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公開番号2021027776
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210222
出願番号2019146652
出願日20190808
発明の名称バッテリ冷却システム
出願人株式会社SUBARU
代理人特許業務法人イトーシン国際特許事務所
主分類B60L 58/26 20190101AFI20210125BHJP(車両一般)
要約【課題】充電時に発生するバッテリ内の温度のばらつきを防止することができるバッテリ冷却システムを提供する。
【解決手段】バッテリ冷却システム2は、バッテリ4と、非接触充電装置5と、冷却装置10とを備えている。非接触充電装置5は、受電コイル51を含んでいる。受電コイル51は、その少なくとも一部が、Z方向から見てバッテリ4と重なる位置に配置されている。冷却装置10は、冷却器11と、流量制御器12とを含んでいる。冷却器11は、Z方向から見てバッテリ4と重なる複数の部分を含んでいる。流量制御器12は、複数の部分毎に流体の量を制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
電動車両に搭載されたモータを駆動させるバッテリと、
給電コイルによってワイヤレス伝送された電力を用いて前記バッテリを充電する非接触充電装置と、
前記バッテリを冷却する冷却装置とを備え、
前記非接触充電装置は、前記電力を受電する受電コイルを含み、
前記受電コイルは、その少なくとも一部が、前記電動車両の高さ方向に平行な第1の方向から見て前記バッテリと重なる位置に配置され、
前記冷却装置は、流体を用いて前記バッテリを冷却する冷却器と、前記流体の量を制御する流量制御器とを含み、
前記冷却器は、前記第1の方向から見て前記バッテリと重なる複数の部分を含み、
前記流量制御器は、前記複数の部分毎に前記流体の量を制御することを特徴とするバッテリ冷却システム。
続きを表示(約 1,200 文字)【請求項2】
前記冷却器は、前記複数の部分として、前記第1の方向から見て前記受電コイルと重なる位置に配置された1つ以上の第1の部分と、前記第1の方向から見て前記受電コイルとは重ならない位置に配置された1つ以上の第2の部分とを含み、
前記流量制御器は、前記電力を受電するときの前記受電コイルの発熱量と対応関係を有するパラメータに基づいて、前記第1の部分における前記流体の量を変化させることを特徴とする請求項1に記載のバッテリ冷却システム。
【請求項3】
前記非接触充電装置は、更に、前記電力の量を測定する電力測定器を含み、
前記パラメータは、前記電力測定器の測定値であることを特徴とする請求項2に記載のバッテリ冷却システム。
【請求項4】
前記給電コイルは、地上または地中に設置され、
前記冷却装置は、更に、前記受電コイルが前記電力を受電するときに、前記複数の部分の各々が、前記第1の方向から見て前記給電コイルと重なる位置に配置された部分であるオーバーラップ部分であるか否かを判定する判定部を含み、
前記流量制御器は、前記オーバーラップ部分であるか否かによって、前記複数の部分の各々における前記流体の量を変化させることを特徴とする請求項1に記載のバッテリ冷却システム。
【請求項5】
更に、前記給電コイルの位置を検出する位置検出器を備え、
前記判定部は、前記位置検出器の検出結果を用いて前記複数の部分の各々の判定を行うことを特徴とする請求項4に記載のバッテリ冷却システム。
【請求項6】
前記冷却装置は、更に、前記位置検出器の検出結果を用いて前記給電コイルと前記受電コイルとの間隔を算出する算出部を含み、
前記流量制御器は、前記算出部によって算出された前記間隔に基づいて、前記オーバーラップ部分における前記流体の量を変化させることを特徴とする請求項5に記載のバッテリ冷却システム。
【請求項7】
前記冷却器は、前記複数の部分として、前記第1の方向から見て前記受電コイルと重なる位置に配置された複数の第1の部分と、前記第1の方向から見て前記受電コイルとは重ならない位置に配置された複数の第2の部分とを含むことを特徴とする請求項4に記載のバッテリ冷却システム。
【請求項8】
前記流体は液体であることを特徴とする請求項1に記載のバッテリ冷却システム。
【請求項9】
前記電動車両は、駆動源として前記モータを備えた電気自動車であることを特徴とする請求項1に記載のバッテリ冷却システム。
【請求項10】
前記電動車両は、駆動源としてエンジンと前記モータを備えたハイブリッド自動車であることを特徴とする請求項1に記載のバッテリ冷却システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、充電に起因して発熱したバッテリを冷却するバッテリ冷却システムに関する。
続きを表示(約 5,800 文字)【背景技術】
【0002】
電気自動車やプラグインハイブリッド自動車等の電動車両には、駆動源としての電動モータと、電動モータを駆動させる電力源としてのバッテリが搭載されている。電動車両は、外部からの電力供給によってバッテリを充電する外部充電機能を有している。一般的に、電力供給源としては、家庭用電源のコンセントや、各種施設に設置された急速充電スタンドが用いられる。
【0003】
近年、電動車両のバッテリを充電する方法として、電源コードや送電ケーブルを用いない非接触充電システムが注目されている。非接触充電システムでは、地上または地中に設置された給電コイルからバッテリを充電するための電力がワイヤレス伝送される。電動車両には、ワイヤレス伝送された電力を受電するための受電コイルが設置される。受電コイルによって受電された電力は、整流器によって交流から直流に整流された後、バッテリに供給される。
【0004】
非接触充電システムによる充電時には、バッテリのみならず、受電コイルも発熱する。バッテリの劣化等を防止するために、非接触充電システムでは、充電時にバッテリを冷却することが望ましい。
【0005】
特開2016−226087号公報には、送電部から非接触で電力を受ける受電部、及び受電部が受けた電力を蓄える蓄電装置の少なくともいずれか一方を冷却する冷却部を備えた冷却システムが開示されている。特開2013−135572号公報には、受電部を冷却する冷却ファンと、受電部で受電した電力によって充電される蓄電装置を冷却する冷却ファンとを含む冷却装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
特開2016−226087号公報
特開2013−135572号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
ところで、電動車両には、大容量且つ高電圧のバッテリが用いられる。このようなバッテリを搭載するために、電動車両では、電動車両の床下を覆うようにバッテリを設置するレイアウトが採用される場合が多い。この場合、バッテリの下方の領域であって、電動車両の高さ方向に平行な方向から見てバッテリの一部と重なる領域に受電コイルを設置することが考えられる。
【0008】
上述のようにバッテリの下方に受電コイルを設置した場合、充電時に受電コイルが発熱すると、受電コイルに重なるバッテリの一部が局所的に発熱してしまう。また、非接触充電システムによってバッテリを充電するためには、給電コイルと受電コイルを重ねる必要がある。そのため、バッテリの下方に受電コイルを設置した場合には、充電時に給電コイルとバッテリが重なってしまい、給電コイルから発生される磁界に起因して給電コイルに重なるバッテリの一部が局所的に発熱してしまう場合がある。バッテリの一部が局所的に発熱することによってバッテリ内の温度がばらつくと、バッテリの劣化が進んでしまうという問題が発生する。
【0009】
特開2016−226087号公報に開示された冷却システムと、特開2013−135572号公報に開示された冷却装置のいずれにおいても、充電時に発生するバッテリ内の温度のばらつきを防止することはできない。
【0010】
そこで、本発明は、充電時に発生するバッテリ内の温度のばらつきを防止することができるバッテリ冷却システム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】
【0011】
本発明の一態様のバッテリ冷却システムは、電動車両に搭載されたモータを駆動させるバッテリと、給電コイルによってワイヤレス伝送された電力を用いて前記バッテリを充電する非接触充電装置と、前記バッテリを冷却する冷却装置とを備え、前記非接触充電装置は、前記電力を受電する受電コイルを含み、前記受電コイルは、その少なくとも一部が、前記電動車両の高さ方向に平行な第1の方向から見て前記バッテリと重なる位置に配置され、前記冷却装置は、流体を用いて前記バッテリを冷却する冷却器と、前記流体の量を制御する流量制御器とを含み、前記冷却器は、前記第1の方向から見て前記バッテリと重なる複数の部分を含み、前記流量制御器は、前記複数の部分毎に前記流体の量を制御する。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、充電時に発生するバッテリ内の温度のばらつきを防止することができるバッテリ冷却システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
本発明の一実施の形態に係るバッテリ冷却システムが搭載された車両の概略の構成を示す説明図である。
本発明の一実施の形態における冷却装置の冷却器を示す平面図である。
図2に示した冷却器の一部分と流量制御器を示す説明図である。
本発明の一実施の形態における冷却装置の制御ユニットを示す機能ブロック図である。
本発明の一実施の形態におけるオーバーラップ部分の一例を説明するための説明図である。
本発明の一実施の形態におけるオーバーラップ部分の他の一例を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、図面を参照して、本発明の一実施の形態を説明する。始めに、図1を参照して、本発明の一実施の形態に係るバッテリ冷却システム2が搭載された車両1の概略の構成について説明する。図1に示した車両1は、電動車両であり、特に、駆動源としてモータ3を備えた電気自動車である。モータ3は、図示しない変速装置に対して連設自在に設けられており、車両1の駆動輪、例えば前輪を駆動させる。
【0015】
車両1は、更に、車両1に搭載されたモータ3を駆動させるバッテリ4を備えている。バッテリ4は、車両1の床下を覆うように設置される。バッテリ4は、例えば、図示しないインバータを経由してモータ3に接続されている。図示しないインバータは、バッテリ4の直流電力を交流電力に変換してモータ3を駆動させる。
【0016】
車両1は、更に、バッテリ4を充電する充電装置として、電源コードまたは送電ケーブルを用いてバッテリ4を充電する有線式の充電装置と、電源コードまたは送電ケーブルを用いずにバッテリ4を充電する無線式の充電装置とを備えている。有線式の充電装置は、バッテリ4に充電用の電力を供給する電力供給源として、例えば家庭用電源のコンセントや、各種施設に設置された急速充電スタンドを用いる。図1では、有線式の充電装置を省略している。
【0017】
以下、無線式の充電装置を、非接触充電装置5と言う。非接触充電装置5は、電力供給源として、外部の給電装置7を用いる。非接触充電装置5は、給電装置7からワイヤレス伝送された電力を用いてバッテリ4を充電する。
【0018】
非接触充電装置5と給電装置7は、コイルを用いた電磁誘導方式または磁界共鳴方式によって電力を送受信する。非接触充電装置5は、電力を受電する受電コイル51と整流器53とを含んでいる。給電装置7は、給電装置本体71と、給電装置本体71に接続された給電コイル72とを含んでいる。給電コイル72は、地上または地中に設置される。バッテリ4を充電する電力は、給電コイル72によってワイヤレス伝送される。
【0019】
ここで、図1に示したように、X方向、Y方向、Z方向を定義する。X方向、Y方向、Z方向は、互いに直交する。X方向は、車両1の進行方向である。Y方向は、車両1の車幅方向に平行な一方向(図1では奥から手前に向かう方向)である。Z方向は、車両1の高さ方向に平行な一方向(図1では上側に向かう方向)である。また、X方向とは反対の方向を−X方向とし、Y方向とは反対の方向を−Y方向とし、Z方向とは反対の方向を−Z方向とする。
【0020】
受電コイル51は、バッテリ4と同様に、車両1の床下に設置される。本実施の形態では特に、受電コイル51は、その少なくとも一部が、車両1の高さ方向に平行な第1の方向すなわちZ方向から見てバッテリ4と重なる位置に配置されている。図1に示した例では、受電コイル51の平面形状は、バッテリ4の平面形状よりも小さく、受電コイル51は、その全体が、Z方向から見てバッテリ4と重なる位置に配置されている。また、受電コイル51は、バッテリ4の−Z方向側に配置されている。
【0021】
受電コイル51と給電コイル72との間における電力の送受信は、Z方向から見て受電コイル51の少なくとも一部が給電コイル72に重なった状態で行われる。この状態において、給電装置本体71が給電コイル72に電流を流すことによって、電力の送受信が行われる。受電コイル51によって受電された電力は、整流器53によって交流から直流に整流された後、バッテリ4に供給される。
【0022】
非接触充電装置5は、更に、受電コイル51によって受電された電力の電力量を計測する電力測定器52を含んでいる。電力測定器52は、例えば、バッテリ4と整流器53との間に設けられる。この場合、電力測定器52は、バッテリ4と整流器53とを接続する伝送線路の電圧および電流を測定することによって、電力量を測定する。
【0023】
車両1は、更に、給電コイル72の位置を直接または間接的に検出する位置検出器6を備えている。なお、給電コイル72の位置とは、車両1に対する相対的な位置である。位置検出器6としては、例えば、給電コイル72そのものまたは給電コイル72の位置を表す目印を検出するカメラまたはセンサが用いられる。センサとしては、例えばレーダセンサや光学センサ等が用いられる。図1では、上記のカメラまたはセンサに符号6を付している。
【0024】
位置検出器6は、給電コイル72の位置のうち、少なくともX方向の位置とY方向の位置を検出する。給電コイル72のZ方向の位置すなわち給電コイル72と受電コイル51との間隔は、位置検出器6によって検出してもよいし、受電コイル51と電力測定器52によって検出してもよい。上記の間隔が変化すると、受電コイル51によって受電された電力が変化する。従って、受電コイル51によって受電された電力の電力量を電力測定器52によって計測することによって、上記の間隔を検出することができる。受電コイル51と電力測定器52によって上記の間隔を検出する場合、受電コイル51および電力測定器52と、図1において符号6を付したカメラまたはセンサによって、給電コイル72の位置を検出する位置検出器が構成されているとも言える。
【0025】
車両1は、更に、バッテリ4を冷却する冷却装置10を備えている。冷却装置10は、本実施の形態に係るバッテリ冷却システム2の主要部を構成する。言い換えると、バッテリ冷却システム2は、冷却装置10を備えている。バッテリ冷却システム2は、更に、前記のバッテリ4、非接触充電装置5および位置検出器6を備えている。
【0026】
冷却装置10は、流体を用いてバッテリ4を冷却する冷却器11と、流体の量を制御する流量制御器12と、流量制御器12を制御する制御ユニット13とを含んでいる。なお、制御ユニット13は、後で説明する図4に示されている。冷却器11は、Z方向から見てバッテリ4と重なる位置に配置されている。また、冷却器11は、バッテリ4のZ方向側に配置されている。なお、図1では、バッテリ4と冷却器11を別体として描いているが、バッテリ4と冷却器11は一体化されていてもよい。
【0027】
バッテリ4を冷却する流体は、冷却水等の液体であってもよいし、特定のガス等の気体であってもよい。バッテリ4の冷却は、例えば、冷却器11内に配設された配管に液体または気体を循環させることによって行われる。流量制御器12は、液体または気体の流量を調整する電磁弁と、液体または気体の流量を計測する流量センサとを含んでいてもよい。
【0028】
図示しないが、車両1は、更に、電気自動車としての車両1を制御するEV制御ユニット、バッテリ4の充電を制御する充電制御ユニット、バッテリ4を監視および制御する装置であるバッテリマネージメントユニット、車両1のパワーステアリング装置を制御するパワーステアリング制御ユニット、車両1のブレーキ装置を制御するブレーキ制御ユニット等の、複数の電子制御ユニットを備えている。上記複数の電子制御ユニットと、冷却装置10の制御ユニット13は、CAN(Controller Area Network)通信等を用いた車内ネットワークによって互いに接続されている。
【0029】
上記複数の電子制御ユニットと、冷却装置10の制御ユニット13は、それぞれ、例えば、CPU、ROMおよびRAM等を備えたマイクロコンピュータを主体として構成されている。ROMにはシステム毎に設定されている動作を実現するための制御プログラムが記憶されている。上記の動作は、CPUがROMから制御プログラムを読み出してRAMに展開して実行することにより実現される。
【0030】
次に、図2および図3を参照して、冷却器11の構成について説明する。図2は、冷却器11を示す平面図である。図3は、図2に示した冷却器11の一部分と流量制御器12を示す説明図である。図1には、バッテリ4および受電コイル51の位置を破線で示している。
(【0031】以降は省略されています)

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