JP5565234B2 - 車両のバッテリ排気装置 - Google Patents
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Description
前記高電圧バッテリは、衝撃や異物侵入からの保護、ドライバによる高電圧部品への接触防止の観点から、金属などで作られた筐体(以下、バッテリケースと称する)に収められているのが一般的である。また、前記高電圧バッテリは、充放電により発熱し、性能や寿命が低下する恐れがある。そのため、特開平11−195437号公報に開示されているように、バッテリ温度上昇時には車室内の空気を冷却ファンによりバッテリケース内に導入し、バッテリを冷却するという手段や、特開平7−73906号公報に開示されているように、車室の温度を調整するためのエアコンの冷却風を、ダクトにより直接バッテリケースに導入し、バッテリを冷却する手法などが考案されている。
一方で、前記高電圧バッテリは、車両の衝突などによるバッテリセルの内部短絡や、過充電などの異常が発生した場合、有害なガス(ニッケル水素電池の場合には水素ガス、リチウムイオン電池の場合には一酸化炭素ガスなど)を放出する可能性があり、この有害なガスの車室内への侵入を防ぐため、前記冷却ファンはバッテリの周囲空間の気体を車外に排出する送風機としての機能も兼ねていることが多い(特開2004−312920号公報など)。
しかし、このファンをバッテリの冷却や排気が不要な状態でも駆動し続けることは、電力消費量の増加やファン寿命の低下を招くため、特にプラグインハイブリッド車両や電気自動車両などにとっては、バッテリに蓄えられた電力のみでの走行可能距離が低下してしまうため、好ましくない。そのため、ファンの駆動は必要最低限のみ行い、かつ有害ガスの発生を検出した場合には、確実かつ速やかにガスの排気を行う技術が求められる。
(1).特許第3864538号公報等に開示されているように、ガスを発生する可能性のある電池異常状態を検出する電池異常監視手段を備え、電池異常を検出した場合にのみ排気ファンを駆動する方法、
(2).特開平6−217412号公報に開示されているように、バッテリを構成する1つの電池の電圧が水素ガス発生電圧以上になると、換気ファンが駆動し、車室内の空気を車外へ換気する方法、
(3).特開2007−320426号公報に開示されているように、衝突時においても、適正にガスを車室外へ放出させることが可能なバッテリ排気構造および排気管のレイアウト、
(4).特開2004−312920号公報に開示されているように、ガス発生を検出した場合、外気導入弁を開けてから換気ファンを駆動することで、ガスの排気効率を向上させる方法など、
様々な手段が提案されている。
まず、前記(1)の技術(特許文献3)と(2)の技術(特許文献4)に関しては、電圧センサや温度センサによる測定値を基にバッテリの異常を判定しているため、バッテリが危険な状態に陥るまで排気ファンが駆動せず、可能な限り速やかなガス排出が求められる衝突時においては、最適な手法とは言い難い。
前記(3)の技術(特許文献5)に関しては、衝突時においてもガス排出経路を確保することを目的としており、上述した問題点の解決にはならない。
また、前記(4)の技術(特許文献6)に関しては、ニッケル水素バッテリにおける水素ガスの排出を想定しているため、車室内へのガスの侵入を防ぐことよりはガス排出効率を向上させることに主眼を置いている。しかし、リチウムイオンバッテリにおいて人体への毒性が非常に強いCOガスが発生した場合、ある程度のガスが車室内に侵入してしまうことを許容する前記(4)の技術は最適な手法とは言い難い。
さらに、衝突時においては、排気ファンや外気導入弁などの電源系統および駆動回路に断線などの異常が起こる可能性が高いことが予想されるが、前述した(1)、(2)、(4)の手法では、そのような場合でもガス排気のための装置が作動できるように配慮がなされた構成になっていない。
それに加え、排気ファンを停止する条件についても特に考慮されていないため、ガスが発生している危険な状態でも、ドライバがイグニッションスイッチをオフ操作した場合には排気機能が停止してしまったり、また外部充電中にガスが発生した場合には排気ファンの駆動が継続されず、その後ドライバが車両に乗り込んだ際にガスを吸ってしまう可能性があるなど、未だ改善の余地がある。
前記高電圧バッテリ5が発生するガスを車外へ排気するバッテリ排気装置12は、高電圧バッテリ5が納められたバッテリケース3内のケース空間4を、冷却風の送風経路13を通して車室2に連通し、冷却風の排出経路14を通して車外に連通している。冷却風の送風経路13上には、車室2内の空気をケース空間4に導入する導入弁15が設置されている。バッテリケース3のケース空間4は、導入弁15を開くことで車室2内と空間的に接続され、導入弁15を閉じることで車室2内と空間的に切り離される。冷却風の排出経路14上には、排気ファン16が設置されている。バッテリケース3のケース空間4のガスは、排気ファン16を駆動することで車外に排気される。
前記制御手段17は、第1のリレー18を有している。第1のリレー18は、図2に示すように、リレースイッチ19の一端が排気ファン16に接続され、リレースイッチ19の他端がイグニッションスイッチのオン・オフ状態とは無関係に常時電源電圧が供給される電源ライン20に接続され、リレーコイル21が制御手段17に接続されている。電源ライン20は、低電圧バッテリ10から電力を供給される。また、リレー18は、通常はリレースイッチ19が閉状態で、リレーコイル21に通電した時にリレースイッチ19が開状態となる、b接点である。制御手段17は、トランジスタ22によりリレーコイル21に制御電圧を印加・停止する。リレー18は、制御手段17のトランジスタ22からリレーコイル21に制御電圧が印加されない時(非通電時)にはリレースイッチ19が閉状態となり、排気ファン16ヘ電源電圧が供給され、排気ファン16が作動する。
車両1のバッテリ排気装置12は、制御プログラムがスタートすると(S100)、導入弁15および排気ファン16の制御状態が強制排気モード実施中であるか否かを判定する(S101)。ここで、強制排気モードとは、導入弁15を閉じ、排気ファン16を最大出力で駆動し続け、かつ警告灯を表示してドライバに異常を知らせる車両状態である。この判断(S101)において、強制排気モード中であれば、(S105)に移行し、強制排気モード中でなければ、(S102)に移行する。
前記判断(S101)において、強制排気モード実施中でなく、NOの場合は、衝突センサ23からの衝突信号の検出有無を判定する(S102)。この判断(S102)において、衝突信号が検出されて、YESの場合は、導入弁15および排気ファン16の制御状態を強制排気モードに設定して強制排気モードを開始し(S104)、その後、(S105)に移行する。
前記判断(S102)において、衝突信号が検出されず、NOの場合は、電池制御装置6からの情報を基に高電圧バッテリ5に異常があるか否かを判定する(S103)。ここで、高電圧バッテリ5に異常がある場合とは、過充電もしくは内部短絡などの、有害なガスが発生する兆候となる現象が検出された場合であり、過電圧や、バッテリセル間での電圧のバラつきが大きい状態などが挙げられる。
前記判断(S103)において、高電圧バッテリ5に異常があり、YESの場合は、導入弁15および排気ファン16の制御状態を強制排気モードに設定して強制排気モードを開始し(S104)、その後、(S105)に移行する。判断(S103)において、高電圧バッテリ5に異常がなく、NOの場合は、今回の処理を終了し、スタート(S100)にリターンする(S108)。
前記判断(S105)において、衝突信号もしくは高電圧バッテリ5の異常のどちらか一方でも検出されて正常状態に復帰されていず、NOの場合は、今回の処理を終了し、スタート(S100)にリターンする(S108)。
前記判断(S105)において、衝突信号および高電圧バッテリ5の異常が検出されずに正常状態に復帰され、YESの場合は、正常状態に復帰した後に所定時間が経過したか否かを判断する(S106)。
この判断(S106)において、所定時間が経過していず、NOの場合は、導入弁15および排気ファン16の強制排気モードを保持した状態で、今回の処理を終了し、スタート(S100)にリターンする(S108)。この判断(S105)において、所定時間が経過して、YESの場合は、導入弁15および排気ファン16の強制排気モードを終了し(S107)、その後、今回の処理を終了し、スタート(S100)にリターンする(S108)。
また、車両1のバッテリ排気装置12は、第1のリレー18を有し、制御手段17からの制御電圧がリレー18のリレーコイル21に印加されない時に、リレースイッチ19が閉状態となって排気ファン16ヘ電源電圧が供給され、排気ファン16が作動するので、車両1の衝突により制御手段17からの制御信号線が断線もしくは地絡しても、高電圧バッテリ5が発生するガスを車外へ排気することができる。
さらに、この車両1のバッテリ排気装置12は、リレースイッチ19の他端はイグニッションスイッチの状態とは無関係に常時電源電圧が供給される電源ライン20に接続されているので、イグニッションスイッチがオフされても、排気ファン16ヘ電源電圧を供給することができ、高電圧バッテリ5が発生するガスを車外へ排気することができる。
また、この車両1のバッテリ排気装置12は、バッテリケース3内のケース空間4を車室2に連通する冷却風の送風経路13上に導入弁15を設置しているので、車室2とバッテリケース3を空間的に切り離すことができ、車両1の衝突時に高電圧バッテリ5の内部短絡で生じる有害なガスの車室2内への侵入を防止することができる。
また、外部充電中であっても、高電圧バッテリ5が発生するガスを車外に排気することができる。
実施例2の車両1のバッテリ排気装置12は、衝突センサ23により衝突が検出された時には衝突センサ23からの検出信号でリレーコイル26が通電され、リレースイッチ25が閉状態となって排気ファン16ヘ電源電圧が供給され、排気ファン16が作動する。この場合、第2のリレー24は、衝突センサ23により衝突が検出されている状態では常に駆動されるように回路設計される。また、実施例2のバッテリ排気装置12による制御は、図3に示す実施例1のフローチャートと同様になるので、説明は省略する。
このように、この車両1のバッテリ排気装置12は、第1のリレー18と並列な第2のリレー24を有し、衝突センサ23からの検出信号でリレー24のリレーコイル26が通電された時に、リレースイッチ25が閉状態となって排気ファン16ヘ電源電圧が供給され、排気ファン16が作動するので、車両1の衝突による断線に対して冗長性を高めることができ、これにより、確実に高電圧バッテリ5が発生するガスを車外へ排気することができる。
また、この車両1のバッテリ排気装置12は、リレースイッチ25の他端はイグニッションスイッチの状態とは無関係に常時電源電圧が供給される電源ライン20に接続されているので、イグニッションスイッチがオフされても、排気ファン16ヘ電源電圧を供給することができ、高電圧バッテリ5が発生するガスを車外へ排気することができる。
また、外部充電中であっても、高電圧バッテリ5が発生するガスを車外に排気することができる。
変形例1の車両1のバッテリ排気装置12は、第1のリレー18のリレースイッチ19の一端が排気ファン16に接続され、リレースイッチ19の他端がイグニッションスイッチのオン・オフ状態とは無関係に常時電源電圧が供給される電源ライン20に接続され、リレーコイル21が電池制御装置6に接続されている。電源ライン20は、低電圧バッテリ10から電力を供給される。また、リレー18は、リレーコイル21に通電した時にリレースイッチ19が開状態となる、b接点である。
電池制御装置6は、内部のトランジスタ22によりリレーコイル21に制御電圧を印加・停止する。リレー18は、電池制御装置6のトランジスタ22からリレーコイル21に制御電圧が印加されない時(非通電時)には、リレースイッチ19が閉状態となり、排気ファン16ヘ電源電圧が供給され、排気ファン16が作動する。
このバッテリ排気装置12は、電池制御装置6に衝突センサ23を接続している。電池制御装置6は、衝突センサ23が車両1の衝突を検出した時には、リレーコイル21への制御電圧の印加を停止してリレースイッチ19を閉状態にし、排気ファン16を作動させる。また、リレー18は、車両1の衝突によりリレーコイル21側とトランジスタ22との間が断線もしくは地絡した場合に、リレーコイル21は電圧が印加されなくなるため、リレースイッチ19は閉状態となり、排気ファン16が駆動される。また、変形例1のバッテリ排気装置12による制御は、図3に示す実施例1のフローチャートと同様になるので、説明は省略する。
この変形例1のバッテリ排気装置12は、電池制御装置6によって衝突センサ23の検出信号に基づき導入弁15および排気ファン16の駆動を制御することで、前述実施例1と同様の効果を奏することができ、さらに、制御手段17の省略で構造を簡単にすることができる。
変形例2の車両1のバッテリ排気装置12は、図6に示すように、バッテリケース3内のケース空間4に連通する送風経路13を、車両1の空調装置27の冷却風若しくは温風の吹出口28に接続したものである。その他の構成は、実施例1と同様である。また、変形例2のバッテリ排気装置12による制御は、図3に示す実施例1のフローチャートと同様になるので、説明は省略する。
この変形例2のバッテリ排気装置12は、制御手段17によって衝突センサ23の検出信号に基づき導入弁15および排気ファン16の駆動を制御することで、前述実施例1と同様の効果を奏することができ、さらに、空調装置27の冷却風若しくは温風により高電圧バッテリ5の温度を発電効率の良い温度に保つことができる。
変形例3の車両1のバッテリ排気装置12は、冷却風の送風経路13上の導入弁15を設置しない構成としたものである。この場合、排気ファン16を設置する場所は、冷却風の送風経路13もしくは冷却風の排出経路14上のどちらでもよい。また、変形例3のバッテリ排気装置12による制御は、図3に示す実施例1のフローチャートと同様になるので、説明は省略する。ただし、強制排気モードで駆動するものは、排気ファン16のみとなる。
この変形例3のバッテリ排気装置12は、制御手段17によって衝突センサ23の検出信号に基づき排気ファン16の駆動を制御することで、前述実施例1と同様の効果を奏することができ、さらに、導入弁15の省略で構造を簡単にすることができる。
2 車室
3 バッテリケース
4 ケース空間
5 高電圧バッテリ
6 電池制御装置
9 モータ
10 低電圧バッテリ
12 バッテリ排気装置
13 送風経路
14 排出経路
15 導入弁
16 排気ファン
17 制御手段
18 第1のリレー
19 リレースイッチ
20 電源ライン
21 リレーコイル
22 トランジスタ
23 衝突センサ
Claims (3)
- 車輪を駆動するモータと、
前記モータに電力を供給する高電圧バッテリと、
電圧の供給によって作動し、前記高電圧バッテリが発生するガスを車外へ排気する排気ファンと、
前記排気ファンの作動を制御する制御手段とを備える車両のバッテリ排気装置において、
前記制御手段からの制御電圧が印加されている場合に、前記排気ファンへの電圧の供給を遮断し、前記制御手段からの制御電圧が印加されていない場合に、前記排気ファンへ電圧を供給することが可能な第1のリレーを有し、
車両の衝突が発生したら、前記第1のリレーへの前記制御電圧の印加が停止されることを特徴とする車両のバッテリ排気装置。 - 前記第1のリレーは、リレースイッチを含み、
前記リレースイッチの一端は、前記排気ファンに接続され、リレースイッチの他端は、常時電圧を供給する電源ラインに接続されることを特徴とする請求項1に記載の車両のバッテリ排気装置。 - 車両の衝突を検出する衝突検出手段と、
前記衝突検出手段によって車両の衝突が検出された場合に、前記排気ファンへ電圧を供給することが可能な第2のリレーとを有することを特徴とする請求項1または2に記載の車両のバッテリ排気装置。
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