蓄電装置の温度調節装置
【課題】装置自体の配置スペースの効率化を図りつつ、好適な温度調整が可能な蓄電装置の温度調節装置を提供する。
【解決手段】車両に搭載される蓄電装置に車室内の空気を通気する通気ファン２３と、通気ファン２３に車室内の空気を導く吸気流路２１と、蓄電装置に通気した空気を車室内に排気する排気流路２２と、蓄電装置に通気される空気を温めるための加熱手段とを備え、蓄電装置の温度が所定の温度よりも低い場合に、蓄電装置に通気される空気を加熱手段により温めて蓄電装置の温度調整を行う温度調節装置であって、吸気流路２１及び排気流路２２に接続され、排気流路２２から車室に排気される空気を吸気流路２１へ循環させる循環流路２５と、循環流路２５を通じた吸気流路２１及び排気流路２２を流通する空気の再循環経路を形成するための流路切替手段とを有する。
【解決手段】車両に搭載される蓄電装置に車室内の空気を通気する通気ファン２３と、通気ファン２３に車室内の空気を導く吸気流路２１と、蓄電装置に通気した空気を車室内に排気する排気流路２２と、蓄電装置に通気される空気を温めるための加熱手段とを備え、蓄電装置の温度が所定の温度よりも低い場合に、蓄電装置に通気される空気を加熱手段により温めて蓄電装置の温度調整を行う温度調節装置であって、吸気流路２１及び排気流路２２に接続され、排気流路２２から車室に排気される空気を吸気流路２１へ循環させる循環流路２５と、循環流路２５を通じた吸気流路２１及び排気流路２２を流通する空気の再循環経路を形成するための流路切替手段とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置の温度調節装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両に代表されるように、モータジェネレータから得られる駆動力を車両の推進力として利用する車両には、充放電可能な走行用の２次電池等の蓄電装置、例えば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池が搭載されており、蓄電装置に蓄積された電力をインバータ回路で駆動用電力に変換して取り出し、逆に発電電力を２次電池に充電したりする。
【０００３】
そして、これら蓄電装置は、動作環境温度によってその性能が変化するため、例えば、特許文献２に記載のように、充放電に際する発熱を冷却することで、電池の性能の劣化等を防止することが提案されている。
【０００４】
一方で蓄電装置は、冬季などの低温状態の温度環境下では、常温時と比べて同一出力の場合であっても低温時の方が、電圧低下が大きくなる。このため、連続出力可能時間が短くなり蓄電装置から取り出せる電力量が著しく低下することから、蓄電装置の温度が低温状態になった場合、蓄電装置をヒータ等で加熱して常温時の通常の性能を発揮できるようにする方法が知られている。
【０００５】
特許文献１では、ヒータ等で温められた空気で蓄電装置を加熱するとともに、加熱効率を高めるために再循環路を形成した２次電池の温度調節装置が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３２３８１０号公報（図１、図２等）
【特許文献２】特開平１０−１２２８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１は、吸気管路と排気管路との間にヒータが取り付けられた循環管路を設けるとともに、吸気管路と循環管路との間に吸気切替弁を、排気管路と循環管路との間に排気切替弁を各々配置している。このため、吸気切替弁及び排気切替弁の制御により、循環管路を通じた循環経路を構成し、２次電池の加熱効率を向上させつつ、通気ファンの騒音を低減させることができる。
【０００８】
一方、ハイブリット車両は、他の車両に比べて蓄電装置やその他の多くの装置等を搭載しなければならないため、各装置の配置スペースの効率化は重要となるが、リアシートの後方の空間に切替弁及び管路が配置される上記特許文献１の温度調節装置は、十分なスペースの効率化が図られていない課題を有する。
【０００９】
そこで、本発明は、装置自体の配置スペースの効率化を図りつつ、好適な温度調整が可能な蓄電装置の温度調節装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の１つの観点における温度調節装置は、車両に搭載される蓄電装置に車室内の空気を通気する通気ファンと、通気ファンに車室内の空気を導く吸気流路と、蓄電装置に通気した空気を車室内に排気する排気流路と、蓄電装置に通気される空気を温めるための加熱手段とを備え、蓄電装置の温度が所定の温度よりも低い場合に、蓄電装置に通気される空気を加熱手段により温めて蓄電装置の温度調整を行う温度調節装置であって、吸気流路及び排気流路に接続され、排気流路から車室に排気される空気を吸気流路へ循環させる循環流路と、循環流路を通じた吸気流路及び排気流路を流通する空気の再循環経路を形成するための流路切替手段とを有する。そして、流路切替手段を、吸気流路に空気を取り込むための吸気流路の第１流入面が位置する車室との境界、及び排気流路から車室内に空気を排気するための排気流路の第１流出面が位置する車室との境界に各々配置したことを特徴とする。
【００１１】
上記第１流入面及び上記循環流路と上記吸気流路との接続部における上記循環流路から上記吸気流路に上記空気が流入する第２流入面を隣接して配置し、かつ上記第１流出面及び上記循環流路と上記排気流路との接続部における上記排気流路から上記循環流路に上記空気が流出する第２流出面を隣接して配置することが好ましい。
【００１２】
また、上記流路切替手段は、上記第１流入面と第２流入面との間に配置され、一方を流入面を介した空気の流入を妨げ、他方の流入面を介した空気の流入を許容する第１切替弁と、上記第１流出面と第２流出面との間に配置され、一方の流出面を介した空気の流出を妨げ、他方の流出面を介した空気の流出を許容する第２切替弁とを有するように構成することができる。
【００１３】
また、温度検出手段により検出される上記蓄電装置の温度に基づいて上記流路切替手段を制御する制御手段をさらに有し、該制御手段が上記蓄電装置の温度が所定の温度よりも低い場合に、上第１切替弁を上記第１流入面からの上記空気の流入を妨げる位置に制御して上記第２流入面を介した空気の流入を許容させる第１制御と、上記第２切替弁を上記第１流出面への上記空気の流出を妨げる位置に制御して上記第２流出面を介した空気の流出を許容させる第２制御を遂行するように構成することができる。
【００１４】
また、上記循環流路を後部座席の背もたれ部の背面側又は該背もたれ部内部に配置することができる。
【００１５】
また、上記流路切替手段を、上記吸気流路に空気を取り込むための上記吸気流路の第１流入面が位置する上記座部下方の上記車室との境界、及び上記排気流路から上記車室内に空気を排気するための上記吸気流路の第１流出面が位置する上記座部下方の上記車室との境界に各々配置することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、流路切替手段が車室との境界に配置されているため、配置スペース効率を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００１８】
（実施例１）
図１（ａ）は、本発明の第１実施例に係る温度調整装置を搭載した車両の斜視図であり、図１（ｂ）は、車両の車室内を上方から見た外観斜視図である。また、図２は、温度調整装置の構成を示した図である。
【００１９】
図１に示すように、車両駆動用の２次電池（蓄電装置）２０は、車両１０のリアシート１２後方のトランク床板の下に搭載されている。２次電池２０は、必要な電力容量（電圧値）が得られるように、単電池（たとえば出力電圧が１．２Ｖのバッテリセル）を複数（たとえば６個）接続して一体的に連結して構成された複数のバッテリモジュールと、当該バッテリモジュールを覆うケース部材で構成されている。
【００２０】
複数の各バッテリモジュールの間及びバッテリモジュールとケース部材との間には冷却用空気の流路が形成されており、２次電池２０内を空気が流通するようになっている。本実施例の温度調節装置は、客室１１内のリアシート１２の脇に設けられた空気取り入れ口１３から当該客室１１内の空気を冷却用空気として取り込み、冷却用空気が吸気流路である吸気管路２１を通って２次電池２０に通気される。２次電池２０に通気された空気は、バッテリモジュールの隙間及びケース部材との隙間を流れてバッテリモジュールを冷却し、排気流路である排気管路２２から客室１１内のリアシート１２の脇に設けられた空気排出口１４から再び客室１１に排出される。
【００２１】
吸気管路２１には通気ファン２３が設けられ、通気ファン２３に吸い込まれた客室１１内の空気が２次電池２０に通気される。通気ファン２３としては、モータ駆動の遠心式又は軸流式のファン或いはブロワを用いることができる。
【００２２】
また、本実施例の吸気管路２１と排気管路２２とが循環流路としての循環管路２５によって接続されている。循環管路２５及び吸気管路２１との合流部には吸気切替弁２６が配設され、排気管路２２と循環管路２５の分岐部には排気切替弁２７が配設されている。また、吸気管路２１における管路内であって、通気ファン２３と２次電池２０との間には、空気を加温するヒータ２４が配設されている。
【００２３】
吸気切替弁２６は、空気の流れを客室１１から通気ファン２３（２次電池２０）に向かう方向と循環管路２５から吸気管路２１に向かう方向とに切り替える一つの板状の弁体を有し、吸気切替弁２６の外側に隣接してその弁体を駆動するアクチュエータ４０が取り付けられている。つまり、一方の方向からの空気の流れを遮断し、他方の方向からの空気の流れを許容する流路切替弁である。排気切替弁２７も同様に、空気の流れを排気管路２２から客室１１に向かう方向と排気管路２２から循環管路２５に向かう方向とに切り替える一つの板状の弁体を有しおり、排気切替弁２７の外側に隣接してその弁体を駆動するアクチュエータ４１が取り付けられている。このように切替弁２６、２７は、循環管路２５を通じた吸気管路２１及び排気管路２２を流通する空気の再循環経路、及び循環管路２５を介さずに客室１１から取り込んだ空気を再度客室１１に排気する冷却用経路を形成する流路切替手段として機能する。
【００２４】
そして、本実施例の温度調節装置は、２次電池２０の温度が所定温度よりも低い場合に、吸気切替弁２６と排気切替弁２７とを協調して制御し、冷却用空気流路を排気管路２２から再循環管路２５を経て吸気管路２１に戻る再循環経路に切替える。すなわち、循環管路２５を介した閉循環経路を形成し、ヒータ２４により温められた空気を閉循環させることで、２次電池２０を通常の性能を発揮できる適切な温度（例えば１５°〜２５°）にまで迅速に昇温させる。
【００２５】
ここで、図１及び図２を参照して本実施例の温度調節装置の流路切替弁及び各管路の配置について説明する。
【００２６】
本実施例の吸気切替弁２６は、吸気管路２１に客室１１内の空気を流入させるために客室１１との境界に設けられたリアシート１２の脇の空気取り入れ口１３付近、すなわち、吸気管路２１に客室１１内の空気を取り込むための当該吸気管路２１の流入面（第１流入面）が位置する当該客室１１との境界に配設される。排気切替弁２７も同様に、排気管路２２から客室１１へ空気が排気させるために客室１１との境界に設けられたリアシート１２の空気排出口１４付近（排気管路２２から客室１１内に空気を排気するための当該排気管路２２の流出面（第１流出面）が位置する当該客室１１との境界）に配設される。そして、本実施例の循環管路２５は、リアシート１２の背面側を当該リアシート１２の左右方向（車両１０の幅方向）に渡って配置されるとともに、吸気管路２１と循環管路２５との合流部及び排気管路２２と循環管路２５との分岐部の各々が、切替弁２６、２７が配置された空気取り入れ口１３及び空気排出口１４付近に各々配置される。
【００２７】
より具体的に説明すると、吸気管路２１と循環管路２５との合流部（接続部）における循環管路２５から吸気管路２１に空気が流入する流入面（第２流入面）１０２が、吸気管路２１の流入面１０１に隣接し、本実施例の吸気切替弁２６が流入面１０１と流入面１０２との間に挟まれて配設される。一方、排気管路２２と循環管路２５との分岐部（接続部）における排気管路２２から循環管路２５に空気が流出する流出面１０４が、排気管路２２の流出面１０３に隣接し、本実施例の排気切替弁２７が流出面１０３と流出面１０４との間に挟まれて配設される。
【００２８】
そして、吸気管路２１及び排気管路２２は、リアシート１２後方のトランク床板の下に搭載されている２次電池２０に接続され、循環管路２５は、リアシート１２の左右方向に渡って当該リアシート１２の背面に当接又は接近するように配設される。図１（ｂ）に示すように本実施例の温度調節装置の吸気管路２１及び排気管路２２は、車室（客室１１）には露出されずに車室と車両本体との間に位置し、循環管路２５が当該リアシート１２の背面に位置し、上面視矩形状の配管構成となっている。
【００２９】
このように本実施例の温度調節装置は、流路切替手段である吸気切替弁２６及び排気切替弁２７の各々が、吸気管路２１に客室１１内の空気を取り込むための当該吸気管路２１の流入面（第１流入面）が位置する当該客室１１との境界に及び排気管路２２から客室１１内に空気を排気するための当該排気管路２２の流出面（第１流出面）が位置する当該客室１１との境界に各々配設される。このため、吸気切替弁２６及び排気切替弁２７を効率良く配置することが可能となる。
【００３０】
さらに、吸気切替弁２６及び排気切替弁２７が客室１１との境界に設けられることから、循環管路２５をリアシート１２の背面の左右方向に効率良く配置することが可能となり、装置全体の配置スペースの効率化を図ることができる。この場合、循環管路２５をリアシートの背もたれ部の内部に配置することも可能であり、さらに配置スペースの効率化を図ることが可能となる。
【００３１】
すなわち、上記特許文献１のように、吸気管路及び排気管路の経路途中に切替弁を配置している場合、吸気管路及び排気管路の各々に切替弁を設けるためのスペースを確保しなければならず、かつ２次電池２０の上方におけるリアシート１２の背面までの車室空間において循環管路２５の配置スペースを確保しなければならい。これに対して本実施例では、２次電池２０の上方であってリアシート１２の背面までの車室空間において各管路が配設されておらず、効率の良い配置を実現できる。
【００３２】
また、吸気切替弁２６及び排気切替弁２７が客室１１との境界に設けられていることから、各管路２１、２２及び２５の管路内に切替弁を配置するよりも装置が簡略化されるとともに、装置の設置作業やメンテナンス等が軽減される。
【００３３】
次に、図２を参照して本実施例の温度調節装置について詳細に説明する。図２に示すように、吸気管路２１には吸気温度センサ５０が取り付けられ、２次電池２０にも２次電池温度センサ５１が取り付けられている。これらのセンサは、内部に差し込まれて固定された熱電対のようなセンサやサーミスタなどの測温抵抗である。
【００３４】
各ハードウェアはそれぞれ、吸気切替弁インターフェース５２、ヒータインターフェース５４、吸気温度センサインターフェース５６、通気ファン駆動インターフェース５８、２次電池温度センサインターフェース６０、排気切替弁インターフェース６２を介してＣＰＵを備える制御部６４に接続されている。これらの各インターフェースは、各ハードウェアからの信号を制御部への入力信号に変換したり、制御部６４からの指令信号を各ハードウェアの駆動信号に変換したりするものである。また。制御部６４は制御用データを記憶している記憶部６６とデータバスにて接続されている。
【００３５】
制御部６４は、吸気切替弁インターフェース５２及び排気切替弁インターフェース６２を通じてアクチュエータ４０、４１を制御し、吸気切替弁２６と排気切替弁２７の協調動作によって再循環する空気流量と２次電池２０を通気する空気流量の割合を調整する。冷却用空気流路が形成されている状態では、循環管路２５を流通する空気流量の割合はゼロであり、再循環経路が形成されている状態では、２次電池２０を通気する空気流量の全量が再循環となる。また、制御部６４は、各切替弁２６、２７を各流入面の中間位置等に制御することにより、２次電池２０を通気する空気流量の一部が循環管路２５を通じて再循環するようにすることも可能である。
【００３６】
図３は、本実施例の温度調整装置の動作を説明するためのフローチャートである。まず、制御部６４は、２次電池温度センサ５１の検出温度信号データを２次電池温度センサインターフェース６０から取得する（ステップＳ１０１）。続いて、制御部６４は、２次電池２０の温度が所定の温度、例えば５℃等、よりも低いかどうかを判断する（ステップＳ１０２）。制御部６４は、２次電池の温度が所定の温度よりも低いと判断した場合には、通気ファン駆動インターフェース５８に通気ファン２３を駆動する駆動指令を出力する。なお、このときの駆動指令は、吸気管路２１に空気取り入れ口１３から客室１１内の空気が入り込んでくる程度の短時間、例えば１０秒間の駆動命令である。
【００３７】
通気ファン駆動インターフェース５８は、この駆動指令に従って通気ファン２３を短時間だけ回転させて、すぐに停止させる。通気ファン２３が回転すると、吸気管路２１には空気取り入れ口１３から客室１１内の空気が入り込む（ステップＳ２０１）。吸気管路２１に取り込まれた空気の温度は、吸気温度センサ５０によって検出され、制御部６４は、検出信号データを吸気温度センサインターフェース５６から取得する（ステップＳ２０２）。制御部６４は、この吸気温度センサ５０からの検出温度信号と２次電池温度センサ５１からの検出温度信号とを比較し（ステップＳ２０３）、吸気温度が２次電池２０の温度よりも低いと判断された場合に制御部６４は、吸気切替弁インターフェース５２及び排気切替弁インターフェース６２に対し、再循環経路を形成するように各切替弁２６，２７を協調して切り替えるよう流路切替指令を出力する。
【００３８】
各インターターフェースはこの流路切替指令に従って、アクチュエータ４０，４１を駆動させ、各弁の弁体の位置を切り替える。この各切替弁２６，２７の協調切替動作によって２次電池２０の通気流路は、客室１１内の空気を取り入れて２次電池２０を冷却する冷却用流路構成から客室１１内の空気が入ってこない再循環経路へと切り替えられる（ステップＳ２０４）。再循環経路が形成されると、図１（ｂ）に示すように、２次電池２０の通気流路は、循環管路２５を通じた閉循環流路となる。
【００３９】
次に制御部６４は、再循環経路が構成されると、ヒータインターフェース５４にヒータ３０をオンとする加熱指令を出力する（ステップＳ２０５）。ヒータは、ＰＴＣヒータであるので、電源がオンとなると、これによって自己温度制御を開始しながら空気を加温していく。ヒータ３０がオンになった後、制御部６４は、ステップＳ２０１に戻り、通気ファン２３を短時間回転させ、吸気温度センサ５０からの吸気温度検出信号を取得し（ステップＳ２０２）、この吸気温度センサ５０からの検出温度信号と２次電池温度センサ５１からの検出温度信号とを比較する（ステップＳ２０３）。この動作を、吸気空気温度が２次電池温度よりも高くなるまで繰り返し行う。これは、２次電池よりも温度の低い空気を通気して２次電池の温度を低下させないためである。
【００４０】
そして、制御部６４は、ステップＳ２０３において吸気温度が２次電池温度よりも高くなったと判断された場合には、通気ファン２３を所定の回転数で連続回転させるよう連続駆動指令を通気ファン駆動インターフェース５８に出力する（ステップＳ２０６）。通気ファン駆動インターフェース５８は、この連続駆動指令に基づいて、通気ファン２３に駆動信号を出力し、通気ファン２３を所定の回転数で回転させる。なお、回転数は温度によらず一定の回転数としてもよく、また、２次電池２０の温度が低い時には風量を多くし、２次電池２０の温度が上昇してきたら風量を少なくしていくというように回転数を低くしてもよい。回転数を可変とする場合には、２次電池温度と回転数の関係を規定した制御マップを記憶部６６に格納しておき、このマップに基づいて加温回転数を可変としてもよい。また、客室１１から取り込んだ空気の温度によって回転数を可変としてもよい。
【００４１】
このように通気ファン２３が所定の回転数で回転を開始すると、２次電池２０の加温が開始され（ステップＳ２０７）、２次電池２０の加温中に制御部６４は、２次電池温度センサ５１の検出温度信号データを２次電池温度センサインターフェース６０から取得してその温度を監視する（ステップＳ２０８）。温度監視に結果、制御部６４は、２次電池２０の温度が所定の温度まで上昇したと判断した場合、ヒータ３０をオフとする指令をヒータインターフェース５４に出力する（ステップＳ２０９）。ヒータインターフェース５４はこの信号に基づいて、ヒータ３０への通電を停止する。
【００４２】
ヒータ３０への通電を停止した後、制御部６４は、吸気切替弁インターフェース５２、及び排気切替弁インターフェース６２に冷却用流路を形成するように各切替弁２６，２７を協調して切り替えるよう指令を出力する（ステップＳ２１０）。各インターターフェース５２、６２はこの流路切替指令に従って、アクチュエータ４０，４１を駆動させ、各弁の弁体の位置を切替える。この各切替弁２６，２７の協調切替え動作によって、２次電池２０の通気流路は、吸気管路２１から通気ファン２３、２次電池２０、排気管路２２、及び循環管路２５を経て吸気管路２１に戻る再循環経路から、客室１１から空気取り入れ口１３を介して吸気管路２１、通気ファン２３、２次電池２０を経て排気管路２２に流れて、排気管路２２から空気排出口１４を介して客室１１に流通する冷却流路構成となる。以上の動作によって、２次電池２０の加温動作は終了する。
【００４３】
このように本実施例の温度調節装置は、客室１１との吸排気をせずに吸気管路２１から通気ファン２３、２次電池２０、排気管路２２、及び循環管路２５を経て吸気管路２１に戻る再循環経路（閉循環経路）を形成する。このため、ヒータ３０によって加温された空気は循環流路外に流れ出すことがなく、外部の冷たい空気がこの循環流路に入り込むこともないので、加温した空気によって効率的に２次電池２０を加温することができる。特に、短時間で２次電池２０の温度を上昇させることができる。
【００４４】
２次電池２０の加温動作が終了すると、図３のステップＳ１０１に戻り、制御部６４は２次電池２０の温度を２次電池温度センサ５１の検出信号データを２次電池温度センサインターフェース６０から取得し、ステップＳ１０２において２次電池の加温が必要かどうかを判断する。２次電池２０の加温動作の終了後では、２次電池２０の温度は加温が必要ないと判断される温度となっていることから、制御部６４は、２次電池温度を監視しながら、通常の２次電池冷却動作を行う（ステップＳ１０３）。車両１０の走行による充放電によって２次電池２０の温度が所定の温度、例えば４０℃程度まで高くなると、制御部６４は、２次電池の通気流路が冷却流路構成となっているか否かを確認し、冷却流路構成となっていない場合には、上記のステップＳ２１０と同様に流路構成を冷却流路構成となるように切り替える（ステップＳ１０４）。
【００４５】
次に制御部６４は、通気ファン駆動インターフェース５８に通気ファン２３を短時間回転する指令を出力する。この短時間は、吸気管路２１に空気取り入れ口１３からの客室１１内の空気が入り込んでくる程度の短時間、例えば１０秒間等、の時間である。通気ファン駆動インターフェース５８はこの指令に従って通気ファン２３を短時間だけ回転させて、停止させる（ステップＳ１０５）。通気ファン２３の回転により吸気管路２１に空気取り入れ口１３を介して取り込まれた客室１１内の空気は、吸気温度センサ５０によって温度検出され、制御部６４は検出信号データを吸気温度センサインターフェース５６から取得する（ステップＳ１０６）。制御部６４は、この吸気温度センサ５０からの検出温度信号と２次電池温度センサ５１からの検出温度信号とを比較する（ステップＳ１０７）。そして、吸気温度が２次電池温度よりも高いと判断された場合には、制御部６４は、車室内クーラーを始動する指令を出力する（ステップＳ１０８）。これは、２次電池冷却用空気温度が２次電池温度よりも高い場合、通気ファン２３によって空気を通気しても２次電池２０を冷却できないためである。また、車室内クーラーを駆動するのは、２次電池２０の冷却空気は車室内の空気を使用しているため、車室内の空気を冷却して２次電池２０の冷却用空気の温度を下げるためである。
【００４６】
次に、制御部６４は、吸気温度センサ５０の検出温度信号データを吸気温度センサインターフェース５６から取得し、２次電池温度センサ５１の検出温度信号データを２次電池温度センサインターフェース６０から取得して、その温度差の監視を続ける（ステップＳ１０７）。そして、制御部６４において、吸気温度が２次電池２０の温度よりも低くなったと判断された場合に、制御部６４は、通気ファン２３を通常回転とする指令を通気ファン駆動インターフェース５８に出力する（ステップＳ１０９）。通気ファン駆動インターフェース５８はこの信号に基づいて、通気ファン２３を通常回転駆動させる。通気ファン２３の通常回転は、２次電池２０の温度が高い時には風量が増えるように通気ファン２３の回転数を高くしたり、２次電池２０の温度が低い時には風量が少なくなるように通気ファン２３の回転数を低くすることが可能な可変回転数とすることができる。可変制御は、２次電池２０の温度と通気ファン２３の回転数との関係を規定した制御マップを記憶部６６に格納しておき、このマップに基づいて回転数を制御しても良いし、２次電池２０の温度に比例した回転数としてもよい。また、回転数を一定としてもよい。通気ファン２３が通常回転となると、２次電池２０の冷却が開始される（ステップＳ１１０）。
【００４７】
２次電池２０の冷却動作では、制御部６４は、２次電池温度センサ５１の検出温度信号データを２次電池温度センサインターフェース６０から取得してその温度を監視する（ステップＳ１１１）。制御部６４は、監視している２次電池２０の温度に応じて通気ファン２３の回転数を可変させてその温度を制御する。２次電池２０の温度が通気ファン２３を停止させる温度まで低下した場合（ステップＳ１１２）、図３のステップＳ１０１に戻って、制御部６４は、２次電池２０の温度監視に入り、検出する２次電池の温度に応じて以後同様の冷却あるいは加温の動作を行う。また、車両１０が停止状態となったときには、通気ファン２３の回転を停止し、２次電池２０の温度調整動作を終了することができる（ステップＳ１１３）。
【００４８】
このように通常の冷却動作においては、２次電池２０の通気流路は、客室１１から空気取り入れ口１３を介して吸気管路２１、吸気管路２１から通気ファン２３、２次電池２０を経て排気管路２２に流れ、空気排出口１４を介して客室１１に排気される冷却流路構成となっている。なお、吸気切替弁２６と排気切替弁２７を協調制御して各弁体位置を中間位置とすることによって、客室１１内の空気を取り込みながら２次電池２０への通気の一部を加温することもでき、２次電池２０への通気温度を制御して当該２次電池２０の温度を細かく調整することもできる。
【００４９】
また、本実施例の流路切替手段である吸気切替弁２６及び排気切替弁２７を弁体で構成し、両流入面１０１、１０２に適用される場合を一例に説明したが、例えば、第１及び第２流入面１０１、１０２の各々に個別の第１開閉部材及び第２開閉部材を配置して流路切替手段を構成してもよい。この場合、制御部６４は、２次電池２０の温度が所定の温度よりも低い場合に、第１流入面１０１に配置される第１開閉部材を閉じて第１流入面１０１を介した空気の流入を妨げ、かつ第２流入面１０２に配置される第２開閉部材を開いて第２流入面１０２を介した空気の流入を許容するように制御する。また、流路切替弁２７についても同様に、第３及び第４流出面１０３、１０４の各々に個別の第３開閉部材及び第４開閉部材を配置して流路切替手段を構成し、制御部６４により、２次電池２０の温度が所定の温度よりも低い場合に、第１流出面１０３に配置される第３開閉部材を閉じて第１流出面１０３を介した空気の流入を妨げ、かつ第２流出面１０４に配置される第４開閉部材を開いて第２流出面１０４を介した空気の循環管路２５への流入を許容するように制御する。
【００５０】
また、図４は、本実施例の温度調節装置の変形例であり、図４に示すように、２次電池２０がリアリート１２の座部下方に配設された場合の温度調節装置である。すなわち、本発明の温度調節装置は、空気取り入れ口１３及び空気排出口１４が、リアシート１２の座部下方に配置され、吸気切替弁２６、２７をリアシート１２の座部下方の車室との境界に各々配置している。そして、循環管路２５は、リアシート１２の座部下方であって、２次電池２０と客室１１との間に配設されている。
【００５１】
すなわち、本発明の温度調節装置は、流路切替手段である吸気切替弁２６及び排気切替弁２７の各々が、吸気管路２１に客室１１内の空気を取り込むための当該吸気管路２１の流入面（第１流入面）が位置する当該客室１１との境界に及び排気管路２２から客室１１内に空気を排気するための当該排気管路２２の流出面（第１流出面）が位置する当該客室１１との境界に各々配設されるため、２次電池２０の上方の空間に切替弁及び各管路が配置されない。したがって、リアシート１２の座部下方の限られたスペースであっても、当該温度調節装置を効率よく配置することが可能となる。
【００５２】
また、本変形例では、リアシート１２の脇に空気取り入れ口１３、空気排出口１４が配設される場合に比べて、リアシート１２に着座する乗員に対して通気ファン２３や空気が流通する際の騒音が聞こえ難く、実質的な騒音低減を図ることが可能となる。
【００５３】
なお、客室１１は、主にフロントシートやリアシートが位置して利用者が着座する空間を意味しているが、リアシート後方のトランクスペースなど荷物を搭載するために形成された隔離された空間を含み、本実施例の客室１１は、車両１０において利用者が視認して利用できる全ての空間（車室）であり、シートが位置する空間のみに限定されない。
【００５４】
また、各管路は、四角い断面形状をしたダクトでもよく、円形又はその他の断面形状のダクトでもよい。また、本実施例のヒータ２４としては、電源をオンにすると自己温度制御性によって温度を自己調節するＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒータを用いることができ、電熱ヒータなど測定温度によってフィードバック制御をするような加温源であってもよい。また、流路抵抗が小さくなるように管路の壁面に板状のヒータを取り付けたり、管路の外面に加温のための電熱線、加温管路などを取り付けて、管路壁面を介して空気を加温するように構成できる。
【００５５】
以上、本発明の温度調節装置を上記実施例に則して説明したが、本発明の温度調節装置は、ヒータ２４を備えない温度調節装置として構成することも可能である。すなわち、車両１０に搭載される２次電池（蓄電装置）２０に車室（客室１１）内の空気を通気する通気ファン２３と、通気ファン２３に車室内の空気を導く吸気管路（吸気流路）２１と、２次電池２０に通気した空気を車室内に排気する排気管路（排気流路）２２と、吸気管路２１及び排気管路２２に接続され、排気管路２２から車室に排気される空気を吸気管路２１へ循環させる循環管路（循環流路）２５と、循環管路２５を通じた吸気管路２１及び排気管路２２を流通する空気の再循環経路を形成するための吸気／排気切替弁（流路切替手段）２６、２７とを有し、切替弁２６、２７が、吸気管路２１に空気を取り込むための該吸気管路の第１流入面１０１が位置する車室との境界、及び排気管路２２から車室内に空気を排気するための該吸気管路２２の第１流出面１０３が位置する車室との境界に各々配置された温度調節装置として構成することができる。
【００５６】
したがって、ヒータ２４を備えない温度調節装置は、上記実施例と同様に、切替弁２６、２７が客室１１との境界に配置されているため、配置スペース効率を向上させることが可能となる。なお、該温度調節装置において、２次電池２０の温度が所定温度よりも低い場合、上記実施例と同様に循環管路２５を介して空気の閉循環を構成することで、２次電池２０の温度調節を適切に行うことができる。この場合、閉循環による空気の流通とともに、２次電池２０を充放電制御し、２次電池２０の充放電に伴う発熱を利用して閉循環する空気を温め、２次電池２０を適切な昇温させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の温度調整装置を搭載した車両の外観図である。
【図２】本発明の温度調整装置の構成を示した図である。
【図３】本発明の温度調節装置の動作を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の温度調整装置の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０ 車両
１１ 客室
１２ リアシート
１３ 空気取り入れ口
１４ 空気排出口
２０ ２次電池
２１ 吸気管路
２２ 排気管路
２３ 通気ファン
２４ ヒータ
２５ 循環管路
２６ 吸気切替弁
２７ 排気切替弁
１０１ 第１流入面
１０２ 第２流入面
１０３ 第１流出面
１０４ 第２流出面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置の温度調節装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両に代表されるように、モータジェネレータから得られる駆動力を車両の推進力として利用する車両には、充放電可能な走行用の２次電池等の蓄電装置、例えば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池が搭載されており、蓄電装置に蓄積された電力をインバータ回路で駆動用電力に変換して取り出し、逆に発電電力を２次電池に充電したりする。
【０００３】
そして、これら蓄電装置は、動作環境温度によってその性能が変化するため、例えば、特許文献２に記載のように、充放電に際する発熱を冷却することで、電池の性能の劣化等を防止することが提案されている。
【０００４】
一方で蓄電装置は、冬季などの低温状態の温度環境下では、常温時と比べて同一出力の場合であっても低温時の方が、電圧低下が大きくなる。このため、連続出力可能時間が短くなり蓄電装置から取り出せる電力量が著しく低下することから、蓄電装置の温度が低温状態になった場合、蓄電装置をヒータ等で加熱して常温時の通常の性能を発揮できるようにする方法が知られている。
【０００５】
特許文献１では、ヒータ等で温められた空気で蓄電装置を加熱するとともに、加熱効率を高めるために再循環路を形成した２次電池の温度調節装置が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３２３８１０号公報（図１、図２等）
【特許文献２】特開平１０−１２２８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１は、吸気管路と排気管路との間にヒータが取り付けられた循環管路を設けるとともに、吸気管路と循環管路との間に吸気切替弁を、排気管路と循環管路との間に排気切替弁を各々配置している。このため、吸気切替弁及び排気切替弁の制御により、循環管路を通じた循環経路を構成し、２次電池の加熱効率を向上させつつ、通気ファンの騒音を低減させることができる。
【０００８】
一方、ハイブリット車両は、他の車両に比べて蓄電装置やその他の多くの装置等を搭載しなければならないため、各装置の配置スペースの効率化は重要となるが、リアシートの後方の空間に切替弁及び管路が配置される上記特許文献１の温度調節装置は、十分なスペースの効率化が図られていない課題を有する。
【０００９】
そこで、本発明は、装置自体の配置スペースの効率化を図りつつ、好適な温度調整が可能な蓄電装置の温度調節装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の１つの観点における温度調節装置は、車両に搭載される蓄電装置に車室内の空気を通気する通気ファンと、通気ファンに車室内の空気を導く吸気流路と、蓄電装置に通気した空気を車室内に排気する排気流路と、蓄電装置に通気される空気を温めるための加熱手段とを備え、蓄電装置の温度が所定の温度よりも低い場合に、蓄電装置に通気される空気を加熱手段により温めて蓄電装置の温度調整を行う温度調節装置であって、吸気流路及び排気流路に接続され、排気流路から車室に排気される空気を吸気流路へ循環させる循環流路と、循環流路を通じた吸気流路及び排気流路を流通する空気の再循環経路を形成するための流路切替手段とを有する。そして、流路切替手段を、吸気流路に空気を取り込むための吸気流路の第１流入面が位置する車室との境界、及び排気流路から車室内に空気を排気するための排気流路の第１流出面が位置する車室との境界に各々配置したことを特徴とする。
【００１１】
上記第１流入面及び上記循環流路と上記吸気流路との接続部における上記循環流路から上記吸気流路に上記空気が流入する第２流入面を隣接して配置し、かつ上記第１流出面及び上記循環流路と上記排気流路との接続部における上記排気流路から上記循環流路に上記空気が流出する第２流出面を隣接して配置することが好ましい。
【００１２】
また、上記流路切替手段は、上記第１流入面と第２流入面との間に配置され、一方を流入面を介した空気の流入を妨げ、他方の流入面を介した空気の流入を許容する第１切替弁と、上記第１流出面と第２流出面との間に配置され、一方の流出面を介した空気の流出を妨げ、他方の流出面を介した空気の流出を許容する第２切替弁とを有するように構成することができる。
【００１３】
また、温度検出手段により検出される上記蓄電装置の温度に基づいて上記流路切替手段を制御する制御手段をさらに有し、該制御手段が上記蓄電装置の温度が所定の温度よりも低い場合に、上第１切替弁を上記第１流入面からの上記空気の流入を妨げる位置に制御して上記第２流入面を介した空気の流入を許容させる第１制御と、上記第２切替弁を上記第１流出面への上記空気の流出を妨げる位置に制御して上記第２流出面を介した空気の流出を許容させる第２制御を遂行するように構成することができる。
【００１４】
また、上記循環流路を後部座席の背もたれ部の背面側又は該背もたれ部内部に配置することができる。
【００１５】
また、上記流路切替手段を、上記吸気流路に空気を取り込むための上記吸気流路の第１流入面が位置する上記座部下方の上記車室との境界、及び上記排気流路から上記車室内に空気を排気するための上記吸気流路の第１流出面が位置する上記座部下方の上記車室との境界に各々配置することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、流路切替手段が車室との境界に配置されているため、配置スペース効率を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００１８】
（実施例１）
図１（ａ）は、本発明の第１実施例に係る温度調整装置を搭載した車両の斜視図であり、図１（ｂ）は、車両の車室内を上方から見た外観斜視図である。また、図２は、温度調整装置の構成を示した図である。
【００１９】
図１に示すように、車両駆動用の２次電池（蓄電装置）２０は、車両１０のリアシート１２後方のトランク床板の下に搭載されている。２次電池２０は、必要な電力容量（電圧値）が得られるように、単電池（たとえば出力電圧が１．２Ｖのバッテリセル）を複数（たとえば６個）接続して一体的に連結して構成された複数のバッテリモジュールと、当該バッテリモジュールを覆うケース部材で構成されている。
【００２０】
複数の各バッテリモジュールの間及びバッテリモジュールとケース部材との間には冷却用空気の流路が形成されており、２次電池２０内を空気が流通するようになっている。本実施例の温度調節装置は、客室１１内のリアシート１２の脇に設けられた空気取り入れ口１３から当該客室１１内の空気を冷却用空気として取り込み、冷却用空気が吸気流路である吸気管路２１を通って２次電池２０に通気される。２次電池２０に通気された空気は、バッテリモジュールの隙間及びケース部材との隙間を流れてバッテリモジュールを冷却し、排気流路である排気管路２２から客室１１内のリアシート１２の脇に設けられた空気排出口１４から再び客室１１に排出される。
【００２１】
吸気管路２１には通気ファン２３が設けられ、通気ファン２３に吸い込まれた客室１１内の空気が２次電池２０に通気される。通気ファン２３としては、モータ駆動の遠心式又は軸流式のファン或いはブロワを用いることができる。
【００２２】
また、本実施例の吸気管路２１と排気管路２２とが循環流路としての循環管路２５によって接続されている。循環管路２５及び吸気管路２１との合流部には吸気切替弁２６が配設され、排気管路２２と循環管路２５の分岐部には排気切替弁２７が配設されている。また、吸気管路２１における管路内であって、通気ファン２３と２次電池２０との間には、空気を加温するヒータ２４が配設されている。
【００２３】
吸気切替弁２６は、空気の流れを客室１１から通気ファン２３（２次電池２０）に向かう方向と循環管路２５から吸気管路２１に向かう方向とに切り替える一つの板状の弁体を有し、吸気切替弁２６の外側に隣接してその弁体を駆動するアクチュエータ４０が取り付けられている。つまり、一方の方向からの空気の流れを遮断し、他方の方向からの空気の流れを許容する流路切替弁である。排気切替弁２７も同様に、空気の流れを排気管路２２から客室１１に向かう方向と排気管路２２から循環管路２５に向かう方向とに切り替える一つの板状の弁体を有しおり、排気切替弁２７の外側に隣接してその弁体を駆動するアクチュエータ４１が取り付けられている。このように切替弁２６、２７は、循環管路２５を通じた吸気管路２１及び排気管路２２を流通する空気の再循環経路、及び循環管路２５を介さずに客室１１から取り込んだ空気を再度客室１１に排気する冷却用経路を形成する流路切替手段として機能する。
【００２４】
そして、本実施例の温度調節装置は、２次電池２０の温度が所定温度よりも低い場合に、吸気切替弁２６と排気切替弁２７とを協調して制御し、冷却用空気流路を排気管路２２から再循環管路２５を経て吸気管路２１に戻る再循環経路に切替える。すなわち、循環管路２５を介した閉循環経路を形成し、ヒータ２４により温められた空気を閉循環させることで、２次電池２０を通常の性能を発揮できる適切な温度（例えば１５°〜２５°）にまで迅速に昇温させる。
【００２５】
ここで、図１及び図２を参照して本実施例の温度調節装置の流路切替弁及び各管路の配置について説明する。
【００２６】
本実施例の吸気切替弁２６は、吸気管路２１に客室１１内の空気を流入させるために客室１１との境界に設けられたリアシート１２の脇の空気取り入れ口１３付近、すなわち、吸気管路２１に客室１１内の空気を取り込むための当該吸気管路２１の流入面（第１流入面）が位置する当該客室１１との境界に配設される。排気切替弁２７も同様に、排気管路２２から客室１１へ空気が排気させるために客室１１との境界に設けられたリアシート１２の空気排出口１４付近（排気管路２２から客室１１内に空気を排気するための当該排気管路２２の流出面（第１流出面）が位置する当該客室１１との境界）に配設される。そして、本実施例の循環管路２５は、リアシート１２の背面側を当該リアシート１２の左右方向（車両１０の幅方向）に渡って配置されるとともに、吸気管路２１と循環管路２５との合流部及び排気管路２２と循環管路２５との分岐部の各々が、切替弁２６、２７が配置された空気取り入れ口１３及び空気排出口１４付近に各々配置される。
【００２７】
より具体的に説明すると、吸気管路２１と循環管路２５との合流部（接続部）における循環管路２５から吸気管路２１に空気が流入する流入面（第２流入面）１０２が、吸気管路２１の流入面１０１に隣接し、本実施例の吸気切替弁２６が流入面１０１と流入面１０２との間に挟まれて配設される。一方、排気管路２２と循環管路２５との分岐部（接続部）における排気管路２２から循環管路２５に空気が流出する流出面１０４が、排気管路２２の流出面１０３に隣接し、本実施例の排気切替弁２７が流出面１０３と流出面１０４との間に挟まれて配設される。
【００２８】
そして、吸気管路２１及び排気管路２２は、リアシート１２後方のトランク床板の下に搭載されている２次電池２０に接続され、循環管路２５は、リアシート１２の左右方向に渡って当該リアシート１２の背面に当接又は接近するように配設される。図１（ｂ）に示すように本実施例の温度調節装置の吸気管路２１及び排気管路２２は、車室（客室１１）には露出されずに車室と車両本体との間に位置し、循環管路２５が当該リアシート１２の背面に位置し、上面視矩形状の配管構成となっている。
【００２９】
このように本実施例の温度調節装置は、流路切替手段である吸気切替弁２６及び排気切替弁２７の各々が、吸気管路２１に客室１１内の空気を取り込むための当該吸気管路２１の流入面（第１流入面）が位置する当該客室１１との境界に及び排気管路２２から客室１１内に空気を排気するための当該排気管路２２の流出面（第１流出面）が位置する当該客室１１との境界に各々配設される。このため、吸気切替弁２６及び排気切替弁２７を効率良く配置することが可能となる。
【００３０】
さらに、吸気切替弁２６及び排気切替弁２７が客室１１との境界に設けられることから、循環管路２５をリアシート１２の背面の左右方向に効率良く配置することが可能となり、装置全体の配置スペースの効率化を図ることができる。この場合、循環管路２５をリアシートの背もたれ部の内部に配置することも可能であり、さらに配置スペースの効率化を図ることが可能となる。
【００３１】
すなわち、上記特許文献１のように、吸気管路及び排気管路の経路途中に切替弁を配置している場合、吸気管路及び排気管路の各々に切替弁を設けるためのスペースを確保しなければならず、かつ２次電池２０の上方におけるリアシート１２の背面までの車室空間において循環管路２５の配置スペースを確保しなければならい。これに対して本実施例では、２次電池２０の上方であってリアシート１２の背面までの車室空間において各管路が配設されておらず、効率の良い配置を実現できる。
【００３２】
また、吸気切替弁２６及び排気切替弁２７が客室１１との境界に設けられていることから、各管路２１、２２及び２５の管路内に切替弁を配置するよりも装置が簡略化されるとともに、装置の設置作業やメンテナンス等が軽減される。
【００３３】
次に、図２を参照して本実施例の温度調節装置について詳細に説明する。図２に示すように、吸気管路２１には吸気温度センサ５０が取り付けられ、２次電池２０にも２次電池温度センサ５１が取り付けられている。これらのセンサは、内部に差し込まれて固定された熱電対のようなセンサやサーミスタなどの測温抵抗である。
【００３４】
各ハードウェアはそれぞれ、吸気切替弁インターフェース５２、ヒータインターフェース５４、吸気温度センサインターフェース５６、通気ファン駆動インターフェース５８、２次電池温度センサインターフェース６０、排気切替弁インターフェース６２を介してＣＰＵを備える制御部６４に接続されている。これらの各インターフェースは、各ハードウェアからの信号を制御部への入力信号に変換したり、制御部６４からの指令信号を各ハードウェアの駆動信号に変換したりするものである。また。制御部６４は制御用データを記憶している記憶部６６とデータバスにて接続されている。
【００３５】
制御部６４は、吸気切替弁インターフェース５２及び排気切替弁インターフェース６２を通じてアクチュエータ４０、４１を制御し、吸気切替弁２６と排気切替弁２７の協調動作によって再循環する空気流量と２次電池２０を通気する空気流量の割合を調整する。冷却用空気流路が形成されている状態では、循環管路２５を流通する空気流量の割合はゼロであり、再循環経路が形成されている状態では、２次電池２０を通気する空気流量の全量が再循環となる。また、制御部６４は、各切替弁２６、２７を各流入面の中間位置等に制御することにより、２次電池２０を通気する空気流量の一部が循環管路２５を通じて再循環するようにすることも可能である。
【００３６】
図３は、本実施例の温度調整装置の動作を説明するためのフローチャートである。まず、制御部６４は、２次電池温度センサ５１の検出温度信号データを２次電池温度センサインターフェース６０から取得する（ステップＳ１０１）。続いて、制御部６４は、２次電池２０の温度が所定の温度、例えば５℃等、よりも低いかどうかを判断する（ステップＳ１０２）。制御部６４は、２次電池の温度が所定の温度よりも低いと判断した場合には、通気ファン駆動インターフェース５８に通気ファン２３を駆動する駆動指令を出力する。なお、このときの駆動指令は、吸気管路２１に空気取り入れ口１３から客室１１内の空気が入り込んでくる程度の短時間、例えば１０秒間の駆動命令である。
【００３７】
通気ファン駆動インターフェース５８は、この駆動指令に従って通気ファン２３を短時間だけ回転させて、すぐに停止させる。通気ファン２３が回転すると、吸気管路２１には空気取り入れ口１３から客室１１内の空気が入り込む（ステップＳ２０１）。吸気管路２１に取り込まれた空気の温度は、吸気温度センサ５０によって検出され、制御部６４は、検出信号データを吸気温度センサインターフェース５６から取得する（ステップＳ２０２）。制御部６４は、この吸気温度センサ５０からの検出温度信号と２次電池温度センサ５１からの検出温度信号とを比較し（ステップＳ２０３）、吸気温度が２次電池２０の温度よりも低いと判断された場合に制御部６４は、吸気切替弁インターフェース５２及び排気切替弁インターフェース６２に対し、再循環経路を形成するように各切替弁２６，２７を協調して切り替えるよう流路切替指令を出力する。
【００３８】
各インターターフェースはこの流路切替指令に従って、アクチュエータ４０，４１を駆動させ、各弁の弁体の位置を切り替える。この各切替弁２６，２７の協調切替動作によって２次電池２０の通気流路は、客室１１内の空気を取り入れて２次電池２０を冷却する冷却用流路構成から客室１１内の空気が入ってこない再循環経路へと切り替えられる（ステップＳ２０４）。再循環経路が形成されると、図１（ｂ）に示すように、２次電池２０の通気流路は、循環管路２５を通じた閉循環流路となる。
【００３９】
次に制御部６４は、再循環経路が構成されると、ヒータインターフェース５４にヒータ３０をオンとする加熱指令を出力する（ステップＳ２０５）。ヒータは、ＰＴＣヒータであるので、電源がオンとなると、これによって自己温度制御を開始しながら空気を加温していく。ヒータ３０がオンになった後、制御部６４は、ステップＳ２０１に戻り、通気ファン２３を短時間回転させ、吸気温度センサ５０からの吸気温度検出信号を取得し（ステップＳ２０２）、この吸気温度センサ５０からの検出温度信号と２次電池温度センサ５１からの検出温度信号とを比較する（ステップＳ２０３）。この動作を、吸気空気温度が２次電池温度よりも高くなるまで繰り返し行う。これは、２次電池よりも温度の低い空気を通気して２次電池の温度を低下させないためである。
【００４０】
そして、制御部６４は、ステップＳ２０３において吸気温度が２次電池温度よりも高くなったと判断された場合には、通気ファン２３を所定の回転数で連続回転させるよう連続駆動指令を通気ファン駆動インターフェース５８に出力する（ステップＳ２０６）。通気ファン駆動インターフェース５８は、この連続駆動指令に基づいて、通気ファン２３に駆動信号を出力し、通気ファン２３を所定の回転数で回転させる。なお、回転数は温度によらず一定の回転数としてもよく、また、２次電池２０の温度が低い時には風量を多くし、２次電池２０の温度が上昇してきたら風量を少なくしていくというように回転数を低くしてもよい。回転数を可変とする場合には、２次電池温度と回転数の関係を規定した制御マップを記憶部６６に格納しておき、このマップに基づいて加温回転数を可変としてもよい。また、客室１１から取り込んだ空気の温度によって回転数を可変としてもよい。
【００４１】
このように通気ファン２３が所定の回転数で回転を開始すると、２次電池２０の加温が開始され（ステップＳ２０７）、２次電池２０の加温中に制御部６４は、２次電池温度センサ５１の検出温度信号データを２次電池温度センサインターフェース６０から取得してその温度を監視する（ステップＳ２０８）。温度監視に結果、制御部６４は、２次電池２０の温度が所定の温度まで上昇したと判断した場合、ヒータ３０をオフとする指令をヒータインターフェース５４に出力する（ステップＳ２０９）。ヒータインターフェース５４はこの信号に基づいて、ヒータ３０への通電を停止する。
【００４２】
ヒータ３０への通電を停止した後、制御部６４は、吸気切替弁インターフェース５２、及び排気切替弁インターフェース６２に冷却用流路を形成するように各切替弁２６，２７を協調して切り替えるよう指令を出力する（ステップＳ２１０）。各インターターフェース５２、６２はこの流路切替指令に従って、アクチュエータ４０，４１を駆動させ、各弁の弁体の位置を切替える。この各切替弁２６，２７の協調切替え動作によって、２次電池２０の通気流路は、吸気管路２１から通気ファン２３、２次電池２０、排気管路２２、及び循環管路２５を経て吸気管路２１に戻る再循環経路から、客室１１から空気取り入れ口１３を介して吸気管路２１、通気ファン２３、２次電池２０を経て排気管路２２に流れて、排気管路２２から空気排出口１４を介して客室１１に流通する冷却流路構成となる。以上の動作によって、２次電池２０の加温動作は終了する。
【００４３】
このように本実施例の温度調節装置は、客室１１との吸排気をせずに吸気管路２１から通気ファン２３、２次電池２０、排気管路２２、及び循環管路２５を経て吸気管路２１に戻る再循環経路（閉循環経路）を形成する。このため、ヒータ３０によって加温された空気は循環流路外に流れ出すことがなく、外部の冷たい空気がこの循環流路に入り込むこともないので、加温した空気によって効率的に２次電池２０を加温することができる。特に、短時間で２次電池２０の温度を上昇させることができる。
【００４４】
２次電池２０の加温動作が終了すると、図３のステップＳ１０１に戻り、制御部６４は２次電池２０の温度を２次電池温度センサ５１の検出信号データを２次電池温度センサインターフェース６０から取得し、ステップＳ１０２において２次電池の加温が必要かどうかを判断する。２次電池２０の加温動作の終了後では、２次電池２０の温度は加温が必要ないと判断される温度となっていることから、制御部６４は、２次電池温度を監視しながら、通常の２次電池冷却動作を行う（ステップＳ１０３）。車両１０の走行による充放電によって２次電池２０の温度が所定の温度、例えば４０℃程度まで高くなると、制御部６４は、２次電池の通気流路が冷却流路構成となっているか否かを確認し、冷却流路構成となっていない場合には、上記のステップＳ２１０と同様に流路構成を冷却流路構成となるように切り替える（ステップＳ１０４）。
【００４５】
次に制御部６４は、通気ファン駆動インターフェース５８に通気ファン２３を短時間回転する指令を出力する。この短時間は、吸気管路２１に空気取り入れ口１３からの客室１１内の空気が入り込んでくる程度の短時間、例えば１０秒間等、の時間である。通気ファン駆動インターフェース５８はこの指令に従って通気ファン２３を短時間だけ回転させて、停止させる（ステップＳ１０５）。通気ファン２３の回転により吸気管路２１に空気取り入れ口１３を介して取り込まれた客室１１内の空気は、吸気温度センサ５０によって温度検出され、制御部６４は検出信号データを吸気温度センサインターフェース５６から取得する（ステップＳ１０６）。制御部６４は、この吸気温度センサ５０からの検出温度信号と２次電池温度センサ５１からの検出温度信号とを比較する（ステップＳ１０７）。そして、吸気温度が２次電池温度よりも高いと判断された場合には、制御部６４は、車室内クーラーを始動する指令を出力する（ステップＳ１０８）。これは、２次電池冷却用空気温度が２次電池温度よりも高い場合、通気ファン２３によって空気を通気しても２次電池２０を冷却できないためである。また、車室内クーラーを駆動するのは、２次電池２０の冷却空気は車室内の空気を使用しているため、車室内の空気を冷却して２次電池２０の冷却用空気の温度を下げるためである。
【００４６】
次に、制御部６４は、吸気温度センサ５０の検出温度信号データを吸気温度センサインターフェース５６から取得し、２次電池温度センサ５１の検出温度信号データを２次電池温度センサインターフェース６０から取得して、その温度差の監視を続ける（ステップＳ１０７）。そして、制御部６４において、吸気温度が２次電池２０の温度よりも低くなったと判断された場合に、制御部６４は、通気ファン２３を通常回転とする指令を通気ファン駆動インターフェース５８に出力する（ステップＳ１０９）。通気ファン駆動インターフェース５８はこの信号に基づいて、通気ファン２３を通常回転駆動させる。通気ファン２３の通常回転は、２次電池２０の温度が高い時には風量が増えるように通気ファン２３の回転数を高くしたり、２次電池２０の温度が低い時には風量が少なくなるように通気ファン２３の回転数を低くすることが可能な可変回転数とすることができる。可変制御は、２次電池２０の温度と通気ファン２３の回転数との関係を規定した制御マップを記憶部６６に格納しておき、このマップに基づいて回転数を制御しても良いし、２次電池２０の温度に比例した回転数としてもよい。また、回転数を一定としてもよい。通気ファン２３が通常回転となると、２次電池２０の冷却が開始される（ステップＳ１１０）。
【００４７】
２次電池２０の冷却動作では、制御部６４は、２次電池温度センサ５１の検出温度信号データを２次電池温度センサインターフェース６０から取得してその温度を監視する（ステップＳ１１１）。制御部６４は、監視している２次電池２０の温度に応じて通気ファン２３の回転数を可変させてその温度を制御する。２次電池２０の温度が通気ファン２３を停止させる温度まで低下した場合（ステップＳ１１２）、図３のステップＳ１０１に戻って、制御部６４は、２次電池２０の温度監視に入り、検出する２次電池の温度に応じて以後同様の冷却あるいは加温の動作を行う。また、車両１０が停止状態となったときには、通気ファン２３の回転を停止し、２次電池２０の温度調整動作を終了することができる（ステップＳ１１３）。
【００４８】
このように通常の冷却動作においては、２次電池２０の通気流路は、客室１１から空気取り入れ口１３を介して吸気管路２１、吸気管路２１から通気ファン２３、２次電池２０を経て排気管路２２に流れ、空気排出口１４を介して客室１１に排気される冷却流路構成となっている。なお、吸気切替弁２６と排気切替弁２７を協調制御して各弁体位置を中間位置とすることによって、客室１１内の空気を取り込みながら２次電池２０への通気の一部を加温することもでき、２次電池２０への通気温度を制御して当該２次電池２０の温度を細かく調整することもできる。
【００４９】
また、本実施例の流路切替手段である吸気切替弁２６及び排気切替弁２７を弁体で構成し、両流入面１０１、１０２に適用される場合を一例に説明したが、例えば、第１及び第２流入面１０１、１０２の各々に個別の第１開閉部材及び第２開閉部材を配置して流路切替手段を構成してもよい。この場合、制御部６４は、２次電池２０の温度が所定の温度よりも低い場合に、第１流入面１０１に配置される第１開閉部材を閉じて第１流入面１０１を介した空気の流入を妨げ、かつ第２流入面１０２に配置される第２開閉部材を開いて第２流入面１０２を介した空気の流入を許容するように制御する。また、流路切替弁２７についても同様に、第３及び第４流出面１０３、１０４の各々に個別の第３開閉部材及び第４開閉部材を配置して流路切替手段を構成し、制御部６４により、２次電池２０の温度が所定の温度よりも低い場合に、第１流出面１０３に配置される第３開閉部材を閉じて第１流出面１０３を介した空気の流入を妨げ、かつ第２流出面１０４に配置される第４開閉部材を開いて第２流出面１０４を介した空気の循環管路２５への流入を許容するように制御する。
【００５０】
また、図４は、本実施例の温度調節装置の変形例であり、図４に示すように、２次電池２０がリアリート１２の座部下方に配設された場合の温度調節装置である。すなわち、本発明の温度調節装置は、空気取り入れ口１３及び空気排出口１４が、リアシート１２の座部下方に配置され、吸気切替弁２６、２７をリアシート１２の座部下方の車室との境界に各々配置している。そして、循環管路２５は、リアシート１２の座部下方であって、２次電池２０と客室１１との間に配設されている。
【００５１】
すなわち、本発明の温度調節装置は、流路切替手段である吸気切替弁２６及び排気切替弁２７の各々が、吸気管路２１に客室１１内の空気を取り込むための当該吸気管路２１の流入面（第１流入面）が位置する当該客室１１との境界に及び排気管路２２から客室１１内に空気を排気するための当該排気管路２２の流出面（第１流出面）が位置する当該客室１１との境界に各々配設されるため、２次電池２０の上方の空間に切替弁及び各管路が配置されない。したがって、リアシート１２の座部下方の限られたスペースであっても、当該温度調節装置を効率よく配置することが可能となる。
【００５２】
また、本変形例では、リアシート１２の脇に空気取り入れ口１３、空気排出口１４が配設される場合に比べて、リアシート１２に着座する乗員に対して通気ファン２３や空気が流通する際の騒音が聞こえ難く、実質的な騒音低減を図ることが可能となる。
【００５３】
なお、客室１１は、主にフロントシートやリアシートが位置して利用者が着座する空間を意味しているが、リアシート後方のトランクスペースなど荷物を搭載するために形成された隔離された空間を含み、本実施例の客室１１は、車両１０において利用者が視認して利用できる全ての空間（車室）であり、シートが位置する空間のみに限定されない。
【００５４】
また、各管路は、四角い断面形状をしたダクトでもよく、円形又はその他の断面形状のダクトでもよい。また、本実施例のヒータ２４としては、電源をオンにすると自己温度制御性によって温度を自己調節するＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒータを用いることができ、電熱ヒータなど測定温度によってフィードバック制御をするような加温源であってもよい。また、流路抵抗が小さくなるように管路の壁面に板状のヒータを取り付けたり、管路の外面に加温のための電熱線、加温管路などを取り付けて、管路壁面を介して空気を加温するように構成できる。
【００５５】
以上、本発明の温度調節装置を上記実施例に則して説明したが、本発明の温度調節装置は、ヒータ２４を備えない温度調節装置として構成することも可能である。すなわち、車両１０に搭載される２次電池（蓄電装置）２０に車室（客室１１）内の空気を通気する通気ファン２３と、通気ファン２３に車室内の空気を導く吸気管路（吸気流路）２１と、２次電池２０に通気した空気を車室内に排気する排気管路（排気流路）２２と、吸気管路２１及び排気管路２２に接続され、排気管路２２から車室に排気される空気を吸気管路２１へ循環させる循環管路（循環流路）２５と、循環管路２５を通じた吸気管路２１及び排気管路２２を流通する空気の再循環経路を形成するための吸気／排気切替弁（流路切替手段）２６、２７とを有し、切替弁２６、２７が、吸気管路２１に空気を取り込むための該吸気管路の第１流入面１０１が位置する車室との境界、及び排気管路２２から車室内に空気を排気するための該吸気管路２２の第１流出面１０３が位置する車室との境界に各々配置された温度調節装置として構成することができる。
【００５６】
したがって、ヒータ２４を備えない温度調節装置は、上記実施例と同様に、切替弁２６、２７が客室１１との境界に配置されているため、配置スペース効率を向上させることが可能となる。なお、該温度調節装置において、２次電池２０の温度が所定温度よりも低い場合、上記実施例と同様に循環管路２５を介して空気の閉循環を構成することで、２次電池２０の温度調節を適切に行うことができる。この場合、閉循環による空気の流通とともに、２次電池２０を充放電制御し、２次電池２０の充放電に伴う発熱を利用して閉循環する空気を温め、２次電池２０を適切な昇温させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の温度調整装置を搭載した車両の外観図である。
【図２】本発明の温度調整装置の構成を示した図である。
【図３】本発明の温度調節装置の動作を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の温度調整装置の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０ 車両
１１ 客室
１２ リアシート
１３ 空気取り入れ口
１４ 空気排出口
２０ ２次電池
２１ 吸気管路
２２ 排気管路
２３ 通気ファン
２４ ヒータ
２５ 循環管路
２６ 吸気切替弁
２７ 排気切替弁
１０１ 第１流入面
１０２ 第２流入面
１０３ 第１流出面
１０４ 第２流出面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される蓄電装置に車室内の空気を通気する通気ファンと、前記通気ファンに前記車室内の空気を導く吸気流路と、前記蓄電装置に通気した空気を前記車室内に排気する排気流路と、前記蓄電装置に通気される空気を温めるための加熱手段と、を備え、前記蓄電装置の温度が所定の温度よりも低い場合に、前記蓄電装置に通気される空気を前記加熱手段により温め、前記蓄電装置の温度調整を行う温度調節装置であって、
前記吸気流路及び排気流路に接続され、前記排気流路から前記車室に排気される空気を前記吸気流路へ循環させる循環流路と、
前記循環流路を通じた前記吸気流路及び前記排気流路を流通する空気の再循環経路を形成するための流路切替手段と、を有し、
前記流路切替手段を、前記吸気流路に空気を取り込むための前記吸気流路の第１流入面が位置する前記車室との境界、及び前記排気流路から前記車室内に空気を排気するための前記吸気流路の第１流出面が位置する前記車室との境界に各々配置したことを特徴とする温度調節装置。
【請求項２】
前記第１流入面及び前記循環流路と前記吸気流路との接続部における前記循環流路から前記吸気流路に前記空気が流入する第２流入面が隣接して配置され、かつ前記第１流出面及び前記循環流路と前記排気流路との接続部における前記排気流路から前記循環流路に前記空気が流出する第２流出面が隣接して配置されることを特徴とする請求項１に記載の温度調節装置。
【請求項３】
前記流路切替手段は、
前記第１流入面と第２流入面との間に配置され、一方を流入面を介した空気の流入を妨げ、他方の流入面を介した空気の流入を許容する第１切替弁と、
前記第１流出面と第２流出面との間に配置され、一方の流出面を介した空気の流出を妨げ、他方の流出面を介した空気の流出を許容する第２切替弁と、を有することを特徴とする請求項２に記載の温度調節装置。
【請求項４】
温度検出手段により検出される前記蓄電装置の温度に基づいて、前記流路切替手段を制御する制御手段をさらに有し、前記制御手段は、前記蓄電装置の温度が所定の温度よりも低い場合に、
前記第１切替弁を前記第１流入面からの前記空気の流入を妨げる位置に制御し、前記第２流入面を介した空気の流入を許容させる第１制御と、前記第２切替弁を前記第１流出面への前記空気の流出を妨げる位置に制御し、前記第２流出面を介した空気の流出を許容させる第２制御を遂行することを特徴とする請求項３に記載の蓄電装置の温度調節装置。
【請求項５】
前記循環流路が前記後部座席の背もたれ部の背面側又は前記背もたれ部内部に配置されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の蓄電装置の温度調節装置。
【請求項６】
前記流路切替手段が、前記吸気流路に空気を取り込むための前記吸気流路の第１流入面が位置する前記座部下方の前記車室との境界、及び前記排気流路から前記車室内に空気を排気するための前記吸気流路の第１流出面が位置する前記座部下方の前記車室との境界に各々配置されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の蓄電装置の温度調節装置。
【請求項７】
車両に搭載される蓄電装置に車室内の空気を通気する通気ファンと、
前記通気ファンに前記車室内の空気を導く吸気流路と、
前記蓄電装置に通気した空気を前記車室内に排気する排気流路と、
前記吸気流路及び排気流路に接続され、前記排気流路から前記車室に排気される空気を前記吸気流路へ循環させる循環流路と、
前記循環流路を通じた前記吸気流路及び前記排気流路を流通する空気の再循環経路を形成するための流路切替手段と、を有し、
前記流路切替手段が、前記吸気流路に空気を取り込むための前記吸気流路の第１流入面が位置する前記車室との境界、及び前記排気流路から前記車室内に空気を排気するための前記吸気流路の第１流出面が位置する前記車室との境界に各々配置されることを特徴とする温度調節装置。
【請求項１】
車両に搭載される蓄電装置に車室内の空気を通気する通気ファンと、前記通気ファンに前記車室内の空気を導く吸気流路と、前記蓄電装置に通気した空気を前記車室内に排気する排気流路と、前記蓄電装置に通気される空気を温めるための加熱手段と、を備え、前記蓄電装置の温度が所定の温度よりも低い場合に、前記蓄電装置に通気される空気を前記加熱手段により温め、前記蓄電装置の温度調整を行う温度調節装置であって、
前記吸気流路及び排気流路に接続され、前記排気流路から前記車室に排気される空気を前記吸気流路へ循環させる循環流路と、
前記循環流路を通じた前記吸気流路及び前記排気流路を流通する空気の再循環経路を形成するための流路切替手段と、を有し、
前記流路切替手段を、前記吸気流路に空気を取り込むための前記吸気流路の第１流入面が位置する前記車室との境界、及び前記排気流路から前記車室内に空気を排気するための前記吸気流路の第１流出面が位置する前記車室との境界に各々配置したことを特徴とする温度調節装置。
【請求項２】
前記第１流入面及び前記循環流路と前記吸気流路との接続部における前記循環流路から前記吸気流路に前記空気が流入する第２流入面が隣接して配置され、かつ前記第１流出面及び前記循環流路と前記排気流路との接続部における前記排気流路から前記循環流路に前記空気が流出する第２流出面が隣接して配置されることを特徴とする請求項１に記載の温度調節装置。
【請求項３】
前記流路切替手段は、
前記第１流入面と第２流入面との間に配置され、一方を流入面を介した空気の流入を妨げ、他方の流入面を介した空気の流入を許容する第１切替弁と、
前記第１流出面と第２流出面との間に配置され、一方の流出面を介した空気の流出を妨げ、他方の流出面を介した空気の流出を許容する第２切替弁と、を有することを特徴とする請求項２に記載の温度調節装置。
【請求項４】
温度検出手段により検出される前記蓄電装置の温度に基づいて、前記流路切替手段を制御する制御手段をさらに有し、前記制御手段は、前記蓄電装置の温度が所定の温度よりも低い場合に、
前記第１切替弁を前記第１流入面からの前記空気の流入を妨げる位置に制御し、前記第２流入面を介した空気の流入を許容させる第１制御と、前記第２切替弁を前記第１流出面への前記空気の流出を妨げる位置に制御し、前記第２流出面を介した空気の流出を許容させる第２制御を遂行することを特徴とする請求項３に記載の蓄電装置の温度調節装置。
【請求項５】
前記循環流路が前記後部座席の背もたれ部の背面側又は前記背もたれ部内部に配置されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の蓄電装置の温度調節装置。
【請求項６】
前記流路切替手段が、前記吸気流路に空気を取り込むための前記吸気流路の第１流入面が位置する前記座部下方の前記車室との境界、及び前記排気流路から前記車室内に空気を排気するための前記吸気流路の第１流出面が位置する前記座部下方の前記車室との境界に各々配置されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の蓄電装置の温度調節装置。
【請求項７】
車両に搭載される蓄電装置に車室内の空気を通気する通気ファンと、
前記通気ファンに前記車室内の空気を導く吸気流路と、
前記蓄電装置に通気した空気を前記車室内に排気する排気流路と、
前記吸気流路及び排気流路に接続され、前記排気流路から前記車室に排気される空気を前記吸気流路へ循環させる循環流路と、
前記循環流路を通じた前記吸気流路及び前記排気流路を流通する空気の再循環経路を形成するための流路切替手段と、を有し、
前記流路切替手段が、前記吸気流路に空気を取り込むための前記吸気流路の第１流入面が位置する前記車室との境界、及び前記排気流路から前記車室内に空気を排気するための前記吸気流路の第１流出面が位置する前記車室との境界に各々配置されることを特徴とする温度調節装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−２７２１１２（Ｐ２００９−２７２１１２Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２１０８８（Ｐ２００８−１２１０８８）
【出願日】平成２０年５月７日（２００８．５．７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月７日（２００８．５．７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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