JP5743024B2

JP5743024B2 - バッテリ温度調節装置

Info

Publication number: JP5743024B2
Application number: JP2014506158A
Authority: JP
Inventors: 一真玉井; 力曽我; 土岐　吉正; 吉正土岐
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2012-03-19
Filing date: 2013-03-12
Publication date: 2015-07-01
Anticipated expiration: 2033-03-12
Also published as: CN104203633B; EP2830146B1; JPWO2013141090A1; CN104203633A; US20150079433A1; EP2830146A1; EP2830146A4; WO2013141090A1; US9991568B2

Description

本発明は、バッテリの温度を調節するバッテリ温度調節装置に関する。

二次電池としてのバッテリの充放電効率や劣化速度はバッテリの温度状態に依存する。例えば特許文献１には、バッテリ全体の温度を適切に調節することができるバッテリ温度調節装置が開示されている。具体的には、温度調節装置は、バッテリが通常の充放電時には、その充放電時の使用推奨温度の範囲内、例えば１０℃から５０℃の温度範囲内に、バッテリの温度を調節する。また、温度調節装置は、バッテリが急速充電前の放電時には、急速充電時の使用推奨温度の範囲内、例えば１０℃から３０℃の温度範囲にバッテリの温度を調節する。

特開２０１０−２６２８７９号公報

ところで、例えばバッテリを搭載した電動車両の走行中といったように、バッテリに電力を供給する外部電源が無いようなシーンでは、この温度調節装置はバッテリから供給される電力によって作動することとなる。したがって、バッテリ温度調節装置を利用することでバッテリの性能低下や劣化を抑制することができるものの、バッテリの電力が消費されて、電動車両の航続可能距離の低下を招来するという問題がある。

本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、バッテリの性能低下や劣化を抑制しつつも併せて電動車両の航続可能距離の低下を抑制することにある。

係る課題を解決するために、本発明は、バッテリ温度調節装置を提供する。このバッテリ温度調節装置において、制御部は、バッテリの温度に基づいて、当該バッテリの温度が所定の温度範囲に収まるように温度調節部の作動を制御する。この場合、制御部は、バッテリに電力を供給する外部電源があるか否かに応じて温度調節部の作動条件又は作動状態を変更する。

本発明によれば、温度調節部の作動条件又は作動状態を変更することで、当該温度調節部の作動頻度又は消費電力をコントロールすることができる。そのため、バッテリに電力を供給する外部電源がないようなシーンであれば、係るコントロールを通じて、バッテリの温度調節を行いつつバッテリから消費される電力を抑制することができる。これにより、バッテリの性能低下や劣化を抑制しつつも併せて電動車両の航続可能距離の低下を抑制することができる。

電動車両の要部を模式的に示す説明図第１の実施形態に係るバッテリの冷却制御に関する一連の手順を示すフローチャート航続可能距離とバッテリ温度との関係を模式的に示す説明図第３の実施形態に係るバッテリの冷却制御に関する一連の手順を示すフローチャート航続可能距離とバッテリ温度との関係を模式的に示す説明図バッテリの充電時間とバッテリ温度との関係を模式的に示す説明図第４の実施形態に係るバッテリの冷却制御に関する一連の手順を示すフローチャート

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る電動車両１の要部を模式的に示す説明図である。この電動車両１は、駆動源であるモータ（図示せず）を備え、当該モータは車両前方のモータルーム（Ｍ／Ｒ）に搭載されている。また、電動車両１において、モータや各種の電装品（電気補機）に電力を供給するバッテリ５は室内空間の床下に搭載されている。そして、電動車両１は、外部電源から供給される電力をバッテリ５に充電するための充電ポート６，７を備えている。

第１の充電ポート６は、外部電源の一形態としての急速充電器と接続可能な充電ポートである。急速充電器は、電動車両１のバッテリ充電用のインフラとして整備された設備の一つであり、例えば、２００ボルトの３相交流を入力として最大出力５０ｋＷの直流電力を出力する程度の性能を備えている。第１の充電ポート６を介して急速充電器と電動車両１とを接続することにより、急速充電器から出力される電力が電動車両１側へと供給されて、これにより、バッテリ１０を充電することができる。この急速充電器を用いた充電形態は急速充電と呼ばれ、後述の充電ケーブルを用いた充電形態である普通充電と比較して、単位時間あたりの供給電力量が大きいというメリットを有している。

一方、第２の充電ポート７は、外部電源の一形態としての商用電源（図示せず）に接続される充電ケーブルに接続可能な充電ポートである。商用電源はプラグを接続するための差し込み口を備えており、充電ケーブルはその差し込み口に接続されて使用される。第２の充電ポート７を介して充電ケーブルと電動車両１とを接続することにより、充電ケーブルから出力される電力が電動車両１側へと供給されて、これにより、バッテリ１０を充電することができる。

また、電動車両１は、車室内の温度等を制御する車両用空調装置１０として例えばヒートポンプ式の空調装置を備えている。この車両用空調装置１０は、送風ユニット１１と、空調ユニット２０とを主体に構成されている。この車両用空調装置１０は、外部電源又はバッテリ５から供給される電力によって作動する。

送風ユニット１１は、車室内の空気（内気）又は車室外の空気（外気）を取り込んで、これを車室内に供給するユニットであり、空気を送風する送風ダクトを備える。この送風ダクトの上流側にはインテーク部１２が設けられており、インテーク部１２はインテークドア１３を備えている。インテークドア１３は、内気導入口及び外気導入口の一方を閉塞する可動式のドアであり、このインテークドア１３により、車室内に供給する空気を内気及び外気の一方から選択することができる。また、送風ダクトには、ブロア１４が設けられており、このブロア１４を作動させることにより、インテーク部１２から取り込まれた空気が送風ダクトの内部を流れ、下流側（車室内）へと送り出される。この場合、下流側へと送り出される空気（内気又は外気）は、後述する第１の内部熱交換器２２又は第２の内部熱交換器２４を通過し、その後、吹出口（図示せず）から車室内へと供給される。

空調ユニット２０は、コンプレッサ２１と、第１の内部熱交換器２２と、外部熱交換器２３と、第２の内部熱交換器２４と、第１の膨張弁２５と、第２の膨張弁２６とを主体に構成されている。空調ユニット２０を構成するこれらの要素は、冷媒が循環する閉ループの冷媒流路（以下「メイン冷媒流路」という）Ｃｍにそれぞれ設けられている。メイン冷媒流路Ｃｍにより、冷媒は、コンプレッサ２１から、第１の内部熱交換器２２、外部熱交換器２３、第２の内部熱交換器２４の順番でこれらを経由して、再度コンプレッサ２１へと戻る。また、このメイン冷媒流路Ｃｍにおいて、第１の内部熱交換器２２と外部熱交換器２３との間には、第１の膨張弁２５が設けられており、外部熱交換器２３と第２の内部熱交換器２４との間には、第２の膨張弁２６が設けられている。

運転モードが暖房モードの場合、コンプレッサ２１によって圧縮されて高温・高圧の状態の冷媒は、第１の内部熱交換器２２に供給される。第１の内部熱交換器２２はブロア１４によって送風される空気と冷媒との間で熱交換を行い、これにより、冷媒の熱が空気に放熱される。第１の内部熱交換器２２を通過した冷媒は、第１の膨張弁２５によって膨張され、低温・低圧の状態へ遷移した後、外部熱交換器２３に供給される。この際、冷媒は外気よりも低温となっており、外部熱交換器２３は外気と冷媒との間で熱交換を行い、これにより、外気の熱が冷媒に吸熱される。その後、冷媒はコンプレッサ２１に回帰する。

なお、第２の膨張弁２６は、冷媒の通過領域である絞り（弁開度）が調整可能となっており、この暖房モードでは、開放されて膨張作用を有しない。また、バイパス回路（図中破線）を設けて、第２の膨張弁２６及び第２の内部熱交換器２４を迂回させてもよい。

一方、運転モードが冷房モードの場合、コンプレッサ２１によって圧縮されて高温・高圧の状態の冷媒は、外部熱交換器２３に供給される。外部熱交換器２３は外気と冷媒との間で熱交換を行い、これにより、冷媒の熱が外気に放熱される。外部熱交換器２３を通過した冷媒は、第２の膨張弁２６によって膨張され、低温・低圧状態へと遷移した後、第２の内部熱交換器２４に供給される。第２の内部熱交換器２４は、ブロア１４によって送風される空気と冷媒との間で熱交換を行い、これにより、空気の熱が冷媒に吸熱される。

なお、第１の膨張弁２５も、冷媒の通過領域である絞り（弁開度）が調整可能となっており、この冷房モードでは、開放されて膨張作用を有しない。また、バイパス回路（図中破線）を設けて、第１の内部熱交換器２２及び第１の膨張弁２５で熱交換を行わないようにしてもよい。

ここで、本実施形態の特徴の一つとして、この車両用空調装置１０は、冷却又は加熱によりバッテリ５の温度調節を行う温度調節部としての機能も備えている。具体的には、空調ユニット２０は、バッテリ熱交換器２９をさらに有している。バッテリ熱交換器２９は、冷媒供給用及び冷媒排出用のサブ冷媒流路Ｃｓにそれぞれ接続されており、冷媒とバッテリ５との間で熱交換を行う。冷媒供給用のサブ冷媒流路Ｃｓの他方の端部は、メイン冷媒流路Ｃｍにおける外部熱交換器２３と第２の膨張弁２６との間に接続しており、冷媒排出用のサブ冷媒流路Ｃｓの他方の端部は、メイン冷媒流路Ｃｍにおける第２の内部熱交換器２４とコンプレッサ２１との間に接続している。これにより、外部熱交換器２３からコンプレッサ２１へと至る冷媒の一部又は全部がバッテリ熱交換器２９に経由することとなる。

冷媒供給用のサブ冷媒流路Ｃｓには、すなわち、冷媒経路においてバッテリ熱交換器２９よりも上流側には、第３の膨張弁３０が配置されている。この第３の膨張弁３０は、第１及び第２の膨張弁２５，２６と同様に、冷媒の通過領域である絞り（弁開度）が調整可能に構成されている。この第３の膨張弁３０は、前述の冷房モードにおいて、絞りの状態が調整され、通過する冷媒を絞り膨張する。これにより、冷媒供給用のサブ冷媒流路Ｃｓへと供給された冷媒は、第３の膨張弁３０によって膨張され、低温・低圧状態へと遷移する。その後、冷媒はバッテリ熱交換器２９に供給され、このバッテリ熱交換器２９は、周囲の空気と冷媒との間で熱交換を行う。

バッテリ熱交換器２９の周囲には、ブロア３１が設けられている。また、バッテリ熱交換器２９の周囲には、外部電源又はバッテリ５から供給される電力で作動するヒータ３２（例えばＰＣＴヒータ）が設けられており、このヒータ３２は、バッテリ５の温度調節を行う温度調節部の一部として機能する。ブロア３１より送り出された空気は、バッテリ熱交換器２９やヒータ３２を通過した後に、バッテリ５へと到達する。すなわち、バッテリ５へと到達した空気は、バッテリ熱交換器２０又はヒータ３２によって必要な冷却や加熱がなされており、これにより、バッテリ５の冷却や加熱を行うことが可能となる。

もっとも、車両用空調装置１０は、前述したバイパス回路等を利用することで、車室内の空調とは独立した状態でバッテリ５の温度調節を行ってもよい。

制御ユニット４０は、電動車両１を統合的に制御する機能を担っている（制御部）。制御ユニット４０としては、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェースを主体に構成されるマイクロコンピュータを用いることができる。制御ユニット４０は、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従い、各種の演算を行う。そして、制御ユニット４０は、この演算によって算出された制御量に応じた制御信号を各種のアクチュエータに対して出力する。

本実施形態との関係において、制御ユニット４０は、バッテリ５の温度（以下「バッテリ温度」という）が所定の温度範囲に収まるように車両用空調装置１０の作動を制御する。具体的には、制御ユニット４０は、バッテリ温度が作動開始温度へと到達することで、車両用空調装置１０又はヒータ３２の作動を開始し、これにより、バッテリ５の冷却又は加熱を開始する。そして、制御ユニット４０は、バッテリ温度が作動停止温度へと到達することで、車両用空調装置１０又はヒータ３２の作動を停止し、これにより、バッテリ５の冷却又は加熱を終了する。なお、制御ユニット４０は、バッテリ５の温度状態に応じて、冷却と加熱とを適宜適用するものであるが、本実施形態では、バッテリ５の温度が高温となるシーンを想定し、バッテリ５の冷却制御について説明を行う。

制御ユニット４０には、係る制御を行うため、センサ信号を含む各種の入力信号が入力されている。バッテリ温度センサ４２は、バッテリ５の周囲の空気の温度を通じて、バッテリ温度を検出する検出部である。また、制御ユニット４０は、充電ポート６，７に対して外部電源が接続されているのか否か、さらには、それが急速充電器であるかそれとも充電ケーブルであるのかを判断することもできる。また、制御ユニット４０は、バッテリ５の充電中であるのか否かを判断することができる。

図２は、本実施形態に係るバッテリ５の冷却制御に関する一連の手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、制御ユニット４０によって実行される。

まず、ステップ１０（Ｓ１０）において、制御ユニット４０は、電動車両１（具体的には充電ポート６，７）に外部電源が接続されているか否かを判断する。このステップ１０の判断を通じて、バッテリに電力を供給する外部電源があるか否かが判断されることになる。ステップ１０において肯定判定された場合、すなわち、外部電源が接続されている場合には、ステップ１１（Ｓ１１）に進む。一方、ステップ１０において否定判定された場合、すなわち、外部電源が接続されていない場合には、後述するステップ２３（Ｓ２３）に進む。

ステップ１１において、制御ユニット４０は、バッテリ５の充電中であるか否かを判断する。このステップ１１において否定判定された場合、すなわち、満充電及びその他の理由によりバッテリ５の充電を停止している場合には、ステップ１２（Ｓ１２）に進む。一方、ステップ１１において肯定判定された場合、すなわち、バッテリ５の充電中である場合には、後述するステップ１６（Ｓ１６）に進む。

ステップ１２において、制御ユニット４０は、バッテリ温度Ｔｂが、第４の冷却開始温度Ｔｏｎ４以上であるか否かを判断する。この冷却開始温度は、バッテリ５の冷却に関する車両用空調装置１０の作動開始を判断する温度であり、本実施形態では、外部電源とバッテリ５との間の状態に基づいて、第１から第４までの異なる４つの冷却開始温度Ｔｏｎ１〜Ｔｏｎ２が予め設定されている。本ステップに設けられる第４の冷却開始温度Ｔｏｎ４は、第１の冷却開始温度Ｔｏｎ１よりも低く、かつ、第３の冷却開始温度Ｔｏｎ３及び第２の冷却開始温度Ｔｏｎ２よりも低い温度となる関係を有している。

このステップ１２において肯定判定された場合、バッテリ温度Ｔｂが第４の冷却開始温度Ｔｏｎ４以上である場合には、ステップ１３（Ｓ１３）に進む。一方、ステップ１２において否定判定された場合、すなわち、バッテリ温度Ｔｂが第４の冷却開始温度Ｔｏｎ４よりも小さい場合には、ステップ１０の処理に戻る。

ステップ１３において、制御ユニット４０は、車両用空調装置１０の作動を開始してバッテリ５の冷却を開始する（冷却オン）。

ステップ１４（Ｓ１４）において、制御ユニット４０は、バッテリ温度Ｔｂが第４の冷却停止温度Ｔｏｆｆ４以下であるか否かを判断する。冷却停止温度は、バッテリ５の冷却に関する車両用空調装置１０の作動停止を判断する温度であり、第１から第４の冷却開始温度Ｔｏｎ１〜Ｔｏｎ４と対応して、第１から第４までの４つの冷却停止温度Ｔｏｆｆ１〜Ｔｏｆｆ４が予め設定されている。本ステップに設けられる第４の冷却停止温度Ｔｏｆｆ４は、前述の第４の冷却開始温度Ｔｏｎ４未満の温度として、無負荷状態のバッテリ５にとって安全上及び劣化上において問題のない程度の温度が設定されている。また、本実施形態において、この第４の冷却停止温度Ｔｏｆｆ４は、第１の冷却停止温度Ｔｏｆｆ１から第３の冷却停止温度Ｔｏｆｆ３と同じ値となるように設定されている。

このステップ１４において肯定判定された場合、バッテリ温度Ｔｂが第４の冷却停止温度Ｔｏｆｆ４以下の場合には、ステップ１５（Ｓ１５）に進む。一方、ステップ１４において否定判定された場合、すなわち、バッテリ温度Ｔｂが第４の冷却停止温度Ｔｏｆｆ４よりも大きい場合には、再度ステップ１４の処理に戻る。

そして、ステップ１５において、車両用空調装置１０の作動を停止してバッテリ５の冷却を終了する（冷却オフ）。

一方、ステップ１６において、制御ユニット４０は、バッテリ５に対する充電形態が急速充電であるか否かを判断する。このステップ１６において肯定判定された場合、すなわち、急速充電である場合には、ステップ１７（Ｓ１７）に進む。ステップ１６において否定判定された場合、すなわち、普通充電である場合には、ステップ２０（Ｓ２０）に進む。

ステップ１７において、制御ユニット４０は、バッテリ温度Ｔｂが、第３の冷却開始温度Ｔｏｎ３以上であるか否かを判断する。本ステップに設けられる第３の冷却開始温度Ｔｏｎ３は、第１の冷却開始温度Ｔｏｎ１よりも低いとともに、第４の冷却開始温度Ｔｏｎ３よりも高くかつ第２の冷却開始温度Ｔｏｎ２よりも低い温度となる関係を有している。

このステップ１７において肯定判定された場合、バッテリ温度Ｔｂが第３の冷却開始温度Ｔｏｎ３以上である場合には、ステップ１８（Ｓ１８）に進む。一方、ステップ１７において否定判定された場合、すなわち、バッテリ温度Ｔｂが第３の冷却開始温度Ｔｏｎ３よりも小さい場合には、ステップ１０の処理に戻る。

ステップ１８において、制御ユニット４０は、車両用空調装置１０の作動を開始してバッテリ５の冷却を開始する（冷却オン）。

ステップ１９（Ｓ１９）において、制御ユニット４０は、バッテリ温度Ｔｂが第３の冷却停止温度Ｔｏｆｆ３以下であるか否かを判断する。本ステップに設けられる第３の冷却停止温度Ｔｏｆｆ３は、前述の第３の冷却開始温度Ｔｏｎ３未満の温度として、無負荷状態のバッテリ５にとって安全上及び劣化上において問題のない程度の温度が設定されている。また、本実施形態において、この第３の冷却停止温度Ｔｏｆｆ３は、第１の冷却停止温度Ｔｏｆｆ１、第２の冷却停止温度Ｔｏｆｆ２及び第４の冷却停止温度Ｔｏｆｆ４と同じ値となるように設定されている。

このステップ１９において肯定判定された場合、バッテリ温度Ｔｂが第３の冷却停止温度Ｔｏｆｆ３以下の場合には、前述のステップ１５に進む。一方、ステップ１９において、否定判定された場合、すなわち、バッテリ温度Ｔｂが第３の冷却停止温度Ｔｏｆｆ３よりも大きい場合には、再度ステップ１９の処理に戻る。

ステップ２０において、制御ユニット４０は、バッテリ温度Ｔｂが、第２の冷却開始温度Ｔｏｎ２以上であるか否かを判断する。本ステップに設けられる第２の冷却開始温度Ｔｏｎ２は、第１の冷却開始温度Ｔｏｎ１よりも低いとともに、第４の冷却開始温度Ｔｏｎ４及び第３の冷却開始温度Ｔｏｎ３よりも高い温度となる関係を有している。

このステップ２０において肯定判定された場合、バッテリ温度Ｔｂが第２の冷却開始温度Ｔｏｎ２以上である場合には、ステップ２１（Ｓ２１）に進む。一方、ステップ２０において否定判定された場合、すなわち、バッテリ温度Ｔｂが第２の冷却開始温度Ｔｏｎ２よりも小さい場合には、ステップ１０の処理に戻る。

ステップ２１において、制御ユニット４０は、車両用空調装置１０の作動を開始してバッテリ５の冷却を開始する（冷却オン）。

ステップ２２（Ｓ２２）において、制御ユニット４０は、バッテリ温度Ｔｂが第２の冷却停止温度Ｔｏｆｆ２以下であるか否かを判断する。本ステップに設けられる第２の冷却停止温度Ｔｏｆｆ２は、前述の第２の冷却開始温度Ｔｏｎ２未満の温度として、無負荷状態のバッテリ５にとって安全上及び劣化上において問題のない程度の温度が設定されている。また、本実施形態において、第２の冷却停止温度Ｔｏｆｆ２は、第１の冷却停止温度Ｔｏｆｆ１、第３の冷却停止温度Ｔｏｆｆ３及び第４の冷却停止温度Ｔｏｆｆ４と同じ値となるように設定されている。

このステップ２２において肯定判定された場合、バッテリ温度Ｔｂが第２の冷却停止温度Ｔｏｆｆ２以下の場合には、前述のステップ１５に進む。一方、ステップ２２において否定判定された場合、すなわち、バッテリ温度Ｔｂが第２の冷却停止温度Ｔｏｆｆ２よりも大きい場合には、再度ステップ２２の処理に戻る。

ステップ２３において、制御ユニット４０は、バッテリ温度Ｔｂが、第１の冷却開始温度Ｔｏｎ１以上であるか否かを判断する。本ステップに設けられる第１の冷却開始温度Ｔｏｎ１は、第２から第４の冷却開始温度Ｔｏｎ２〜Ｔｏｎ４よりも高い温度となる関係を有している。

このステップ２３において肯定判定された場合、バッテリ温度Ｔｂが第１の冷却開始温度Ｔｏｎ１以上である場合には、ステップ２４（Ｓ２４）に進む。一方、ステップ２３において否定判定された場合、すなわち、バッテリ温度Ｔｂが第１の冷却開始温度Ｔｏｎ１よりも小さい場合には、ステップ１０の処理に戻る。

ステップ２４において、制御ユニット４０は、車両用空調装置１０の作動を開始してバッテリ５の冷却を開始する（冷却オン）。

ステップ２５（Ｓ２５）において、制御ユニット４０は、バッテリ温度Ｔｂが第１の冷却停止温度Ｔｏｆｆ１以下であるか否かを判断する。本ステップに設けられる第１の冷却停止温度Ｔｏｆｆ１は、前述の第１の冷却開始温度Ｔｏｎ１未満の温度として、無負荷状態のバッテリ５にとって安全上及び劣化上において問題のない程度の温度が設定されている。また、本実施形態において、第１の冷却停止温度Ｔｏｆｆ１は、第２から第４の冷却停止温度Ｔｏｆｆ２〜Ｔｏｆｆ４と同じ値となるように設定されている。

このステップ２５において肯定判定された場合、バッテリ温度Ｔｂが第１の冷却停止温度Ｔｏｆｆ１以下の場合には、前述のステップ１５に進む。一方、ステップ２５において否定判定された場合、すなわち、バッテリ温度Ｔｂが第２の冷却停止温度Ｔｏｆｆ２よりも大きい場合には、再度ステップ２５の処理に戻る。

このように本実施形態において、制御ユニット４０は、バッテリ温度Ｔｂに基づいて、バッテリ５の温度状態が所定の温度範囲に収まるように車両用空調装置１０の作動を制御する。この場合、制御ユニット４０は、バッテリ５に電力を供給する外部電源があるか否かに応じて車両用空調装置１０の作動条件又は作動状態を変更する。

かかる構成によれば、車両用空調装置１０の作動条件又は作動状態を変更することで、車両用空調装置１０の作動頻度（作動時間）又は消費電力をコントロールすることができる。そのため、バッテリ５に電力を供給する外部電源がないようなシーンであれば、係るコントロールを通じて、バッテリ５の冷却を行いつつも、バッテリ５から消費される電力を抑制することができる。これにより、バッテリ５の性能低下や劣化を抑制しつつ、併せて電動車両１の航続可能距離の低下を抑制することができる。

また、本実施形態において、制御ユニット４０は、車両用空調装置１０の作動条件として、当該車両用空調装置１０の作動開始温度である冷却開始温度（Ｔｏｎ１〜Ｔｏｎ４）を変更している。

図３は、航続可能距離Ｄisとバッテリ温度Ｔｂとの関係を模式的に示す説明図である。同図において、Ｌ０は、本実施形態に示す制御を適用した際の状態を示し、Ｌ１は、冷却制御を行わない際の状態を示し、Ｌ２は、条件に拘わらず冷却開始温度を一定とした際の状態を示している。同図に示すように、冷却開始温度をΔＴだけ高い温度に設定することにより、航続可能距離ＤisをΔＤだけ増加していることが分かる。このように、車両用空調装置１０の冷却開始温度を変更することで、バッテリ５の冷却を行いつつも、バッテリ５から消費される電力を抑制することができる。これにより、バッテリ５の性能低下や劣化を抑制しつつ、併せて電動車両１の航続可能距離の低下を抑制することができる。

すなわち、本実施形態では、制御ユニット４０は、バッテリ５に電力を供給する外部電源がない場合に設定する第１の冷却開始温度Ｔｏｎ１を、バッテリ５に電力を供給する外部電源がある場合に設定する第２から第４の冷却開始温度Ｔｏｎ２〜Ｔｏｎ４よりも高く設定している。これにより、車両用空調装置１０の作動頻度を低下させることができるので、バッテリ５の冷却を行いつつも、バッテリ５内の電力消費を抑制することができる。これにより、バッテリ５の性能低下や劣化を抑制しつつ、併せて電動車両１の航続可能距離の低下を抑制することができる。

また、本実施形態において、制御ユニット４０は、外部電源がある場合には、バッテリ５に対して充電中か否かに応じて、車両用空調装置１０の冷却開始温度（Ｔｏｎ２〜Ｔｏｎ４）を変更している。具体的には、制御ユニット４０は、バッテリ５の充電中である場合に設定する第２又は第３の冷却開始温度Ｔｏｎ２，Ｔｏｎ３を、バッテリ５の充電を停止している場合に設定する第４の冷却開始温度Ｔｏｎ４よりも高く設定している。

係る構成によれば、外部電源により充電がなされているシーンにおいて、バッテリ５内の電力消費を抑制することができる。これにより、バッテリ５の充電時間が延長するといった事態を抑制することができる。

また、本実施形態において、制御ユニット４０は、バッテリ５に対して充電中の場合には、充電形態が急速充電であるか否かに応じて、車両用空調装置１０の冷却開始温度（Ｔｏｎ２，Ｔｏｎ３）を変更している。具体的には、制御ユニット４０は、充電形態が非急速充電（普通充電）である場合に設定する第２の冷却開始温度Ｔｏｎ２を、充電形態が急速充電である場合に設定する第３の冷却開始温度Ｔｏｎ３よりも高く設定している。

普通充電は急速充電と比べて充電電力が小さいため、車両用空調装置１０を作動させると、バッテリ５に充電される電力が少なくなり、充電に要する時間が長くなるという問題が生じる。この点、前述の構成によれば、バッテリ５内の電力消費を抑制することができる。これにより、充電時間が長くなるといった事態を抑制することができる。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態に係るバッテリ５の冷却制御について説明する。この第２の実施形態に係るバッテリ５の冷却制御は、外部電源とバッテリ５との間の状態に基づいて、車両用空調装置１０の作動条件を可変的に制御するという点においては第１の実施形態と共通するものである。しかしながら、本実施形態では、第１から第４の冷却開始温度Ｔｏｎ１〜Ｔｏｎ２を同一の値として設定しつつ、外部電源とバッテリ５との間の状態に基づいて、第１から第４の冷却停止温度Ｔｏｆｆ１〜Ｔｏｆｆ４が異なる温度に予め設定することで、前述の第１の実施形態と同様の作用及び効果を得ようとするものである。

具体的には、第１から第４の冷却停止温度Ｔｏｆｆ１〜Ｔｏｆｆ４の間には、以下に示す関係が成立する。
（１）Ｔｏｆｆｎ（ｎ＝２，３，４）＜Ｔｏｆｆ１
（２）Ｔｏｆｆ４＜Ｔｏｆｆｍ（ｍ＝２，３）
（３）Ｔｏｆｆ３＜Ｔｏｆｆ２

また、第１から第４の冷却開始温度Ｔｏｎ〜Ｔｏｎ４において、個々の冷却開始温度Ｔｏｎ１〜Ｔｏｎ４は、対応する冷却停止温度Ｔｏｆｆ１〜Ｔｏｆｆ４よりも高い温度に設定され、走行に要する負荷状態のバッテリ５にとって安全上及び劣化上において問題のない程度の温度が設定されている。また、本実施形態において、個々の冷却開始温度Ｔｏｎ１〜Ｔｏｎ４の間には、以下に示す関係が成立する。
（１）Ｔｏｎ１＝Ｔｏｎ２＝Ｔｏｎ３＝Ｔｏｎ４

このように本実施形態によれば、制御ユニット４０は、車両用空調装置１０の作動条件として、当該車両用空調装置１０の作動停止温度としての冷却停止温度（Ｔｏｆｆ１〜Ｔｏｆｆ４）を変更している。

かかる構成によれば、車両用空調装置１０の冷却停止温度（Ｔｏｆｆ１〜Ｔｏｆｆ４）を変更することで、バッテリ５の冷却を行いつつも、バッテリ５から消費される電力を抑制することができる。これにより、バッテリ５の性能低下や劣化を抑制しつつ、併せて電動車両１の航続可能距離の低下を抑制することができる。

すなわち、本実施形態では、制御ユニット４０は、バッテリ５に電力を供給する外部電源がない場合に設定する第１の冷却停止温度Ｔｏｆｆ１を、バッテリ５に電力を供給する外部電源がある場合に設定する第２から第４の冷却停止温度Ｔｏｆｆ２〜Ｔｏｆｆ４よりも高く設定している。これにより、車両用空調装置１０の作動頻度を低下させることができるので、バッテリ５の冷却を行いつつも、バッテリ５内の電力消費を抑制することができる。これにより、バッテリ５の性能低下や劣化を抑制しつつ、併せて電動車両１の航続可能距離の低下を抑制することができる。

また、本実施形態において、制御ユニット４０は、外部電源がある場合には、バッテリ５に対して充電中か否かに応じて、車両用空調装置１０の冷却停止温度（Ｔｏｆｆ２〜Ｔｏｆｆ４）を変更している。具体的には、制御ユニット４０は、バッテリ５の充電中である場合に設定する第２又は第３の冷却停止温度Ｔｏｆｆ２，Ｔｏｆｆ３を、バッテリ５の充電を停止している場合に設定する第４の冷却停止温度Ｔｏｆｆ４よりも高く設定している。

また、本実施形態において、制御ユニット４０は、バッテリ５に対して充填中の場合には、充電形態が急速充電であるか否かに応じて、車両用空調装置１０の冷却停止温度（Ｔｏｆｆ２，Ｔｏｆｆ３）を変更している。具体的には、制御ユニット４０は、充電形態が非急速充電（普通充電）である場合に設定する第２の冷却停止温度Ｔｏｆｆ２を、充電形態が急速充電である場合に設定する第３の冷却停止温度Ｔｏｆｆ３よりも高く設定している。

（第３の実施形態）
図４は、第３の実施形態に係るバッテリ５の冷却制御に関する一連の手順を示すフローチャートである。この第３の実施形態に係るバッテリ５の冷却制御が、第１の実施形態のそれと相違する点は、外部電源とバッテリ５との間の状態に基づいて、車両用空調装置１０の作動状態を可変的に制御することである。なお、第１の実施形態と共通する点についての説明は省略することとし、以下、相違点を中心に説明を行う。

なお、本実施形態では、第１から第４の冷却開始温度Ｔｏｎ１〜Ｔｏｎ４は、走行に要する負荷状態のバッテリ５にとって安全上及び劣化上において問題のない程度の温度が設定されており、互いに同一の値となっている。一方、第１から第４の冷却停止温度Ｔｏｆｆ１〜Ｔｏｆｆ４は、無負荷状態のバッテリ５にとって安全上及び劣化上において問題のない程度の温度が設定されており、互いに同一の値となっている。

図４に示すように、各ステップの処理は、第１の実施形態に示す各ステップの処理と対応しているが、以下の点において相違している。

具体的には、ステップ３３（Ｓ３３）において、制御ユニット４０は、車両用空調装置１０の作動を開始してバッテリ５の冷却を開始する（冷却オン）。この場合、制御ユニット４０は、第４の目標出力温度ＣＴ４に基づいて車両用空調装置１０の出力を制御する。ここで、目標出力温度は、バッテリ５の冷却に関する車両用空調装置１０の出力温度の目標値であり、本実施形態では、外部電源とバッテリ５との間の状態に基づいて、第１から第４までの異なる４つの目標出力温度ＣＴ１〜ＣＴ４が予め設定されている。本ステップに設けられる第４の目標出力温度ＣＴ４は、第１の目標出力温度ＣＴ１よりも低く、かつ、第３の目標出力温度ＣＴ３及び第２の目標出力温度ＣＴ２よりも低い温度となる関係を有している。

また、ステップ３８（Ｓ３８）において、制御ユニット４０は、車両用空調装置１０の作動を開始してバッテリ５の冷却を開始する（冷却オン）。この場合、制御ユニット４０は、第３の目標出力温度ＣＴ３に基づいて車両用空調装置１０の出力を制御する。本ステップに設けられる第３の目標出力温度ＣＴ３は、第１の目標出力温度ＣＴ１よりも低いとともに、第４の目標出力温度ＣＴ４よりも高くかつ第２の目標出力温度ＣＴ２よりも低い温度となる関係を有している。

また、ステップ４１（Ｓ４１）において、制御ユニット４０は、車両用空調装置１０の作動を開始してバッテリ５の冷却を開始する（冷却オン）。この場合、制御ユニット４０は、第２の目標出力温度ＣＴ２に基づいて車両用空調装置１０の出力を制御する。本ステップに設けられる第２の目標出力温度ＣＴ２は、第１の目標出力温度ＣＴ１よりも低いとともに、第４の目標出力温度ＣＴ４及び第３の目標出力温度ＣＴ３よりも高い温度となる関係を有している。

さらに、ステップ４４（Ｓ４４）において、制御ユニット４０は、車両用空調装置１０の作動を開始してバッテリ５の冷却を開始する（冷却オン）。この場合、制御ユニット４０は、第１の目標出力温度ＣＴ１に基づいて車両用空調装置１０の出力を制御する。本ステップに設けられる第１の目標出力温度ＣＴ１は、第２から第４の目標出力温度ＣＴ２〜ＣＴ４よりも高い温度となる関係を有している。

このように本実施形態において、制御ユニット４０は、車両用空調装置１０の作動状態として、当該車両用空調装置１０の目標出力温度（ＣＴ１〜ＣＴ４）を変更している。

かかる構成によれば、車両用空調装置１０の目標出力温度（ＣＴ１〜ＣＴ４）を変更することで、バッテリ５の冷却を行いつつも、バッテリ５から消費される電力を抑制することができる。これにより、バッテリ５の性能低下や劣化を抑制しつつ、併せて電動車両１の航続可能距離の低下を抑制することができる。

図５は、航続可能距離Ｄisとバッテリ温度Ｔｂとの関係を模式的に示す説明図である。同図において、Ｌ０は、本実施形態に示す制御を適用した際の状態を示し、Ｌ１は、冷却制御を行わない際の状態を示し、Ｌ２は、条件に拘わらず目標出力温度を一定とした際の状態を示している。同図に示すように、目標出力温度を高い温度に設定することにより、航続可能距離Ｄisが増加していることが分かる（ΔＤ）。このように、車両用空調装置１０の目標出力温度を変更することで、バッテリ５の冷却を行いつつも、バッテリ５から消費される電力を抑制することができる。これにより、バッテリ５の性能低下や劣化を抑制しつつ、併せて電動車両１の航続可能距離の低下を抑制することができる。

また、図６は、バッテリ５の充電時間Ｃtimeとバッテリ温度Ｔｂとの関係を模式的に示す説明図である。同図において、Ｌ０は、本実施形態に示す制御を適用した際の状態を示し、Ｌ１は、冷却制御を行わない際の状態を示し、Ｌ２は、条件に拘わらず目標出力温度を一定とした際の状態を示している。同図に示すように、目標出力温度を高い温度に設定することにより、バッテリ５の充電時間の増加を抑制していることが分かる（ΔＣ）。このように、車両用空調装置１０の目標出力温度を変更することで、バッテリ５の冷却を行いつつも、バッテリ５から消費される電力を抑制することができる。これにより、バッテリ５の充電時間が長くなるといった事態を抑制することができる。

すなわち、本実施形態では、制御ユニット４０は、バッテリ５に電力を供給する外部電源がない場合に設定する第１の目標出力温度ＣＴ１を、バッテリ５に電力を供給する外部電源がある場合に設定する第２から第４の目標出力温度ＣＴ２〜ＣＴ４よりも高く設定している。これにより、車両用空調装置１０の消費電力を低下させることができるので、バッテリ５の冷却を行いつつも、バッテリ５内の電力消費を抑制することができる。これにより、バッテリ５の性能低下や劣化を抑制しつつ、併せて電動車両１の航続可能距離の低下を抑制することができる。

また、本実施形態において、制御ユニット４０は、外部電源がある場合には、バッテリ５に対して充電中か否かに応じて、車両用空調装置１０の目標出力温度（ＣＴ２〜ＣＴ４）を変更している。具体的には、制御ユニット４０は、バッテリ５の充電中である場合に設定する第２又は第３の目標出力温度ＣＴ２，ＣＴ３を、バッテリ５の充電を停止している場合に設定する第４の目標出力温度ＣＴ４よりも高く設定している。

また、本実施形態において、制御ユニット４０は、バッテリ５に対して充電中の場合には、充電形態が急速充電であるか否かに応じて、車両用空調装置１０の目標出力温度（ＣＴ２，ＣＴ３）を変更している。具体的には、制御ユニット４０は、充電形態が非急速充電（普通充電）である場合に設定する第２の目標出力温度ＣＴ２を、充電形態が急速充電である場合に設定する第３の目標出力温度ＣＴ３よりも高く設定している。

（第４の実施形態）
図７は、第４の実施形態に係るバッテリ５の冷却制御に関する一連の手順を示すフローチャートである。この第４の実施形態に係るバッテリ５の冷却制御が、第１の実施形態のそれと相違する点は、外部電源とバッテリ５との間の状態に基づいて、車両用空調装置１０の作動状態を可変的に制御することである。なお、第１の実施形態と共通する点についての説明は省略することとし、以下、相違点を中心に説明を行う。

図７に示すように、各ステップの処理は、第１の実施形態に示す各ステップの処理と対応しているが、以下の点において相違している。

具体的には、ステップ５３（Ｓ５３）において、制御ユニット４０は、車両用空調装置１０の作動を開始してバッテリ５の冷却を開始する（冷却オン）。この場合、制御ユニット４０は、第４の目標出力風量ＣＱ４に基づいてブロア３１の出力を制御する。ここで、目標出力風量は、バッテリ５の冷却に関する車両空調装置１０の出力風量（すなわち、ブロア３１の送風量）の目標値であり、本実施形態では、外部電源とバッテリ５との間の状態に基づいて、第１から第４までの異なる４つの目標出力風量ＣＱ１〜ＣＱ４が予め設定されている。本ステップに設けられる第４の目標出力風量ＣＱ４は、第１の目標出力風量ＣＱ１よりも大きく、かつ、第３の目標出力風量ＣＱ３及び第２の目標出力風量ＣＱ２よりも大きい風量となる関係を有している。

また、ステップ５８（Ｓ５８）において、制御ユニット４０は、車両用空調装置１０の作動を開始してバッテリ５の冷却を開始する（冷却オン）。この場合、制御ユニット４０は、第３の目標出力風量ＣＱ３に基づいてブロア３１の出力を制御する。本ステップに設けられる第３の目標出力風量ＣＱ３は、第１の目標出力風量ＣＱ１よりも大きいとともに、第４の目標出力風量ＣＱ４よりも小さくかつ第２の目標出力風量ＣＱ２よりも大きい風量となる関係を有している。

また、ステップ６１（Ｓ６１）において、制御ユニット４０は、車両用空調装置１０の作動を開始してバッテリ５の冷却を開始する（冷却オン）。この場合、制御ユニット４０は、第２の目標出力風量ＣＱ２に基づいてブロア３１の出力を制御する。本ステップに設けられる第２の目標出力風量ＣＱ２は、第１の目標出力風量ＣＱ１よりも大きいとともに、第４の目標出力風量ＣＱ４及び第３の目標出力風量ＣＱ３よりも小さい風量となる関係を有している。

さらに、ステップ６４（Ｓ６４）において、制御ユニット４０は、車両用空調装置１０の作動を開始してバッテリ５の冷却を開始する（冷却オン）。この場合、制御ユニット４０は、第１の目標出力風量ＣＱ１に基づいてブロア３１の出力を制御する。本ステップに設けられる第１の目標出力風量ＣＱ１は、第２から第４の目標出力風量ＣＱ２〜ＣＱ４よりも小さい関係を有している。

このように本実施形態において、制御ユニット４０は、車両用空調装置１０の作動状態として、当該車両用空調装置１０の目標出力風量（ＣＱ１〜ＣＱ４）を変更している。

かかる構成によれば、車両用空調装置１０の目標出力風量（ＣＱ１〜ＣＱ４）を変更することで、バッテリ５の冷却を行いつつも、バッテリ５から消費される電力を抑制することができる。これにより、バッテリ５の性能低下や劣化を抑制しつつ、併せて電動車両１の航続可能距離の低下を抑制することができる。

すなわち、本実施形態では、制御ユニット４０は、バッテリ５に電力を供給する外部電源がない場合に設定する第１の目標出力風量ＣＱ１を、バッテリ５に電力を供給する外部電源がある場合に設定する第２から第４の目標出力風量ＣＱ２〜ＣＱ４よりも低く設定している。これにより、車両用空調装置１０の消費電力を低下させることができるので、バッテリ５の冷却を行いつつも、バッテリ５内の電力消費を抑制することができる。これにより、バッテリ５の性能低下や劣化を抑制しつつ、併せて電動車両１の航続可能距離の低下を抑制することができる。

また、本実施形態において、制御ユニット４０は、外部電源がある場合には、バッテリ５に対して充電中か否かに応じて、車両用空調装置１０の目標出力風量（ＣＱ２〜ＣＱ４）を変更している。具体的には、制御ユニット４０は、バッテリ５の充電中である場合に設定する第２又は第３の目標出力風量ＣＱ２，ＣＱ３を、バッテリ５の充電を停止している場合に設定する第４の目標出力風量ＣＱ４よりも低く設定している。

また、本実施形態において、制御ユニット４０は、バッテリ５に対して充電中の場合には、充電形態が急速充電であるか否かに応じて、車両用空調装置１０の目標出力風量（ＣＱ２，ＣＱ３）を変更している。具体的には、制御ユニット４０は、充電形態が非急速充電（普通充電）である場合に設定する第２の目標出力風量ＣＱ２を、充電形態が急速充電である場合に設定する第３の目標出力風量ＣＱ３よりも低く設定している。

なお、上述した各実施形態では、冷却制御を前提に説明したが、かかる手法は、バッテリ５の加熱制御に適用してもよい。この場合、制御ユニット４０は、車両用空調装置１０の作動条件として、（１）バッテリ５の加熱に関する車両用空調装置１０の作動開始を判断する温度である加熱開始温度、及び（２）バッテリ５の加熱に関する車両用空調装置１０の作動停止を判断する温度である加熱停止温度を変更し、また、車両用空調装置の作動状態として、（３）バッテリ５の加熱に関する車両用空調装置１０の出力温度の目標値である目標出力温度、及び（４）バッテリ５の加熱に関する車両用空調装置１０の出力風量の目標値である目標出力風量を変更するといった如くである。

また、各実施形態に示す手法は、それぞれ単独で用いるのみならず、いずれか一つ以上の手法を組み合わせて適用してもよい。

以上、本発明の実施形態に係るバッテリ温度調節装置を適用した電動車両について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その発明の範囲内において種々の変形が可能であることはいうまでもない。また、上述した実施形態では、電動車両として電気自動車を例示して説明を行ったが、本発明はこれに限定されない。例えば、内燃機関とモータを併用するハイブリッド自動車や、燃料電池を発電手段として備える燃料電池自動車や他の車両形態を含み、バッテリを搭載する種々の車両に対して適用することができる。

また、温度調節部としては、車両用空調装置を用いずとも、バッテリの温度調節に適用する専用の装置を利用してもよい。また、外部電源とは、バッテリ以外の電源を広く指す意味で用いることができ、車両外部に存在していることを必要とするものではない。更に、外部電源との接続形態としては、非接触給電によるものであっても良い。

Claims

外部電源から供給される電力を充電可能なバッテリと、
前記外部電源又は前記バッテリから供給される電力によって作動し、加熱又は冷却により前記バッテリの温度調節を行う温度調節部と、
前記バッテリの温度を検出する検出部と、
前記検出部により検出された前記バッテリの温度に基づいて、前記バッテリの温度状態が所定の温度範囲に収まるように前記温度調節部の作動を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記バッテリに電力を供給する前記外部電源が電気的に接続されているか否かに応じて前記温度調節部の作動条件又は作動状態を変更するとともに、
前記外部電源が電気的に接続されていない場合、前記外部電源が電気的に接続されている場合に比して、前記バッテリの消費電力を抑制するように、前記温度調節部の作動を制限するバッテリ温度調節装置。
前記制御部は、前記外部電源が電気的に接続されている場合において、前記バッテリの充電中である場合、前記バッテリの充電中で無い場合に比して、前記バッテリの消費電力を制限するように、前記温度調節部の作動を制限する請求項１に記載されたバッテリ温度調節装置。
前記制御部は、前記バッテリに対して充電中の場合において、当該充電形態が急速充電で無い場合、当該充電形態が急速充電である場合に比して、前記バッテリの消費電力を制限するように、前記温度調節部の作動を制限する請求項２に記載されたバッテリ温度調節装置。
前記制御部は、前記温度調節部の作動条件として、当該温度調節部の作動開始温度を変更する請求項１から３のいずれかに記載されたバッテリ温度調節装置。
前記制御部は、前記温度調節部の作動条件として、当該温度調節部の作動停止温度を変更する請求項１から４のいずれかに記載されたバッテリ温度調節装置。
前記制御部は、前記温度調節部の作動状態として、当該温度調節部の目標出力温度を変更する請求項１から５のいずれかに記載されたバッテリ温度調節装置。
前記制御部は、前記温度調節部の作動状態として、当該温度調節部の目標出力風量を変更する請求項１から６のいずれかに記載されたバッテリ温度調節装置。