御により電気自動車の停止中にエアコンやヒータの駆動によりメインバッテリの温度が所定温度よりも高くなった場合でも、冷却手段を作動させてメインバッテリを冷却することができ、メインバッテリの不所望な温度上昇を確実に防止してメインバッテリの寿命を有効に延命することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５３４８
【氏名又は名称】富士重工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年７月６日（２０００．７．６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１００３５４
【弁理士】
【氏名又は名称】江藤 聡明
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| 【公開番号】 |
特開２００２−２７６１２（Ｐ２００２−２７６１２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年１月２５日（２００２．１．２５） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−２０４７０４（Ｐ２０００−２０４７０４） |
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