JP4561303B2 - 車両用バッテリ冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用バッテリ冷却装置、特に内気循環モードと外気導入モードとを切替えることができる空調装置を備える車両に搭載されたバッテリを冷却する車両用バッテリ冷却装置に関するものである。

従来、バイブリッド自動車や電気自動車に搭載されたバッテリを冷却する車両用バッテリ冷却装置は、バッテリ冷却用送風機により車室内から吸引された空気をバッテリに吹き付けることにより、バッテリを冷却している。そして、寿命や安全性の観点からバッテリの温度を約４０℃程度に保つように、バッテリの温度に応じてバッテリ冷却用送風機の風量を変化させている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２２０７９９号公報

ところで、空調装置は、車室内から空気を吸引して車室内に吹き出す内気循環モードと車室外から空気を吸引して車室内に吹き出す外気導入モードとを切替えることができる。そして、例えば、内気循環モードから外気導入モードへ切替えられた場合には、空調装置から車室内を経由してバッテリを通過するまでの通風抵抗が減少すると共にラム圧の影響により、バッテリに吹き付ける風量が増加する。このようにバッテリに吹き付ける風量が増加することにより、騒音値が増加して、乗員に不快感を与えることになる。

また、外気導入モードから内気循環モードへ切替えられた場合にも、騒音変化が乗員に不快感を与えることがある。

本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、空調装置の内気循環モードと外気導入モードとが切替えられた場合であっても乗員に不快感を与えることを抑制することができる車両用バッテリ冷却装置を提供することを目的とする。

本発明の車両用バッテリ冷却装置は、車室内から空気を吸引して車室内に吹き出す内気循環モードと車室外から空気を吸引して車室内に吹き出す外気導入モードとを切替えることができる空調装置を備える車両に適用され、車室内から吸引された空気を車両用バッテリに吹き付けるバッテリ冷却用送風機を備え当該車両用バッテリを冷却する車両用バッテリ冷却装置において、前記空調装置の前記内気循環モードと前記外気導入モードとが切替えられた場合に前記バッテリ冷却用送風機の風量を変更する風量変更手段を備えることを特徴とする。

このように、内気循環モードと外気導入モードとが切替えられたときにバッテリ冷却用送風機による風量を変更することにより、モードが切替えられることにより生じていた騒音値の変化を抑制することができる。つまり、乗員に騒音値の変化による不快感を与えることを抑制することができる。

さらに、前記風量変更手段は、前記バッテリ冷却用送風機の風量が最低状態の際に前記内気循環モードから前記外気導入モードに切替えられた場合に、前記バッテリ冷却用送風機の駆動を停止するようにしている。内気循環モードから外気導入モードに切替えられた場合には、内気循環モードから外気導入モードに切替えられた場合には、上述したように、通風抵抗の減少やラム圧の影響により車両用バッテリに吹き付ける風量が増加する。しかし、外気導入モードから内気循環モードに切替えられた場合にバッテリ冷却用送風機の風量を低減することにより、モード切替の前後において車両用バッテリに吹き付ける風量が変化しないようにすることができる。つまり、車両用バッテリに吹き付ける風量が変化しないので、騒音値は増加することなく、乗員に不快感を与えることを確実に抑制することができる。しかし、バッテリ冷却用送風機の風量が最低状態の場合には、バッテリ冷却用送風機の風量をさらに低減することができないため、モード切替により騒音値が増加することになってしまう。

そこで、バッテリ冷却用送風機の風量が最低状態の場合に内気循環モードから外気導入モードに切替えられた場合には、バッテリ冷却用送風機の駆動を停止することにより、騒音値の増加を抑制することができる。ただし、バッテリ冷却用送風機の駆動を停止することにより、車両用バッテリへ吹き付ける風量が低減することがあるが、この場合には騒音値は低減する方向に作用する。そして、騒音値が低減することにより生じる騒音値の変化により乗員に不快感を与えるおそれはあるが、モード切替により騒音値が増加することにより乗員に与える不快感に比べて小さい。従って、上記のようにバッテリ冷却用送風機の駆動を停止することにより、乗員に与える不快感を抑制することができる。

なお、前記バッテリ冷却用送風機は車両後席側に配置され、前記車両が備える前記空調装置は、車両前席側に配置された空調装置とする場合に、上記効果を特に奏する。ここで、バッテリ冷却用送風機が車両後席側に配置されており、車両前席側に配置された空調装置の内気循環モードと外気導入モードとが切替えられる場合には、上述した通風抵抗の減少やラム圧の影響により、バッテリに吹き付ける風量が大きく変化する。つまり、この場合に、上述したようなバッテリ冷却用送風機の風量を変更することにより、モードが切替えられることにより生じていた騒音値の変化を特に抑制することができる。

次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。

（１）車両用バッテリ冷却装置及び空調装置の概略構成
本実施形態における車両用バッテリ冷却装置１は、走行用の駆動源として内燃機関及び電動モータを備えるハイブリッド自動車に適用する。そして、このハイブリッド自動車は、空調装置２を備える。ここで、本実施形態における車両用バッテリ冷却装置１及び空調装置２の概略構成について図１を参照して説明する。図１は、車両用バッテリ冷却装置１及び空調装置２の車両への搭載状態を示す模式図である。

（１．１）空調装置２
図１に示すように、空調装置２は、車両前席側空間に設置されており、車室内の空調を行う。この空調装置２は、車室内に空気を送風する空調装置用ブロワ２１、通過する空気を冷却する凝縮器２２、及び内燃機関の冷却水を熱源とし通過する空気を加熱するヒータコア（図示せず）などを備えている。

そして、空調装置２の空気流れ最上流側、すなわち空調装置２の車両最前方側には、車室内から空気を吸引して再び車室内に吹き出す内気循環モードと、車室外空気を吸引して車室内に吹き出す外気導入モードとを切替選択する内外気切替ドア２３が配置されている。

さらに、空調装置２は、空調装置用電子制御装置（以下、「Ａ／Ｃ用ＥＣＵ」とする）２４を備えており、このＡ／Ｃ用ＥＣＵ２４は、車室内に吹き出す空調空気の温度を調節すると共に、内外気切替ドア２３の位置制御を行っている。

（１．２）車両用バッテリ冷却装置１
車両用バッテリ冷却装置１は、図１に示すように、車両後席側空間のトランクルーム側に搭載されて走行用の電動モータに電力を供給する車両用バッテリ３を冷却する装置である。ここで、この車両用バッテリ３は、充放電可能な二次電池であり、内燃機関により駆動される発電機により発電された電力を蓄えて走行用の電動モータに電力を供給する。

この車両用バッテリ冷却装置１は、バッテリケーシング１１と、ダクト部１２と、バッテリ冷却用ブロワ（バッテリ冷却用送風機）１３と、バッテリ温度センサ１４と、バッテリ冷却用電子制御装置（以下、「バッテリ冷却ＥＣＵ」という）１５とから構成される。

バッテリケーシング１１は、車両用バッテリ３を収納すると共に、車両用バッテリ３に供給する空気の通路を構成する。このバッテリケーシング１１の空気流れ下流側は、車室外に連通している。ダクト部１２は、バッテリケーシング１１の空気流れ上流側と車室内後方側上部に位置するリアパッケージトレイ（図示せず）にて開口する空気取込口１６とを連通し、空気取込口１６から車室内空気を車両用バッテリ３側、すなわちバッテリケーシング１１側に導いている。

バッテリ冷却用ブロワ１３は、バッテリケーシング１１とダクト部１２との結合部に配置されている。このバッテリ冷却用ブロワ１３は、ダクト部１２を介して空気取込口１６からバッテリケーシング１１に車室内空気を吸引している。さらに、バッテリ冷却用ブロワ１３は、バッテリケーシング１１に導入された車室内空気を車両用バッテリ３に吹き付けている。バッテリ温度センサ１４は、車両用バッテリ３の温度（以下、「バッテリ温度」という）Ｔｂを検出している。

バッテリ冷却ＥＣＵ（風量変更手段）１５は、バッテリ温度センサ１４からバッテリ温度Ｔｂを入力し、Ａ／Ｃ用ＥＣＵ２４から内気循環モードか外気導入モードかのモード情報を入力している。そして、バッテリ冷却ＥＣＵ１５は、入力された各種情報に基づき、バッテリ温度Ｔｂが所定温度（例えば、４０℃）以下となるように、バッテリ冷却用ブロワ１３のＯＮ／ＯＦＦ及びバッテリ冷却用ブロワ１３の風量レベル（以下、「ブロワレベル」という）を制御している。なお、ブロワレベルは、風量が最低のレベル１から風量が最高のレベル６までの６段階の変更が可能である。

（２）バッテリ冷却ＥＣＵ１５の処理動作
次に、バッテリ冷却ＥＣＵ１５の処理動作について説明する。バッテリ冷却ＥＣＵ１５は、上述したように、バッテリ冷却用ブロワ１３のＯＮ／ＯＦＦ切替処理と、バッテリ冷却用ブロワ１３のブロワレベルの切替処理を行っている。

（２．１）バッテリ冷却用ブロワ１３のＯＮ／ＯＦＦ切替処理
そこで、まずは、バッテリ冷却用ブロワ１３のＯＮ／ＯＦＦ切替処理について、図２のフローチャートを参照して説明する。図２は、バッテリ冷却用ブロワ１３のＯＮ／ＯＦＦ切替処理を示すフローチャートである。

図２に示すように、バッテリ温度センサ１４から入力されたバッテリ温度Ｔｂが所定閾値Ｔｂ＿ｔｈ（例えば、３２℃）以下であるか否かを判定する（ステップＳ１）。そして、バッテリ温度Ｔｂが所定閾値Ｔｂ＿ｔｈ以下である場合には（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、続いてバッテリ冷却用ブロワ１３が駆動中であるか否かを判定する（ステップＳ２）。そして、バッテリ冷却用ブロワ１３が駆動中（ＯＮ）である場合には（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、バッテリ冷却用ブロワ１３の駆動を停止（ＯＦＦ）する（ステップＳ３）。そして、処理を終了する。一方、バッテリ温度Ｔｂが所定閾値Ｔｂ＿ｔｈ以下であって、バッテリ冷却用ブロワ１３が停止中（ＯＦＦ）である場合には（ステップＳ２：Ｎｏ）、そのまま処理を終了する。

また、バッテリ温度Ｔｂが所定閾値Ｔｂ＿ｔｈより高い場合には（ステップＳ１：Ｎｏ）、続いてバッテリ冷却用ブロワ１３が駆動中であるか否かを判定する（ステップＳ４）。そして、バッテリ冷却用ブロワ１３が駆動中（ＯＮ）である場合には（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、そのまま処理を終了する。一方、バッテリ温度Ｔｂが所定閾値Ｔｂ＿ｔｈより大きく、バッテリ冷却用ブロワ１３が停止中（ＯＦＦ）には（ステップＳ４：Ｎｏ）、バッテリ冷却用ブロワ１３を駆動（ＯＮ）させる（ステップＳ５）。そして、処理を終了する。

つまり、バッテリ温度Ｔｂが所定閾値Ｔｂ＿ｔｈ以下の場合には、バッテリ冷却用ブロワ１３の駆動を停止させ、バッテリ温度Ｔｂが所定閾値Ｔｂ＿ｔｈより高い場合には、バッテリ冷却用ブロワ１３を駆動させる。

（２．２）バッテリ温度Ｔｂに基づくブロワレベル切替処理
次に、ブロワレベルの切替処理について説明する。ここで、ブロワレベルの切替処理は、バッテリ温度Ｔｂに基づくブロワレベル切替処理と内外気モードに基づくブロワレベル切替処理とがある。そこで、まずは、バッテリ温度Ｔｂに基づくブロワレベル切替処理について図３のフローチャートを参照して説明する。図３は、バッテリ温度Ｔｂに基づくブロワレベル切替処理を示すフローチャートである。

図３に示すように、まず、バッテリ冷却用ブロワ１３が駆動中（ＯＮ）であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。そして、バッテリ冷却用ブロワ１３が停止中（ＯＦＦ）の場合には（ステップＳ１１：Ｎｏ）、そのまま処理を終了する。一方、バッテリ冷却用ブロワ１３が駆動中（ＯＮ）の場合には（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、続いてバッテリ温度Ｔｂが現在のブロワレベルにおける所定温度範囲内（Ｔｂ＿ｍｉｎ（ｎ）≦Ｔｂ≦Ｔｂ＿ｍａｘ（ｎ））であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。ここで、ブロワレベルにおける所定温度範囲とは、ブロワレベル毎に設定されている温度範囲である。例えば、ブロワレベルが最低のレベル１の温度範囲は、３２℃〜３５℃などと設定されている。ここで、条件式中のｎはブロワレベルのレベル値を示し、Ｔｂ＿ｍｉｎ（ｎ）はレベルｎの最低温度を示し、Ｔｂ＿ｍａｘ（ｎ）はレベルｎの最高温度を示す。

そして、バッテリ温度Ｔｂが現在のブロワレベルの所定温度範囲内である場合には（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、現在のブロワレベルを維持したまま処理を終了する。一方、バッテリ温度Ｔｂが現在のブロワレベルの所定温度範囲内にない場合には（ステップＳ１２：Ｎｏ）、さらにバッテリ温度Ｔｂが現在のブロワレベルの温度範囲のうちの最低温度Ｔｂ＿ｍｉｎ（ｎ）より低いか否かを判定する（ステップＳ１３）。そして、バッテリ温度Ｔｂが現在のブロワレベルの当該最低温度Ｔｂ＿ｍｉｎ（ｎ）より低い場合には（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、ブロワレベルを１レベル下降させて、処理を終了する（ステップＳ１４）。つまり、車両用バッテリ３が十分に冷却されているので、ブロワレベルを下降する処理を行っている。

一方、バッテリ温度Ｔｂが現在のブロワレベルの当該最低温度Ｔｂ＿ｍｉｎ（ｎ）より小さくない場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）、すなわちバッテリ温度Ｔｂが現在のブロワレベルの温度範囲のうちの最高温度Ｔｂ＿ｍａｘ（ｎ）より高い場合には、さらにブロワレベルが最高のレベル６であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。そして、ブロワレベルが最高のレベル６でない場合には（ステップＳ１５：Ｎｏ）、ブロワレベルを１レベル上昇させて、処理を終了する（ステップＳ１６）。つまり、車両用バッテリ３の冷却が現在のブロワレベルでは不十分であるので、ブロワレベルを上昇させる処理を行っている。

一方、ブロワレベルが最高のレベル６である場合には（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、これ以上ブロワレベルを上昇することができないので、車両用バッテリ３の出力を低減する処理を行う（ステップＳ１７）。

（２．３）内外気モードに基づくブロワレベル切替処理
次に、内外気モードに基づくブロワレベル切替処理について図４〜図７を参照して説明する。図４は、内気循環モードと外気導入モードにおけるブロワレベルに対する車両用バッテリ３へ吹き付ける風量の関係を示す図である。図５は、内外気モードに基づくブロワレベル切替処理を示すフローチャートである。図６は、内気循環モードから外気導入モードに切替えられた場合にブロワレベルを変更するマップ１を示す図である。図７は、外気導入モードから内気循環モードに切替えられた場合にブロワレベルを変更するマップ２を示す図である。

まず、図４を参照して、内気循環モードと外気導入モードのそれぞれの場合におけるブロワレベルに対する車両用バッテリ３に吹き付ける風量（以下、「冷却風量」という）の関係について説明する。図４に示すように、内気循環モードにおいては、ブロワレベルが上昇するにつれて冷却風量が上昇している。また、外気導入モードにおいても同様に、ブロワレベルが上昇するにつれて冷却風量が上昇している。そして、内気循環モードと外気導入モードとを比較すると、例えば、内気循環モードのブロワレベル３と外気導入モードのブロワレベル１とが同程度の冷却風量となっている。また、例えば、内気循環モードのブロワレベル６と外気導入モードのブロワレベル４とが同程度の冷却風量となっている。これは、通風抵抗及びラム圧の影響により、ブロワレベルが同一であっても内気循環モードの冷却風量に比べて冷却風外気導入モードの冷却風量が大きくなるためである。

次に、図５を参照して内外気モードに基づくブロワレベル切替処理について説明する。まず、バッテリ冷却用ブロワ１３が駆動中（ＯＮ）であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。そして、バッテリ冷却用ブロワ１３が停止中（ＯＦＦ）の場合には（ステップＳ２１：Ｎｏ）、そのまま処理を終了する。一方、バッテリ冷却用ブロワ１３が駆動中（ＯＮ）の場合には（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、続いてＡ／Ｃ用ＥＣＵ２４から内気循環モードと外気導入モードとの何れかのモード情報が入力されたか否かを判定する（ステップＳ２２）。すなわち、Ａ／Ｃ用ＥＣＵ２４によりモード切替が行われたか否かを判定する。

そして、モード切替が行われていない場合には（ステップＳ２２：Ｎｏ）、そのまま処理を終了する。一方、モード切替が行われた場合には（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、さらに内気循環モードから外気導入モードに切替えられたか否かを判定する（ステップＳ２３）。そして、内気循環モードから外気導入モードに切替えられた場合には（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、マップ１に基づきブロワレベルを変更する処理を行い（ステップＳ２４）、処理を終了する。

ここで、マップ１について図６を参照して説明する。図６に示すように、内気循環モードから外気導入モードに切替えられた場合のブロワレベルを変更するマップ１は、内気循環モードにおけるブロワレベルがレベル３以上の場合には、外気導入モードに切替えられた場合であっても冷却風量が同一程度となるブロワレベルとしている。例えば、内気循環モードにおけるブロワレベルがレベル４の場合に、外気導入モードにおけるブロワレベルをレベル２などとする。また、内気循環モードにおけるブロワレベルがレベル２以下の場合には、外気導入モードに切替えられた場合に冷却風量が同一程度となるブロワレベルがないため、最低のレベル１としている。

一方、図５のフローチャートにおいて、外気導入モードから内気循環モードに切替えられた場合には（ステップＳ２３：Ｎｏ）、マップ２に基づきブロワレベルを変更する処理を行い（ステップＳ２５）、処理を終了する。

ここで、マップ２について図７を参照して説明する。図７に示すように、外気導入モードから内気循環モードに切替えられた場合のブロワレベルを変更するマップ２は、外気導入モードにおけるブロワレベルがレベル４以下の場合には、内気循環モードに切替えられた場合であっても冷却風量が同一程度となるブロワレベルとしている。例えば、外気導入モードにおけるブロワレベルがレベル３の場合に、内気循環モードにおけるブロワレベルをレベル５などとする。また、外気導入モードにおけるブロワレベルがレベル５以上の場合には、内気循環モードに切替えられた場合に冷却風量が同一程度となるブロワレベルがないため、最高低のレベル６としている。

このように、内外気モードの切替に伴い、冷却風量が同一程度となるブロワレベルを変更することにより、冷却風量の変化により発生する騒音変化を抑制することができる。その結果、乗員に対して不快感を与えることを抑制することができる。

（３）その他の実施形態
なお、上記実施形態においては、内気循環モードから外気導入モードに切替えられた場合のブロワレベルを変更するマップ１は、内気循環モードにおけるブロワレベルがレベル２以下の場合には、最低のレベル１としている。これに限られることなく、例えば、内気循環モードにおけるブロワレベルがレベル２以下の場合には、バッテリ冷却用ブロワ１３の駆動を停止するようにしてもよい。これにより、バッテリ冷却用ブロワ１３の駆動を停止することにより、騒音値の増加を確実に抑制することができる。

車両用バッテリ冷却装置１及び空調装置２の車両への搭載状態を示す模式図である。 バッテリ冷却用ブロワ１３のＯＮ／ＯＦＦ切替処理を示すフローチャートである。 バッテリ温度Ｔｂに基づくブロワレベル切替処理を示すフローチャートである。 内気循環モードと外気導入モードにおけるブロワレベルに対する車両用バッテリ３へ吹き付ける風量の関係を示す図である。 内外気モードに基づくブロワレベル切替処理を示すフローチャートである。 内気循環モードから外気導入モードに切替えられた場合にブロワレベルを変更するマップ１を示す図である。 外気導入モードから内気循環モードに切替えられた場合にブロワレベルを変更するマップ２を示す図である。

符号の説明

１：車両用バッテリ冷却装置、 ２：空調装置、 ３：車両用バッテリ、 ２１：空調装置用ブロワ、 ２２：凝縮器、 ２３：内外気切替ドア、 ２４：Ａ／Ｃ用ＥＣＵ、 １１：バッテリケーシング、 １２：ダクト部、 １３：バッテリ冷却用ブロワ（バッテリ冷却用送風機）、 １４：バッテリ温度センサ、 １５：バッテリ冷却ＥＣＵ（風量変更手段）

Claims (2)

1. 車室内から空気を吸引して車室内に吹き出す内気循環モードと車室外から空気を吸引して車室内に吹き出す外気導入モードとを切替えることができる空調装置を備える車両に適用され、
   車室内から吸引された空気を車両用バッテリに吹き付けるバッテリ冷却用送風機を備え当該車両用バッテリを冷却する車両用バッテリ冷却装置において、
   前記空調装置の前記内気循環モードと前記外気導入モードとが切替えられた場合に前記バッテリ冷却用送風機の風量を変化させる風量変更手段を備え、
   前記風量変更手段は、前記バッテリ冷却用送風機の風量が最低状態の際に前記内気循環モードから前記外気導入モードに切替えられた場合に、前記バッテリ冷却用送風機の駆動を停止することを特徴とする車両用バッテリ冷却装置。
2. 前記バッテリ冷却用送風機は、車両後席側に配置され、
   前記空調装置は、車両前席側に配置された空調装置であることを特徴とする請求項１に記載の車両用バッテリ冷却装置。

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