JP2020079012A - ファンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両等に搭載されるファンを備えた電源装置等の高機能化を図るファンの制御装置を提供する。【解決手段】ファンの制御装置は、車両に搭載され、通気孔が設けられた電源装置に送風するファンを制御する。制御装置は、所定の条件が成立していない場合に、ファンの回転方向を第１方向とし、所定の条件が成立した場合に、ファンの回転方向を第１方向と反対方向の第２方向とする。回転方向を第１方向から第２方向に変化させると送風方向が反転するので、これを利用して、防水弁を閉じたり、電源装置内の電池スタックの過冷却を抑制したりすることができる。【選択図】図４

Description

本発明は、車両等に搭載される電源パックに設けられるファンの制御装置に関する。

車両に搭載された電源装置等の装置には、内部に冷却用の空気を送風して内部の電池等を冷却するファンが設けられている。特許文献１は、電池の温度が高いと駆動するファンの数を増やすことで、電池の温度が低い場合の騒音を抑制しつつ、電池の温度が高い場合の冷却効果を高めることを開示している。特許文献２は、充電器本体を覆うケースに通気孔と、通気孔から送風するファンと、手動またはファンとは別の駆動機構によって通気孔を開閉可能な防水カバーを備え、充電中のように屋内作業中で雨滴の侵入がない場合は、通気孔を開放してファンを動作させて充電器本体を冷却し、充電中以外の雨滴の侵入のおそれがある場合は、防水カバーによって通気孔を塞ぐことを開示している。

特開２０１７−１２８２４９号公報 特開平７−２９８４１１号公報

従来のファンを備えた電源装置においては、ファンによる電源装置の高機能化にさらなる検討の余地がある。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、車両等に搭載されるファンを備えた電源装置等の高機能化を図るファンの制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一局面は、車両に搭載され、通気孔が設けられた電源装置に送風するファンの制御装置であって、所定の条件が成立していない場合に、ファンの回転方向を第１方向とし、所定の条件が成立した場合に、ファンの回転方向を第１方向と反対方向の第２方向とする、ファンの制御装置である。

本発明によれば、車両等に搭載されるファンを備えた電源装置等の高機能化を図るファンの制御装置を提供することができる。

本発明の第１、第２実施形態に係る電源装置の斜視図 本発明の第１、第２実施形態に係るアセンブリの斜視図 本発明の第１実施形態に係る電源装置の模式断面図 本発明の第１実施形態に係る電源装置の模式断面図 本発明の第１、第２実施形態に係る制御装置の機能ブロック図 本発明の第２実施形態に係る電源装置の模式断面図 本発明の第２実施形態に係る電源装置の模式断面図

本発明に係るファンの制御装置においては、所定の条件の成否に応じて、ファンの回転方向を変化させ、高機能化を図る。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１に、本実施形態に係る電源装置１００の斜視図を示す。電源装置１００は、筐体１、ダクト２およびファン３を含む。筐体１には、電源部品として電池スタック１０とその側方にアセンブリ２０とが収容されている。図１には、筐体１の一部である上蓋を外した状態を示す。図２に、アセンブリ２０の斜視図を示す。

電池スタック１０は複数の電池セルを、互いに隙間を設けて積層したものである。

アセンブリ２０は、電池スタック１０の出力電圧を降圧するＤＣＤＣコンバータである。詳細には、一例として、さらにジャンクションボックス基板２１、ジャンクションボックス基板冷却用の複数のフィンを有する第１冷却器２２が、ＤＣＤＣコンバータを構成するＤＣＤＣコンバータ基板３１、ＤＣＤＣコンバータ基板冷却用の複数のフィンを有する第２冷却器３２の上方に設けられている。ジャンクションボックス基板２１には、端子が複数設けられており、電池スタック１０やＤＣＤＣコンバータの出力や入力の配線が端子に結線される。

図３、図４に、図１のＡ−Ａ’線に沿った電源装置１００の模式断面図を示す。図３、図４に示すように筐体１のダクト２側には第１通気孔４１が設けられており、ファン３側には第２通気孔４２が設けられている。また、第１通気孔４１には第１防水弁４３が設けられ、第２通気孔４２には第２防水弁４４が設けられている。図３、４には、第１防水弁４３および第２防水弁４４とこれらの近傍とを、作用を分かりやすくするよう、とくに模式的に示すが、第１防水弁４３および第２防水弁４４の実際の形状、配置および開閉の動作態様は限定されない。

ファン３の回転方向が第１方向である場合、図３に点線の矢印で示すように、ファン３は、第２通気孔４２から遠ざかる向きに送風し、第１防水弁４３および第２防水弁４４が開状態となり、第１通気孔４１から第２通気孔４２に向かう方向に、冷却用の空気が流れる。

ファン３の回転方向が第１方向の反対方向である第２方向である場合、図４に点線の矢印で示すように、ファン３は、第２通気孔４２に近づく向きに送風するが、第１防水弁４３および第２防水弁４４が閉状態となり、電源装置１００内に、冷却用の空気が流れない。

図５にファン３の制御装置２００の機能ブロックを示す。制御装置２００は、制御装置２００の外部から情報を受け付ける入力部２０１と、入力部２０１が受け付ける情報に基づいて、ファン３の回転方向を決定する決定部２０２と、決定部２０２による決定結果に基づいてファン３を駆動する駆動部２０３とを備える。制御装置２００は、電源装置１００に設けられてもよいし、車両に搭載される他の装置に設けられてもよい。またファン３の駆動電力は、典型的には車両に搭載される他の電源装置から提供されるが、電池スタック１０から提供されてもよい。

入力部２０１は、車両に設置された浸水センサや、浸水センサを備える他のＥＣＵと呼ばれる制御装置から、車両への浸水が発生したことを表す情報を受け取ることができる。浸水センサは例えば、電源装置１００の近くに設けられるものであってもよいし、車両の各部にそれぞれ設けられるものであってもよい。これにより、入力部２０１は、車両の少なくとも一部に浸水が発生し、電源装置１００内にも浸水するおそれがある場合に、これを表す情報を適宜受け付けることができる。

決定部２０２は、入力部２０１が車両への浸水が発生したことを表す情報を受け付けていない場合、ファン３の回転方向を第１方向とすることを決定する。また、決定部２０２は、入力部２０１が車両への浸水が発生したことを表す情報を受け付けた場合、これに基づいて浸水を検知し、ファン３の回転方向を第２方向とすることを決定する。

駆動部２０３は、決定部２０２が決定した回転方向に対応した駆動信号あるいは駆動電力をファン３に供給する。

なお、制御装置２００の入力部２０１は、例えば電源装置１００内に設けられた温度センサから温度を表す情報を受け付け、決定部２０２はこれに基づいて、第１方向におけるファン３の送風強度を決定してもよい。例えば入力部２０１が受け付けた情報が表わす温度が高いほど、送風強度をファン３の性能の範囲内で大きくし、温度が所定値以下であれば、送風強度を０（送風停止）としてもよい。この場合、駆動部２０３は、回転方向および送風強度に対応した駆動信号あるいは駆動電力をファン３に供給する。

制御装置２００の以上のような動作によって、ファン３は、車両への浸水が発生していない場合は、電源装置１００の冷却ファンとしての機能を有し、車両への浸水が発生した場合は、防水弁を閉状態にして、電源装置１００への浸水を抑止し、電池スタック１０の漏電、破損を防止する機能を有する。このように本実施形態においては、ファン３の送風機能を、冷却だけでなく防水弁の駆動に利用して高機能化することができる。

（第２実施形態）
図６、図７に、本実施形態に係る電源装置１００の模式断面図を示す。本実施形態は、電源装置１００が防水弁を備えない点、および制御装置２００の処理が異なる点で第１実施形態と異なる。

ファン３の回転方向が第１方向である場合、図６に点線の矢印で示すように、ファン３は、第２通気孔４２から遠ざかる向きに送風し、第１通気孔４１から第２通気孔４２に向かう方向に、冷却用の空気が流れる。

ファン３の回転方向が第１方向の反対方向である第２方向である場合、図７に点線の矢印で示すように、ファン３は、第２通気孔４２に近づく向きに送風し、第２通気孔４２から第１通気孔４１に向かう方向に、冷却用の空気が流れる。

本実施形態では、電池スタック１０およびＤＣＤＣコンバータ（アセンブリ２０）には、それぞれ温度センサが設けられており、制御装置２００の入力部２０１は、各温度センサから電池スタック１０の温度を表す情報およびアセンブリ２０の温度を表す情報を受け付ける。

決定部２０２は、入力部２０１が受け付けた情報に基づいて、電池スタック１０およびＤＣＤＣコンバータ（アセンブリ２０）の温度を判定し、ファン３の回転方向および送風強度を決定する。決定方法の一例を表１に示す。

表１に示すように、決定部２０２は、電池スタック１０の温度が第１所定値Ｔ１未満であり、かつ、ＤＣＤＣコンバータ（アセンブリ２０）の温度が第２所定値Ｔ２以上である場合、ファン３の回転方向を第２方向とし、これ以外の場合は、ファン３の回転方向を第１方向とする。また、決定部２０２は、電池スタック１０の温度が第１所定値Ｔ１未満であり、かつ、ＤＣＤＣコンバータ（アセンブリ２０）の温度が第２所定値Ｔ２未満である場合、ファン３の送風強度を「弱」とし、これ以外の場合は、ファン３の送風強度を「強」とする。なお、電池スタック１０の温度が第１所定値Ｔ１未満であり、かつ、ＤＣＤＣコンバータ（アセンブリ２０）の温度が第２所定値Ｔ２未満である場合、ファン３の送風強度を「無風」、すなわち回転停止としてもよい。

駆動部２０３は、決定部２０２が決定した回転方向および送風強度に対応した駆動信号あるいは駆動電力をファン３に供給する。

制御装置２００の以上のような動作によって、ファン３は、電池スタック１０およびＤＣＤＣコンバータ（アセンブリ２０）の冷却バランスが取れる方向に送風を行う。電池スタック１０が比較的低温である場合、過度に冷却すると、電池の出力性能が劣化するおそれがある。そこで、とくに、ＤＣＤＣコンバータ（アセンブリ２０）の温度が比較的高く、電池スタック１０の温度が比較的低い場合は、送風の向きをＤＣＤＣコンバータ（アセンブリ２０）から電池スタック１０へ向かう向きとし、ＤＣＤＣコンバータ（アセンブリ２０）の熱を電池スタック１０に供給することで、電池スタック１０を過度に冷却しないようにして電池スタック１０の出力性能の劣化を抑止する。このように本実施形態においては、ファン３の送風機能を、電池スタック１０およびＤＣＤＣコンバータ（アセンブリ２０）の冷却バランスが取れるように利用して、高機能化することができる。

（効果）
本発明の効果をまとめると以下のとおりである。すなわち、本発明に係るファンの制御装置においては、所定の条件が成立していない場合に、ファンの回転方向を第１方向とし、所定の条件が成立した場合に、ファンの回転方向を第１方向と反対方向の第２方向とし、電源装置１００内の送風方向を反転させる。例えば、所定の条件として、車両への浸水を検出した場合に、ファンの送風方向を反転させ、防水弁を閉状態とすれば、電源装置１００内への浸水を抑止できる。また、所定の条件として、電池スタック１０の温度が比較的低温であり、ＤＣＤＣコンバータの温度が比較的高温である場合に、ファンの送風方向を反転させ、電池スタック１０およびＤＣＤＣコンバータの冷却バランスを取ることができる。このように、本発明によれば、従来に比べファン３の送風機能を活用して高機能化することができる。

本発明に係る制御装置は、車両等に搭載される電源装置のファンだけでなく、他の機器が備えるファンにも適用可能である。

本発明は、車両等に搭載される電源装置等に有用である。

１ 筐体
２ ダクト
３ ファン
１０ 電池スタック
２０ アセンブリ
２１ ジャンクションボックス基板
２２ 第１冷却器
３１ ＤＣＤＣコンバータ基板
３２ 第２冷却器
４１ 第１通気孔
４２ 第２通気孔
４３ 第１防水弁
４４ 第２防水弁
１００ 電源装置
２００ 制御装置
２０１ 入力部
２０２ 決定部
２０３ 駆動部

Claims (3)

1. 車両に搭載され、通気孔が設けられた電源装置に送風するファンの制御装置であって、
   所定の条件が成立していない場合に、前記ファンの回転方向を第１方向とし、
   前記所定の条件が成立した場合に、前記ファンの回転方向を前記第１方向と反対方向の第２方向とする、ファンの制御装置。
2. 前記電源装置の前記通気孔には、前記ファンの回転方向が前記第１方向である場合に開状態となり前記電源装置内への送風が可能となり、前記第２方向である場合に閉状態となる防水弁が設けられ、
   前記所定の条件は、前記車両への浸水を検出することである、請求項１に記載のファンの制御装置。
3. 前記電源装置は、電池スタックとＤＣＤＣコンバータとを含み、
   前記冷却用ファンの回転方向が前記第１方向である場合は、前記電池スタックから前記ＤＣＤＣコンバータへ向かう向きに、前記電源装置内に送風され、前記第２方向である場合は、前記ＤＣＤＣコンバータから前記電池スタックへ向かう向きに、前記電源装置内に送風され、
   前記所定の条件は、前記電池スタックの温度が第１所定値未満であり、かつ、前記ＤＣＤＣコンバータの温度が第２所定値以上であることである、請求項１に記載のファンの制御装置。

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