JP2014151888A - バッテリの温度調節装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外部充電中の車載バッテリの温度を、車載エアコンを用いて調節しながら、車載エアコンの寿命低下を抑制することを目的とする。
【解決手段】車室内の温度を調節する車載エアコンを用いて車載バッテリを冷却する温度調節装置であって、前記車載バッテリを車両外部の電源を用いて充電する外部充電中に、前記車載バッテリの冷却処理として前記車載エアコンを間欠運転させるコントローラを有することを特徴とする車載バッテリの温度調節装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリの温度調節装置に関する。

バッテリの特性として、温度が低くなると内部抵抗の増大により入出力特性が悪化すること、温度が高くなると劣化が促進することが知られている。

特許文献１は、車室内を冷却するエバポレータと、このエバポレータに送られる熱交換媒体を冷却するコンデンサと、このコンデンサに送られる冷房を加圧するコンプレッサを備える一方、エンジンルーム内に設置されたバッテリを包含するバッテリケースを設け、このバッテリケースに外気導入ダクトを形成するとともに、バッテリケース内に熱交換器を収容し、この熱交換器を車室内冷却用エバポレータとコンプレッサを結ぶ熱交換媒体通路の途中に接続することを特徴とする自動車用バッテリの冷却装置を開示する。

実開昭６３−１４５７０５号公報 特開平０５−３４４６０６号公報

近年、車両外部に設けられた電源（以下、外部電源という）を用いて車載バッテリを充電（以下、外部充電という）可能な電気自動車（ＥＶ：electric vehicle）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ：plug-in hybrid vehicle）が注目されている。この種の車両では、外部充電中にもバッテリを冷却する必要があるところ、上述の車載エアコンを用いてバッテリを冷却すると、使用時間の増加によって車載エアコンの寿命が短くなってしまう。つまり、車載エアコンに含まれるコンプレッサは、車両走行中の使用時間を前提として寿命設計されているため、外部充電中に車載エアコンを継続使用すると、コンプレッサが予想寿命よりも大幅に短い時間で寿命となってしまう。

また、周辺環境が極低温である場合、外部充電後のバッテリ温度が低すぎて、所望の入出力特性を得られないおそれがある。この場合、車載エアコンを作動して、外部充電中にバッテリを昇温させておく必要があるが、冷却の場合と同様にコンプレッサが予想寿命よりも大幅に短い時間で寿命となってしまう。

そこで、本願発明は、外部充電中の車載バッテリの温度を、車載エアコンを用いて調節しながら、車載エアコンの寿命低下を抑制することを目的とする。

上記課題を解決するために、本願発明は、一つの観点として、車室内の温度を調節する車載エアコンを用いて車載バッテリを冷却する温度調節装置であって、前記車載バッテリを車両外部の電源を用いて充電する外部充電中に、前記車載バッテリの冷却処理として前記車載エアコンを間欠運転させるコントローラを有することを特徴とする。

上記課題を解決するために、本願発明は、別の観点として、車室内の温度を調節する車載エアコンを用いて車載バッテリを昇温する温度調節装置であって、前記車載バッテリを車両外部の電源を用いて充電する外部充電中に、前記車載バッテリの昇温処理として前記車載エアコンを間欠運転させるコントローラを有することを特徴とする。

温度調節装置の概略構成図である。 外部充電システムの構成を示す図である。 外部充電システムの他の構成を示す図である。 外部充電中の温度調整処理を説明するフローチャートである（前半の処理）。 外部充電中の温度調節処理（冷却処理）を説明するフローチャートである（後半）。 組電池冷却時の温度変化を示したグラフである。 外部充電中の温度調節処理（昇温処理）を説明するフローチャートである（後半）。 組電池昇温時の温度変化を示したグラフである。

以下、本発明の実施例について説明する。

本発明の実施例である車載バッテリの温度調節装置（以下、温度調節装置という）について、図１を用いて説明する。図１は、温度調節装置の概略構成図である。温度調節装置１００は、バッテリパック１と、車室用熱交換部５１と、コンデンサ部５２と、ファン５３と、コンプレッサ部５４と、切替弁部５５と、熱交換媒体移動経路Ｌ１〜Ｌ７と、第１の圧力調節部６１と、第２の圧力調節部６２と、コントローラ２０と、充電終了時刻受付部３０と、記憶部４０とを含む。

バッテリパック１は、組電池（車載バッテリに相当する）１０と、チャンバ１１と、パック内熱交換部１２と、ブロワ１３と、循環経路１４と、温度取得部１５とを含む。組電池１０は、単電池１０ａを直列に接続することにより構成されている。ただし、一部に並列接続された単電池１０ａが含まれていてもよい。単電池１０ａには、リチウムイオン電池やニッケル水素電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに電気二重層キャパシタを用いることもできる。組電池１０を構成する単電池１０ａの個数は、組電池１０に対して要求される出力などを考慮して、適宜設定することができる。

組電池１０は、車両走行用モータに電力を供給する。車両には、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。ハイブリッド自動車は、車両を走行させる動力源として、組電池１０に加えて、エンジン又は燃料電池といった、他の動力源を備えている。電気自動車は、車両を走行させる動力源として、組電池１０だけを備えている。チャンバ１１は、組電池１０に組付けられており、組電池１０の温度調節に用いられる空気のパック内移動通路を形成する。

ブロワ１３は、組電池１０の電力を用いて駆動され、回転動作することによってチャンバ１１の内部に空気を送風する。パック内熱交換部１２は、組電池１０とブロワ１３との間に配置されている。ブロワ１３から送風される空気は、パック内熱交換部１２を通過する際に、パック内熱交換部１２に導入された熱交換媒体と熱交換を行うことにより、温度調節される。ブロワ１３から送風される空気が熱交換媒体によって冷却される場合には、この冷却後の空気を用いて組電池１０を冷却することができる。ブロワ１３から送風される空気が熱交換媒体によって加熱される場合には、この加熱後の空気を用いて組電池１０を昇温することができる。

循環経路１４は、ブロワ１３からチャンバ１１の内部に送風された空気をチャンバ１１の内外で循環させる。温度取得部１５は、組電池１０の温度情報を取得する。温度取得部１５には、サーミスタを用いることができる。サーミスタは、個々の単電池１０ａに設けられていてもよいし、単電池１０ａを複数個纏めた電池ブロックの個々に設けられていてもよい。温度取得部１５が取得した温度情報は、コントローラ２０に出力される。

コントローラ２０は、温度調節装置１００全体の制御を司り、ファン５３、コンプレッサ部５４、切替弁部５５及びブロワ１３の駆動を制御したり、組電池１０の充放電を制御する。コントローラ２０は、一つのＥＣＵ、或いは複数のＥＣＵであってもよい。例えば、車室内の温度調節を行うＥＣＵと、組電池１０の温度調節を行うＥＣＵとが異なっていてもよい。

コンプレッサ部５４は、電動モータによる駆動部と熱交換媒体の吸入、圧縮、吐出を行う渦巻き型のスクロール部とを備え、組電池１０の電力を用いて駆動される。切替弁部５５は、熱交換媒体の移動経路を車室用熱交換部５１に向かう経路と、パック内熱交換部１２に向かう経路との間で切り替える。

車室内を冷却する場合、コンプレッサ部５４において高温、高圧に圧縮されたガス状の熱交換媒体が、熱交換媒体移動経路Ｌ２に吐出される。熱交換媒体移動経路Ｌ２に吐出された熱交換媒体は、コンデンサ部５２に流入して、ファン５３から送風される空気によって冷却される。コンデンサ部５２において冷却された熱交換媒体は、熱交換媒体移動経路Ｌ１に排出され、第２の圧力調整部６２を通過する際に減圧されることにより、さらに冷却される。第２の圧力調整部６２を通過する際に減圧された熱交換媒体は、車室用熱交換部５１に流入して、車室内に送風される空気を冷却する。車室内に送風される空気を冷却することによって昇温した熱交換媒体は、熱交換媒体移動経路Ｌ３に排出され、再びコンプレッサ部５４に流入する。

組電池１０を冷却する場合、コンプレッサ部５４において高温、高圧に圧縮されたガス状の熱交換媒体が、熱交換媒体移動経路Ｌ２に吐出される。熱交換媒体移動経路Ｌ２に吐出された熱交換媒体は、コンデンサ部５２に流入して、ファン５３から送風される空気によって冷却される。コンデンサ部５２において冷却された熱交換媒体は、熱交換媒体移動経路Ｌ１に排出され、第２の圧力調整部６２の手前で熱交換媒体移動経路Ｌ４に流入する。熱交換媒体移動経路Ｌ４に流入した熱交換媒体は、切替弁部５５を通過して、熱交換媒体移動経路Ｌ６に流入する。熱交換媒体移動経路Ｌ６に流入した熱交換媒体は、第１の圧力調整部６１を通過する際に減圧されることにより、さらに冷却される。第１の圧力調整部６１を通過する際に減圧された熱交換媒体は、パック内熱交換部１２に流入して、ブロワ１３から送風される空気を冷却する。ブロワ１３から送風される空気を冷却することによって昇温した熱交換媒体は、パック内熱交換部１２から熱交換媒体移動経路Ｌ７に排出され、切替弁部５５、熱交換媒体移動経路Ｌ５及び熱交換媒体移動経路Ｌ３を通って、再びコンプレッサ部５４に流入する。

車室内を暖める場合、コンプレッサ部５４において高温、高圧に圧縮されたガス状の熱交換媒体が、熱交換媒体移動経路Ｌ３に吐出される。熱交換媒体移動経路Ｌ３に吐出された熱交換媒体は、車室用熱交換部５１に流入して、車室内に送風される空気を昇温する。車室内に送風される空気を昇温することによって冷却された熱交換媒体は、熱交換媒体移動経路Ｌ１に排出され、第２の圧力調整部６２を通過する際に減圧されることによって、さらに冷却される。第２の圧力調整部６２を通過する際に減圧された熱交換媒体は、コンデンサ部５２に流入して、ファン５３から送風される空気によって加熱される。コンデンサ部５２において加熱された熱交換媒体は、熱交換媒体移動経路Ｌ２に排出され、再びコンプレッサ部５４に流入する。

組電池１０を昇温する場合、コンプレッサ部５４において高温、高圧に圧縮されたガス状の熱交換媒体が、熱交換媒体移動経路Ｌ３に吐出される。熱交換媒体移動経路Ｌ３に吐出された熱交換媒体は、車室用熱交換部５１の手前で、熱交換媒体移動経路Ｌ５に流入する。熱交換媒体移動経路Ｌ５に流入した熱交換媒体は、切替弁部５５及び熱交換媒体移動経路Ｌ７を通過して、パック内熱交換部１２に流入する。パック内熱交換部１２に流入した熱交換媒体は、ブロワ１３から送風される空気を暖める。ブロワ１３から送風される空気を暖めることによって冷却された熱交換媒体は、熱交換媒体移動経路Ｌ６に排出され、第１の圧力調整部６１を通過する際に減圧されることによって、さらに冷却される。第１の圧力調整部６１において減圧された熱交換媒体は、切替弁部５５、熱交換媒体移動経路Ｌ４及び熱交換媒体移動経路Ｌ１を介して、コンデンサ部５２に流入し、ファン５３から送風される空気によって加熱される。コンデンサ部５２において加熱された熱交換媒体は、熱交換媒体移動経路Ｌ２に排出され、再びコンプレッサ部５４に流入する。

記憶部４０には、コントローラ２０が行う処理の処理プログラム、この処理プログラムを実行する際に必要な各種情報が記憶されている。各種情報には、組電池１０の熱容量Ｃ[Ｊ／Ｋ]、組電池１０を冷却する際の目標冷却温度Ｋ１[Ｋ]、組電池１０を昇温する際の目標昇温温度Ｋ１´[Ｋ]、組電池１０の温調効率Ａ[％]、温度調節装置１００の冷却動作時の最低起動時間Ｔ３[sec]、温度調節装置１００の加熱動作時の最低起動時間Ｔ３´[sec]、組電池１０を冷却する時の温度調節装置１００の出力Ｐ[Ｗ]、組電池１０を昇温する時の温度調節装置１００の出力Ｐ´[Ｗ]等が含まれる。

組電池１０の熱容量Ｃ[Ｊ／Ｋ]は、各単電池１０ａの熱容量の総和とすることができる。目標冷却温度Ｋ１[Ｋ]は、組電池１０の劣化を抑制する観点から適宜の値に設定することができる。目標昇温温度Ｋ１´[Ｋ]は、組電池１０の入出力特性を改善する観点から適宜の値に設定することができる。温調効率Ａ[％]は、組電池１０から自然放熱される熱の熱量を実験、或いはシミュレーションによって確認して、適宜の値に定めることができる。なお、温調効率Ａ[％]は、組電池１０を冷却する場合も昇温する場合も同じである。最低起動時間Ｔ３は、コンプレッサ部５２が作動してからパック内熱交換部１２の温度が安定するまでの時間であり、例えば、パック内熱交換部１２に図示しないサーミスタを設け、このサーミスタにより検出される検出温度の単位時間あたりの変化量が０（誤差を含む）になるまでの時間を最低起動時間Ｔ３とすることができる。最低起動時間Ｔ３´の定義は、最低起動時間Ｔ３の定義と同じであるから、説明を繰り返さない。出力Ｐ及び出力Ｐ´は、例えば、ブロワ１３、ファン５３及びコンプレッサ５４の出力の総和であってもよい。また、出力Ｐ及び出力Ｐ´は、温度調節装置１００の性能に応じて適宜定めることができ、互いに異なる数値であってもよいし、同じ数値であってもよい。

次に、図２を参照しながら、組電池１０を外部充電する外部充電システムについて説明する。組電池１０の正極端子には、正極ラインＰＬ２が接続されており、組電池１０の負極端子には、負極ラインＮＬ２が接続されている。

正極ラインＰＬ２には、充電リレーＣＨＲ１が設けられており、負極ラインＮＬ２には、充電リレーＣＨＲ２が設けられている。充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２は、図１に図示するコントローラ２０からの制御信号を受けて、オンおよびオフの間で切り替わる。

充電器７１は、ラインＰＬ２，ＮＬ２を介して、組電池１０と接続されている。充電器７１は、後述する外部電源７４から供給される交流電力を直流電力に変換し、直流電力を組電池１０に供給する。これにより、外部電源７４からの電力を用いて、組電池１０を充電することができる。なお、外部電源７４からの電力を組電池１０に供給するとき、充電器７１は、電圧を変換することもできる。

充電器７１には、インレット７２が接続されており、インレット７２は、プラグ７３と接続される。ここで、充電器７１およびインレット７２は、車両に搭載されており、プラグ７３は、車両の外部に配置されている。プラグ７３は、外部電源７４と接続されており、プラグ７３をインレット７２に接続することにより、外部電源７４からの電力を充電器７１に供給することができる。

外部電源７４は、車両の外部において、車両とは別に設置された電源であり、外部電源７４としては、例えば、商用電源がある。組電池１０の出力を用いて車両を走行させることにより、組電池１０のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が低下したときには、外部充電処理を行うことにより、組電池１０のＳＯＣを上昇させることができる。ここで、ＳＯＣとは、満充電容量に対する、現在の充電容量の割合である。

外部充電処理を行うシステムとしては、図２に示すシステムに限るものではない。すなわち、外部電源７４の電力を組電池１０に供給することができればよい。具体的には、図２に示すシステムに代えて、図３に示すシステムを用いることができる。図３において、図２で説明した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を用いている。

組電池１０には、正極ラインＰＬ２および負極ラインＮＬ２を介して、インレット７２が接続されている。ここで、インレット７２は、車両に搭載されている。インレット７２と接続されるプラグ７３は、車両の外部において、充電器７１と接続されている。充電器７１は、外部電源７４から供給された交流電力を直流電力に変換する。プラグ７３がインレット７２に接続されているときには、充電器７１からの直流電力が組電池１０に供給される。これにより、組電池１０を充電することができる。

図３に示すシステムにおいて、コントローラ２０は、充電器７１との間で通信することにより、外部充電処理を開始させたり、外部充電処理を停止させたりすることができる。コントローラ２０および充電器７１の通信は、無線又は有線を介して行うことができる。なお、外部電源７４の電力を組電池１０に供給する経路では、有線だけでなく、無線を用いることもできる。すなわち、電磁誘導や共振現象を利用した、いわゆる非接触充電方式を採用することもできる。

次に、図４、図５及び図７のフローチャートを参照しながら、コントローラ２０が外部充電中に行う組電池１０の温度調節処理について説明する。図４を参照して、コントローラ２０は、プラグ７３がインレット７２に接続されると（ステップＳ１０１）、現在時刻Ｔ０を確認して記憶部４０に記憶する（ステップＳ１０２）。コントローラ２０は、現在時刻Ｔ０を確認した後、充電終了時刻受付部３０を介して入力された充電終了時刻ＴＣを記憶部４０に記憶する（ステップＳ１０３）。充電終了時刻の入力は、ユーザが行うことができる。

コントローラ２０は、組電池１０の現在のＳＯＣを算出し（ステップＳ１０４）、充電後の目標ＳＯＣと現在のＳＯＣとの差分から、充電に必要な時間Ｔ１[sec]を算出する（ステップＳ１０５）。つまり、コントローラ２０は、組電池１０を目標ＳＯＣまで充電するのに必要な充電必要時間Ｔ１[sec]を算出する。目標ＳＯＣは、過充電を防止する観点から適宜の値に設定することができる。

コントローラ２０は、充電終了時刻ＴＣと現在時刻Ｔ０との差分から充電可能時間を算出し、この算出された充電可能時間（ＴＣ−Ｔ０）[sec]と充電必要時間Ｔ１[sec]との長短を比較する（ステップＳ１０６）。つまり、コントローラ２０は、ステップＳ１０６において、充電可能時間（ＴＣ−Ｔ０）[sec]内に組電池１０を目標ＳＯＣまで充電できるか否かを判別する。組電池１０を目標ＳＯＣまで充電できない場合（ステップＳ１０６ ＮＯ）、コントローラ２０は、組電池１０の温度調節処理を実施せずに、組電池１０の充電を開始する（ステップＳ１１０）。

ここで、組電池１０を温度調節する場合、組電池１０の電力を用いてファン５３、コンプレッサ部５４及びブロワ１３を駆動する必要があるため、外部充電している組電池１０の電力の一部がコンプレッサ部５４などの動作エネルギとして消費されてしまう。そこで、組電池１０を目標ＳＯＣまで充電できないと判別した場合（ステップＳ１０６ ＮＯ）には、組電池１０の温度調節よりも組電池１０の充電処理を優先させる。これにより、組電池１０のＳＯＣを目標ＳＯＣにより近付けることができる。

コントローラ２０は、組電池１０の充電を開始すると、組電池１０のＳＯＣを算出し（ステップＳ１１１）、組電池１０のＳＯＣが目標ＳＯＣに到達するまで充電を継続する（ステップＳ１１２）。

一方、充電可能時間（ＴＣ−Ｔ０）[sec]内に組電池１０を目標ＳＯＣまで充電できる場合（ステップＳ１０６ ＹＥＳ）、コントローラ２０は、温度取得部１５の検出結果に基づき、現在の組電池１０の温度を検出し、この検出温度を現在電池温度Ｋ０として記憶部４０に記憶する（ステップＳ１０７）。コントローラ２０は、外気が極低温であるか否かを判別する（ステップＳ１０８）。極低温は、組電池１０の入出力特性を維持する観点から適宜の値に設定することができる。また、極低温であるか否かは、車両の外気温度センサー（不図示）によって検出される一日の平均温度に基づき判別することができる。ただし、外気温度センサーではなく、例えば、一日の平均温度をインターネットを介してサーバから取得することにより、極低温であるか否かを判別してもよい。

外気が極低温でない場合（ステップＳ１０８ ＮＯ）、コントローラ２０は、さらに、外気が所定温度よりも高いか否かを判別する（ステップＳ１０９）。所定温度は、充電時の温度上昇による組電池１０の劣化を抑制する観点から適宜の値に設定することができる。外気が所定温度よりも高くない場合（ステップＳ１０９ ＮＯ）、外部充電による組電池１０の発熱を放置しても、組電池１０が大きく劣化しないため、処理はステップＳ１１０に進む。つまり、外気が極低温でもなく、所定温度よりも高くない場合には、温度調節装置１００を運転せずに、組電池１０の外部充電を行う。これにより、温度調節装置１００の運転に伴う、組電池１０の電力喪失を無くすことができる。

一方、外気が所定温度よりも高い場合（ステップＳ１０９ ＹＥＳ）、外部充電中に組電池１０を冷却する必要があるため、処理はステップＳ１１３に進む。続いて、図５を参照しながら、ステップＳ１１３以降の処理について説明する。ステップＳ１１３以降は、
温度調節装置１００を間欠運転する際にコントローラ２０が行う処理を示している。ここで、間欠運転とは、温度調節装置１００を動作させて組電池１０を温度調節する運転状態と、温度調節装置１００を停止させる運転停止状態とを交互に繰り返す運転方式のことである。

コントローラ２０は、外部充電中における温度調節装置１００の運転回数、つまり、間欠運転回数Ｎ１[回]を算出する（ステップＳ１１３）。具体的には、コントローラ２０は、最初に組電池１０の冷却処理に必要なエネルギ量Ｅ[Ｊ]を算出する。エネルギ量Ｅ[Ｊ]は、下記の式（Ａ）から算出することができる。コントローラ２０は、記憶部４０から組電池１０の熱容量Ｃ[Ｊ／Ｋ]、組電池１０の目標冷却温度Ｋ１[Ｋ]、組電池１０の現在電池温度Ｋ０[Ｋ]及び温調効率Ａ[％]を読み出し、演算処理することにより、エネルギ量Ｅ[Ｊ]を算出することができる。
Ｅ＝｛Ｃ×（Ｋ０−Ｋ１）×Ａ｝・・・・・・・・・・・（Ａ）

エネルギ量Ｅ[Ｊ]を算出後、コントローラ２０は、下記の式（Ｂ）から冷却に必要な総時間Ｔ２[sec]を算出する。つまり、コントローラ２０は、温度調節装置１００の出力Ｐを記憶部４０から読み出し、エネルギ量Ｅ[Ｊ]を出力Ｐで除することにより、冷却に必要な総時間Ｔ２[sec]を算出する。
Ｔ２＝Ｅ÷Ｐ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ （Ｂ）

冷却に必要な総時間Ｔ２[sec]算出後、コントローラ２０は、下記の式（Ｃ）から間欠運転回数Ｎ１[回]を算出する。つまり、コントローラ２０は、温度調節装置１００の最低起動時間Ｔ３を記憶部４０から読み出し、冷却に必要な総時間Ｔ２[sec]を最低起動時間Ｔ３で除することにより、間欠運転回数Ｎ１[回]を算出する。
Ｎ１＝Ｔ２÷Ｔ３・・・・・・・・・・・・・・・・・・（Ｃ）
なお、請求項２に記載された式（１）は、式（Ａ）及び式（Ｂ）を式（Ｃ）に代入したものである。

コントローラ２０は、間欠運転回数Ｎ１[回]を算出した後に、充電必要時間Ｔ１[sec]を間欠運転回数Ｎ１[回]で除して、インターバルＴ４[sec]を算出する（ステップＳ１１４）。インターバルＴ４[sec]とは、温度調節装置１００が運転を停止してから運転を再開するまでの時間である。

コントローラ２０は、運転スケジュールを確定して、これを記憶部４０に記憶する（ステップＳ１１５）。具体的には、コントローラ２０は、温度調節装置１００を最小起動時間Ｔ３[sec]運転する運転状態と、温度調節装置１００をインターバルＴ４[sec]停止する運転停止状態とを交互にＮ１回繰り返す間欠運転モードを運転スケジュールとして確定する。温度調節装置１００を用いて組電池１０を冷却する方法については、上述したので説明を繰り返さない。

コントローラ２０は、ステップＳ１１５において確定した間欠運転の実施時間（Ｔ３＋Ｔ４）Ｎ１[sec]と、充電可能時間（ＴＣ−Ｔ０）[sec]との大小を比較する（ステップＳ１１６）。充電可能時間（ＴＣ−Ｔ０）[sec]が間欠運転の実施時間（Ｔ３＋Ｔ４）Ｎ１[sec]より長い場合（ステップＳ１１６ ＹＥＳ）、充電可能時間（ＴＣ−Ｔ０）[sec]内に予定通りの間欠運転を実施できるため、コントローラ２０は、確定した運転スケジュールに従い、温度調節装置１００を間欠運転するとともに、組電池１０を外部充電する（ステップＳ１１７）。

図６は、時々刻々と変化する組電池１０の温度変化を示しており、横軸が時刻、縦軸が組電池１０の温度を示している。点線は、外部充電中に温度調節装置１００を連続運転した場合の組電池１０の温度変化を示しており、実線は、外部充電中に温度調節装置１００を間欠運転した場合の組電池１０の温度変化を示している。１日の平均温度が２０℃と比較的高いため、外部充電とともに組電池１０を冷却する処理が実施された。また、コントローラ２０による演算処理の結果、間欠運転回数Ｎ１[回]は３回と算出された。実線と点線を比較して、外部充電中の組電池１０の平均温度は、連続運転の場合も間欠運転の場合も殆ど変わらないことがわかった。間欠運転の場合、インターバルＴ４に対応する時刻は温度調節装置１００が停止しているため、連続運転の場合よりも、コンプレッサ部５４の使用時間が短くなり、コンプレッサ部５４の寿命低下を抑制できる。

再び、図５のフローチャートを参照して、コントローラ２０は、組電池１０の外部充電開始後に、組電池１０のＳＯＣを算出し（ステップＳ１１８）、組電池１０のＳＯＣが目標ＳＯＣに到達するまで充電を継続する（ステップＳ１１９）。

充電可能時間（ＴＣ−Ｔ０）[sec]が間欠運転の実施時間（Ｔ３＋Ｔ４）Ｎ１[sec]より短い場合（ステップＳ１１６ ＮＯ）、充電可能時間（ＴＣ−Ｔ０）[sec]内に予定した間欠運転を実施できないため、組電池１０が冷却不足となる。そこで、ステップＳ１２０以降の処理を実施することにより、運転スケジュールを変更する。コントローラ２０は、間欠運転回数Ｎ１[回]を前回より１回少ない間欠運転回数Ｎｎ[回]に変更する（ステップＳ１２０）。例えば、前回の間欠運転回数Ｎ１[回]が３回である場合、コントローラ２０は、新しい間欠運転回数Ｎｎ[回]として２回を設定する。

コントローラ２０は、間欠運転回数Ｎｎ[回]を算出した後に、間欠運転回数Ｎｎ[回]で充電必要時間Ｔ１[sec]を除して、新しいインターバルＴｎ[sec]を再計算する（ステップＳ１２１）。コントローラ２０は、運転スケジュールを確定して、これを記憶部４０に記憶する（ステップＳ１２２）。具体的には、コントローラ２０は、最小起動時間Ｔ３[sec]だけ温度調節装置１００を運転する運転状態と、インターバルＴｎ[sec]だけ温度調節装置１００を停止する停止状態とを交互にＮｎ回繰り返す間欠運転モードを運転スケジュールとして確定する。

コントローラ２０は、ステップＳ１２２において確定した間欠運転の実施時間（Ｔ３＋Ｔｎ）Ｎｎ[sec]と、充電可能時間（ＴＣ−Ｔ０）[sec]との大小を比較する（ステップＳ１２３）。充電可能時間（ＴＣ−Ｔ０）[sec]が間欠運転の実施時間（Ｔ３＋Ｔｎ）Ｎｎ[sec]より長い場合（ステップＳ１２３ ＹＥＳ）、充電可能時間（ＴＣ−Ｔ０）[sec]内に予定通りの間欠運転を実施できるため、コントローラ２０は、確定した運転スケジュールに従い、温度調節装置１００を間欠運転するとともに、組電池１０を外部充電する。充電可能時間（ＴＣ−Ｔ０）[sec]が間欠運転の実施時間（Ｔ３＋Ｔｎ）Ｎｎ[sec]より長くない場合（ステップＳ１２３ ＮＯ）、ステップＳ１２０に戻り、充電可能時間（ＴＣ−Ｔ０）[sec]が間欠運転の実施時間（Ｔ３＋Ｔｎ）Ｎｎ[sec]より長くなるまで、ステップＳ１２０〜ステップＳ１２３の処理を繰り返す。

上述の方法によれば、組電池１０の冷却に必要なエネルギ量を算出し、充電可能時間（ＴＣ−Ｔ０）[sec]内にこのエネルギ量分だけ組電池１０を冷却できるため、組電池１０が冷却不足となることを防止できる。これにより、組電池１０の温度上昇による劣化をより確実に抑止することができる。

再び図４を参照して、外気が極低温である場合（ステップＳ１０８ ＹＥＳ）、外部充電中に組電池１０を昇温する必要があるため、処理は図７のステップＳ１２４に進む。続いて、図７を参照しながら、ステップＳ１２４以降の処理について説明する。ステップＳ１２４以降は、温度調節装置１００を間欠運転する際にコントローラ２０が行う処理を示している。間欠運転の定義については、説明を繰り返さない。

コントローラ２０は、外部充電中における温度調節装置１００の運転回数、つまり、間欠運転回数Ｎ１´[回]を算出する（ステップＳ１２４）。具体的には、コントローラ２０は、最初に組電池１０の昇温処理に必要なエネルギ量Ｅ´[Ｊ]を算出する。エネルギ量Ｅ´[Ｊ]は、下記の式（Ａ）´から算出することができる。コントローラ２０は、記憶部４０から組電池１０の熱容量Ｃ[Ｊ／Ｋ]、組電池１０の目標昇温温度Ｋ１´[Ｋ]、組電池１０の現在電池温度Ｋ０´[Ｋ]及び温調効率Ａを読み出し、演算処理することにより、エネルギ量Ｅ´[Ｊ]を算出することができる。
Ｅ´＝｛Ｃ×（Ｋ１´−Ｋ０´）×Ａ｝・・・・・・・・・・・（Ａ）´

エネルギ量Ｅ´[Ｊ]を算出後、コントローラ２０は、下記の式（Ｂ）´から昇温に必要な総時間Ｔ２´[sec]を算出する。つまり、コントローラ２０は、温度調節装置１００の出力Ｐ´を記憶部４０から読み出し、エネルギ量Ｅ´[Ｊ]を出力Ｐ´で除することにより、昇温に必要な総時間Ｔ２´[sec]を算出する。
Ｔ２´＝Ｅ´÷Ｐ´・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（Ｂ）´

昇温に必要な総時間Ｔ２´[sec]算出後、コントローラ２０は、下記の式（Ｃ）´から間欠運転回数Ｎ１´[回]を算出する。つまり、コントローラ２０は、温度調節装置１００の最低起動時間Ｔ３´を記憶部４０から読み出し、昇温に必要な総時間Ｔ２´[sec]を最低起動時間Ｔ３´で除することにより、間欠運転回数Ｎ１´[回]を算出する。
Ｎ１´＝Ｔ２´÷Ｔ３´・・・・・・・・・・・・・・・・・・（Ｃ）´
なお、請求項７に記載された式（１）´は、式（Ａ）´及び式（Ｂ）´を式（Ｃ）´に代入したものである。

コントローラ２０は、間欠運転回数Ｎ１´[回]を算出した後に、充電必要時間Ｔ１[sec]を間欠運転回数Ｎ１´[回]で除して、インターバルＴ４´[sec]を算出する（ステップＳ１２５）。インターバルＴ４´[sec]の定義については、説明を繰り返さない。

コントローラ２０は、運転スケジュールを確定して、これを記憶部４０に記憶する（ステップＳ１２６）。具体的には、コントローラ２０は、温度調節装置１００を最小起動時間Ｔ３´[sec]運転する運転状態と、温度調節装置１００をインターバルＴ４´[sec]停止する運転停止状態とを交互にＮ１´回繰り返す間欠運転モードを運転スケジュールとして確定する。温度調節装置１００を用いて組電池１０を昇温する方法については、上述したので説明を繰り返さない。

コントローラ２０は、ステップＳ１２６において確定した間欠運転の実施時間（Ｔ３´＋Ｔ４´）Ｎ１´[sec]と、充電可能時間（ＴＣ−Ｔ０）[sec]との大小を比較する（ステップＳ１２７）。充電可能時間（ＴＣ−Ｔ０）[sec]が間欠運転の実施時間（Ｔ３´＋Ｔ４´）Ｎ１´[sec]より長い場合（ステップＳ１２７ ＹＥＳ）、充電可能時間（ＴＣ−Ｔ０）[sec]内に予定通りの間欠運転を実施できるため、コントローラ２０は、確定した運転スケジュールに従い、温度調節装置１００を間欠運転するとともに、組電池２０を外部充電する（ステップＳ１２８）。

図８は、時々刻々と変化する組電池１０の温度変化を示しており、横軸が時刻、縦軸が組電池１０の温度を示している。点線は、外部充電中に温度調節装置１００を連続運転した場合の組電池１０の温度変化を示しており、実線は、外部充電中に温度調節装置１００を間欠運転した場合の組電池１０の温度変化を示している。１日の平均温度が０℃と比較的低いため、外部充電とともに組電池１０を昇温する処理が実施された。また、コントローラ２０による演算処理の結果、間欠運転回数Ｎ１[回]は３回と算出された。実線と点線を比較して、外部充電中の組電池１０の平均温度は、連続運転の場合も間欠運転の場合も殆ど変わらないことがわかった。間欠運転の場合、インターバルＴ４´に対応する時刻は温度調節装置１００が停止しているため、連続運転の場合よりも、コンプレッサ部５４の使用時間が短くなり、コンプレッサ部５４の寿命低下を抑制できる。

再び、図７のフローチャートを参照して、コントローラ２０は、組電池１０の外部充電開始後に、組電池１０のＳＯＣを算出し（ステップＳ１２９）、組電池１０のＳＯＣが目標ＳＯＣに到達するまで充電を継続する（ステップＳ１３０）。

充電可能時間（ＴＣ−Ｔ０）[sec]が間欠運転の実施時間（Ｔ３´＋Ｔ４´）Ｎ１´[sec]より短い場合（ステップＳ１２７ ＮＯ）、充電可能時間（ＴＣ−Ｔ０）[sec]内に予定した間欠運転を実施できないため、組電池１０が昇温不足となる。そこで、ステップＳ１３１以降の処理を実施することにより、運転スケジュールを変更する。コントローラ２０は、間欠運転回数Ｎ１´[回]を前回より１回少ない間欠運転回数Ｎｎ´[回]に変更する（ステップＳ１３１）。例えば、前回の間欠運転回数Ｎ１´[回]が３回である場合、コントローラ２０は、新しい間欠運転回数Ｎｎ´[回]として２回を設定する。

コントローラ２０は、間欠運転回数Ｎｎ´[回]を算出した後に、間欠運転回数Ｎｎ´[回]で充電必要時間Ｔ１[sec]を除して、新しいインターバルＴｎ´[sec]を再計算する（ステップＳ１３２）。コントローラ２０は、運転スケジュールを確定して、これを記憶部４０に記憶する（ステップＳ１３３）。具体的には、コントローラ２０は、最小起動時間Ｔ３´[sec]だけ温度調節装置１００を運転する運転状態と、インターバルＴｎ´[sec]だけ温度調節装置１００を停止する停止状態とを交互にＮｎ´回繰り返す間欠運転モードを運転スケジュールとして確定する。

コントローラ２０は、ステップＳ１３４において確定した間欠運転の実施時間（Ｔ３´＋Ｔｎ´）Ｎｎ´[sec]と、充電可能時間（ＴＣ−Ｔ０）[sec]との大小を比較する（ステップＳ１３４）。充電可能時間（ＴＣ−Ｔ０）[sec]が間欠運転の実施時間（Ｔ３´＋Ｔｎ´）Ｎｎ´[sec]より長い場合（ステップＳ１３４ ＹＥＳ）、充電可能時間（ＴＣ−Ｔ０）[sec]内に予定通りの間欠運転を実施できるため、コントローラ２０は、確定した運転スケジュールに従い、温度調節装置１００を間欠運転する。充電可能時間（ＴＣ−Ｔ０）[sec]が間欠運転の実施時間（Ｔ３´＋Ｔｎ´）Ｎｎ´[sec]より長くない場合（ステップＳ１３４ ＮＯ）、ステップＳ１３１に戻り、充電可能時間（ＴＣ−Ｔ０）[sec]が間欠運転の実施時間（Ｔ３´＋Ｔｎ´）Ｎｎ´[sec]より長くなるまで、ステップＳ１３１〜ステップＳ１３４の処理を繰り返す。

上述の方法によれば、組電池１０の昇温に必要なエネルギ量を算出し、充電可能時間（ＴＣ−Ｔ０）[sec]内にこのエネルギ量分だけ組電池１０を昇温できるため、組電池１０が昇温不足となることを防止できる。これにより、外部充電終了後の組電池１０の入出力特性を所望のレベルに維持することができる。

（変形例１）
上述の実施形態では、ユーザが充電終了時刻受付部３０に充電終了時刻を入力して、組電池１０をタイマー充電する場合について説明したが、本発明はこれに限るものではない。本願発明は、タイマー充電機能を有しない場合にも適用することができる。この場合、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１０２、ステップＳ１０３、ステップＳ１０６の処理が省略される。すなわち、コントローラ２０は、ステップＳ１０５において充電必要時間Ｔ１[sec]を算出した後、ステップS１０６の処理を省略してステップS１０７の処理を実施する。この場合、組電池２０の温調制御が、組電池２０の外部充電を優先するために省略されることがないため、組電池２０の寿命低下、入出力特性の確保をより確実に行うことができる。

１：バッテリパック、１０：組電池、１１：チャンバ、１２：パック内熱交換部
１３：ブロワ、１４：循環経路、１５：温度取得部、Ｌ１〜Ｌ７：熱交換媒体移動経路
２０：コントローラ、３０：充電終了時刻受付部、４０：記憶部、５１：車室用熱交換部
５２：コンデンサ部、５３：ファン、５４：コンプレッサ、６１：第１の圧力調整部
６２：第２の圧力調整部、１００：温度調節装置

Claims (10)

1. 車室内の温度を調節する車載エアコンを用いて車載バッテリを冷却する温度調節装置であって、
   前記車載バッテリを車両外部の電源を用いて充電する外部充電中に、前記車載バッテリの冷却処理として前記車載エアコンを間欠運転させるコントローラを有することを特徴とする車載バッテリの温度調節装置。
2. 前記車載バッテリの熱容量をＣ[Ｊ／Ｋ]、前記車載バッテリの目標冷却温度をＫ１[Ｋ]、前記冷却処理を開始するときの前記車載バッテリの温度をＫ０[Ｋ]、前記車載バッテリの温調効率をＡ[％]、前記車載エアコンの出力をＰ[Ｗ]、前記車載エアコンの最低起動時間をＴ３[sec]、前記間欠運転における前記車載エアコンの間欠運転回数をＮ１としたときに、
   間欠駆動回数Ｎ１[回]は、下記（１）式を満足することを特徴とする請求項１に記載の車載バッテリの温度調節装置。
   Ｎ１＝｛Ｃ×（Ｋ０−Ｋ１）×Ａ｝÷Ｐ÷Ｔ３・・・・・・・・・・・・・（１）
3. 前記間欠運転は、前記最低起動時間Ｔ３[sec]だけ前記車載エアコンを運転する運転状態と、前記車載バッテリを充電するのに必要な充電必要時間を前記間欠運転回数Ｎ１[回]で除したインターバルＴ４[sec]だけ前記車載エアコンの運転を停止する運転停止状態とを交互に前記間欠運転回数Ｎ１[回]繰り返す運転モードであることを特徴とする請求項２に記載の車載バッテリの温度調節装置。
4. さらに、充電終了時刻に関する情報を受け付ける充電終了時刻受付部を有し、
   前記車載エアコンは、前記車載バッテリの電力を用いて駆動され、
   前記コントローラは、
   前記外部充電を開始する際の現在時刻と前記充電終了時刻受付部が受け付けた充電終了時刻との差である充電可能時間が、前記車載バッテリを充電するのに必要な充電必要時間より長い場合には、前記間欠運転を実施し、
   前記充電可能時間が、前記充電必要時間よりも短い場合には、前記間欠運転を実施しないことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載の車載バッテリの温度調節装置。
5. さらに、充電終了時刻に関する情報を受け付ける充電終了時刻受付部を有し、
   前記コントローラは、
   前記外部充電を開始する際の現在時刻と前記充電終了時刻受付部が受け付けた充電終了時刻との差である充電可能時間が、下記（２）式の間欠運転時間よりも長い場合に前記間欠運転を実施し、
   前記充電可能時間が、前記間欠運転時間よりも短い場合に、前記間欠運転回数Ｎ１[回]
   よりも少ない間欠運転回数で間欠運転を実施することを特徴とする請求項３に記載の車載バッテリの温度調節装置。
   （Ｔ３＋Ｔ４）×Ｎ１・・・・・・・・・・・・・（２）
6. 車室内の温度を調節する車載エアコンを用いて車載バッテリを昇温する温度調節装置であって、
   前記車載バッテリを車両外部の電源を用いて充電する外部充電中に、前記車載バッテリの昇温処理として前記車載エアコンを間欠運転させるコントローラを有することを特徴とする車載バッテリの温度調節装置。
7. 前記車載バッテリの熱容量をＣ[Ｊ／Ｋ]、前記車載バッテリの目標昇温温度をＫ１´[Ｋ]、前記昇温処理を開始するときの前記車載バッテリの温度をＫ０´[Ｋ]、前記車載バッテリの温調効率をＡ[％]、前記車載エアコンの出力をＰ´[Ｗ]、前記車載エアコンの最低起動時間をＴ３´[sec]、前記間欠運転における前記車載エアコンの間欠運転回数をＮ１´としたときに、
   間欠駆動回数Ｎ１´[回]は、下記（１）´式を満足することを特徴とする請求項６に記載の車載バッテリの温度調節装置。
   Ｎ１´＝｛Ｃ×（Ｋ１´−Ｋ０´）×Ａ｝÷Ｐ´÷Ｔ３´・・・・・・・・・（１）´
8. 前記間欠運転は、前記最低起動時間Ｔ３´[sec]だけ前記車載エアコンを運転する運転状態と、前記車載バッテリを充電するのに必要な充電必要時間を前記間欠運転回数Ｎ１´[回]で除したインターバルＴ４´[sec]だけ前記車載エアコンの運転を停止する運転停止状態とを交互に前記間欠運転回数Ｎ１´[回]繰り返す運転モードであることを特徴とする請求項７に記載の車載バッテリの温度調節装置。
9. さらに、充電終了時刻に関する情報を受け付ける充電終了時刻受付部を有し、
   前記車載エアコンは、前記車載バッテリの電力を用いて駆動され、
   前記コントローラは、
   前記外部充電を開始する際の現在時刻と前記充電終了時刻受付部が受け付けた充電終了時刻との差である充電可能時間が、前記車載バッテリを充電するのに必要な充電必要時間よりも長い場合には、前記間欠運転を実施し、
   前記充電可能時間が、前記充電必要時間よりも短い場合には、前記間欠運転を実施しないことを特徴とする請求項６乃至８のうちいずれか一つに記載の車載バッテリの温度調節装置。
10. さらに、充電終了時刻に関する情報を受け付ける充電終了時刻受付部を有し、
    前記コントローラは、
    前記外部充電を開始する際の現在時刻と前記充電終了時刻受付部が受け付けた充電終了時刻との差である充電可能時間が、下記（２）´式の間欠運転時間より長い場合に前記間欠運転を実施し、
    前記充電可能時間が、前記間欠運転時間よりも短い場合に、前記間欠運転回数Ｎ１´[回]よりも少ない間欠運転回数で間欠運転を実施することを特徴とする請求項８に記載の車載バッテリの温度調節装置。
    （Ｔ３´＋Ｔ４´）×Ｎ１´・・・・・・・・・・・・・（２）´
    
    
    

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