特開 2024-175402 車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024175402

(43)【公開日】2024-12-18

(54)【発明の名称】車両

(51)【国際特許分類】

   B60H 1/22 20060101AFI20241211BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20241211BHJP

   B60K 1/04 20190101ALI20241211BHJP

【ＦＩ】

B60H1/22 ZHV

H02J7/00 P

B60K1/04 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023093172

(22)【出願日】2023-06-06

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小倉 陽一

(72)【発明者】

【氏名】右田 翼

(72)【発明者】

【氏名】向井 大介

(72)【発明者】

【氏名】長瀬 浩

【テーマコード（参考）】

3D235

3L211

5G503

【Ｆターム（参考）】

3D235AA02

3D235BB53

3D235CC14

3D235DD35

3L211AA10

3L211AA11

3L211BA02

3L211BA60

3L211DA99

3L211EA86

3L211FB05

3L211GA93

5G503BA01

5G503BB01

5G503CB11

5G503EA05

5G503FA06

5G503GD03

5G503GD06

(57)【要約】

【課題】搭乗空間を昇温することに起因して車両が電欠するのを抑制することが可能な車両を提供する。
【解決手段】車両１００は、バッテリ２１（二次電池）が収容されるバッテリパック２０（電池室）と、搭乗者が搭乗するキャビン１０（搭乗空間）とを備える。また、車両１００は、バッテリパック２０とキャビン１０との間が連通している状態と、バッテリパック２０とキャビン１０との間が非連通である状態とを切り替え可能な電磁弁７１（切替機構）を備える。バッテリ２１の温度が所定温度よりも高く、かつ、バッテリ２１のＳＯＣが所定値よりも小さい場合に、電磁弁７１がバッテリパック２０とキャビン１０とを連通させる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

二次電池が収容される電池室と、
搭乗者が搭乗する搭乗空間と、
前記電池室と前記搭乗空間との間が連通している状態と、前記電池室と前記搭乗空間との間が非連通である状態とを切り替え可能な切替機構と、を備え、
前記二次電池の温度が所定温度よりも高く、かつ、前記二次電池のＳＯＣが所定値よりも小さい場合に、前記切替機構が前記電池室と前記搭乗空間とを連通させる、車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、車両に関する。

【背景技術】

【0002】

特開平９－２３８４０１号公報（特許文献１）には、電池室と車室とを連通させるメイン流通路と、メイン流通路から分岐して外気に連通する分岐流通路と、メイン流通路および分岐流通路の一方と電池室とを連通させる切替手段とが備えられている車両が開示されている。電池の充電時または放電時において車室の温度が所定値以下の場合に、メイン流通路と電池室とが連通される。この場合、電池の熱により車室が暖められる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平９－２３８４０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１では、メイン流通路と電池室とを連通させる条件として、電池のＳＯＣ（State Of Charge）が考慮されていない。すなわち、ＳＯＣの大きさに拘わらず、メイン流通路と電池室との連通状態が制御される。このため、ＳＯＣの大きさに拘わらず、メイン流通路と電池室とが非連通状態にされ、電気ヒータ等が暖房に使用される場合がある。その結果、車両が電欠する場合がある。

【0005】

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、搭乗空間を昇温することに起因して車両が電欠するのを抑制することが可能な車両を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一の局面に係る車両は、二次電池が収容される電池室と、搭乗者が搭乗する搭乗空間と、電池室と搭乗空間との間が連通している状態と、電池室と搭乗空間との間が非連通である状態とを切り替え可能な切替機構と、を備える。二次電池の温度が所定温度よりも高く、かつ、二次電池のＳＯＣが所定値よりも小さい場合に、切替機構が電池室と搭乗空間とを連通させる。

【0007】

本開示の一の局面に係る車両では、上記のように、二次電池の温度が所定温度よりも高く、かつ、二次電池のＳＯＣが所定値よりも小さい場合に、電池室と搭乗空間とが切替装置により連通される。これにより、ＳＯＣが所定値よりも小さい場合には搭乗空間の昇温に二次電池の熱を利用することができる。その結果、ＳＯＣが所定値よりも小さい場合に、搭乗空間の昇温（暖房）に利用されている電気ヒータ等の出力を低減することができる。これにより、ＳＯＣが所定値よりも小さい状態からＳＯＣが更に低下するのを抑制することができる。その結果、搭乗空間を昇温することに起因して車両が電欠するのを抑制することができる。

【0008】

本開示によれば、搭乗空間を昇温することに起因して車両が電欠するのを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】一実施形態による車両の構成を示す図である。

【図2】一実施形態による車両のＥＣＵによる制御を示すフロー図である。

【図3】一実施形態の変形例による車両のＥＣＵによる制御を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。

【0011】

図１は、本開示の実施形態に係る車両１００の全体構成を示す概略図である。車両１００は、たとえば、ＰＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electric Vehicle）、ＢＥＶ（Battery Electric Vehicle）、および、ＦＣＥＶ（Fuel Cell Electric Vehicle）を含む。

【0012】

車両１００は、キャビン１０と、バッテリパック２０と、監視モジュール３０と、制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）４０と、暖房電気ヒータ５０と、ヒートポンプ回路６０と、流路７０と、を備える。なお、キャビン１０およびバッテリパック２０は、それぞれ、本開示の「搭乗空間」および「電池室」の一例である。

【0013】

キャビン１０は、搭乗者が搭乗する空間（車室）である。キャビン１０には、キャビン１０内の温度を測定する図示しない温度センサが設けられている。

【0014】

バッテリパック２０は、バッテリ２１と、ブロワ２２とを収容する。バッテリ２１には、車両１００の走行に用いられる電力が蓄えられている。ブロワ２２は、バッテリパック２０内の空気を流路７０に吹き込む機能を有する。なお、バッテリ２１は、本開示の「二次電池」の一例である。

【0015】

監視モジュール３０は、バッテリ２１の状態（たとえば、電圧、電流、および温度）を検出する各種センサを含み、検出結果をＥＣＵ４０へ出力する。監視モジュール３０は、上記センサ機能に加えて、バッテリ２１のＳＯＣを推定する機能を有する。また、監視モジュール３０は、ＳＯＨ（State of Health）推定機能、セル電圧の均等化機能、診断機能、および通信機能をさらに有していてもよい。

【0016】

ＥＣＵ４０は、バッテリ２１の充電制御を行う。また、ＥＣＵ４０は、キャビン１０の暖房（昇温）に関する後述の各種制御を行う。

【0017】

暖房電気ヒータ５０は、図示しない冷媒経路を流れる冷媒の温度を昇温する機能を有する。暖房電気ヒータ５０により昇温された冷媒は、キャビン１０に流入する空気に熱を供給する。これにより、キャビン１０に温風が吹き込まれる。

【0018】

ヒートポンプ回路６０は、図示しないコンプレッサおよび蒸発器等を含む。ヒートポンプ回路６０は、外気から熱を受け取った冷媒を圧縮することにより冷媒を昇温する。昇温された冷媒の熱によりキャビン１０内の空気が暖められる。

【0019】

流路７０は、バッテリパック２０とキャビン１０とを接続している。ブロワ２２は、バッテリパック２０内の空気を流路７０に吹き出すように構成されている。

【0020】

流路７０には、電磁弁７１が設けられている。電磁弁７１は、バッテリパック２０とキャビン１０との間が連通している状態と、バッテリパック２０とキャビン１０との間が非連通である状態とを切り替え可能に構成されている。具体的には、電磁弁７１が開状態の時、バッテリパック２０とキャビン１０との間が連通する。電磁弁７１が閉状態の時、バッテリパック２０とキャビン１０との間が非連通状態となる。

【0021】

電磁弁７１が開状態の時、ブロワ２２から流路７０に吹き込まれたバッテリパック２０内の空気は、流路７０を通ってキャビン１０に流入する。一方、電磁弁７１が閉状態の時、流路７０における空気の流通が電磁弁７１により防止される。なお、電磁弁７１の開閉状態は、ＥＣＵ４０により制御される。

【0022】

バッテリパック２０内の空気がキャビン１０に供給されることにより、バッテリ２１の熱が空気と共にキャビン１０に移動する。これにより、キャビン１０が昇温される。

【0023】

ここで、従来の車両では、バッテリパックとキャビンとを連通させる条件として、バッテリのＳＯＣが考慮されていない。すなわち、ＳＯＣの大きさに拘わらず、バッテリパックとキャビンとの連通状態が制御される。このため、ＳＯＣの大きさに拘わらず、バッテリパックとキャビンとが非連通状態にされ、暖房電気ヒータ等が暖房に使用される場合がある。その結果、車両が電欠する場合がある。

【0024】

そこで、本実施形態では、バッテリ２１の温度が所定温度（たとえば４０℃）よりも高く、かつ、バッテリ２１のＳＯＣが所定値（たとえば１０％）よりも小さい場合に、電磁弁７１がバッテリパック２０とキャビン１０とを連通させる。すなわち、ＥＣＵ４０は、バッテリ２１の温度が所定温度よりも高く、かつ、バッテリ２１のＳＯＣが所定値よりも小さい場合に、電磁弁７１を開状態にする。

【0025】

なお、上記所定温度および上記所定値は、ディープラーニング（深層学習）などの機械学習の技術により生成された学習済みモデルを用いて適宜算出されてもよい。

【0026】

＜ＥＣＵの制御フロー＞
次に、図２を参照して、キャビン１０の暖房（昇温）に関するＥＣＵ４０の制御フローについて説明する。なお、下記の各ステップにおける処理は、ＥＣＵ４０の図示しないプロセッサにより実行される。また、図２の制御フローは、所定の周期毎（たとえば１分毎）に実行されてもよい。

【0027】

ステップＳ１において、ＥＣＵ４０は、暖房要求があるか否かを判定する。たとえば、ＥＣＵ４０は、暖房を作動させるボタン（図示せず）がユーザにより押下されたことに応じて出力される信号を検知することにより、暖房要求があると判定する。暖房要求がないと判定された場合（Ｓ１においてＮｏ）、処理はステップＳ２に進む。暖房要求があると判定された場合（Ｓ１においてＹｅｓ）、処理はステップＳ３に進む。

【0028】

ステップＳ２において、ＥＣＵ４０は、暖房運転を停止する処理を行う。なお、ＥＣＵ４０は、暖房運転が既に停止状態の場合は、暖房運転の停止状態を継続させる。

【0029】

ステップＳ３において、ＥＣＵ４０は、バッテリ２１の温度が所定温度（たとえば４０℃）よりも大きいか否かを判定する。ＥＣＵ４０は、監視モジュール３０からバッテリ２１の温度の情報を取得する。バッテリ２１の温度が所定温度よりも大きい場合（Ｓ３においてＹｅｓ）、処理はステップＳ４に進む。バッテリ２１の温度が所定温度以下の場合（Ｓ３においてＮｏ）、処理はステップＳ７に進む。

【0030】

ステップＳ４において、ＥＣＵ４０は、バッテリ２１のＳＯＣが所定値（たとえば１０℃）よりも小さいか否かを判定する。ＥＣＵ４０は、監視モジュール３０からバッテリ２１のＳＯＣの情報を取得する。バッテリ２１のＳＯＣが所定値よりも小さい場合（Ｓ４においてＹｅｓ）、処理はステップＳ５に進む。バッテリ２１のＳＯＣが所定値以上の場合（Ｓ４においてＮｏ）、処理はステップＳ７に進む。

【0031】

ステップＳ５において、ＥＣＵ４０は、キャビン１０とバッテリパック２０とを連通させる処理を行う。具体的には、ＥＣＵ４０は、電磁弁７１を開状態にする。また、ＥＣＵ４０は、バッテリパック２０のブロワ２２を作動させる。

【0032】

ステップＳ６において、ＥＣＵ４０は、ヒートポンプ回路６０を停止させる。これにより、ヒートポンプ回路６０による暖房動作が停止される。具体的には、ＥＣＵ４０は、ヒートポンプ回路６０の図示しないコンプレッサを停止させてもよい。また、ＥＣＵ４０は、暖房電気ヒータ５０を停止させる。これにより、バッテリ２１において発生した熱のみが、キャビン１０の昇温に用いられる。なお、ヒートポンプ回路６０および暖房電気ヒータ５０の各々が既に停止状態の場合は、ＥＣＵ４０は、ヒートポンプ回路６０および暖房電気ヒータ５０の各々の停止状態を継続させる。

【0033】

ステップＳ７において、ＥＣＵ４０は、ヒートポンプ回路６０（コンプレッサ）および暖房電気ヒータ５０の各々を作動させる。ステップＳ７では、電磁弁７１が閉状態であるので、ヒートポンプ回路６０および暖房電気ヒータ５０の各々からの熱のみがキャビン１０の暖房に用いられる。

【0034】

以上のように、本実施形態では、バッテリ２１の温度が所定温度よりも高く、かつ、バッテリ２１のＳＯＣが所定値よりも小さい場合に、電磁弁７１がバッテリパック２０とキャビン１０とを連通させる。これにより、ＳＯＣが所定値よりも小さい場合にバッテリ２１の熱によってキャビン１０を暖めることができる。その結果、暖房電気ヒータ５０およびヒートポンプ回路６０（コンプレッサ）の発熱量を低減させることができるので、車両１００における消費電力を低減することができる。これにより、車両１００が電欠するのを抑制することができる。その結果、車両１００の航続距離が低下するのを抑制することができる。これらにより、ＳＯＣが低い状態で走行中に、車両１００の走行（動力）と空調とを両立させることが可能な時間を拡大することができる。

【0035】

また、バッテリ２１の温度が所定温度よりも高い場合にバッテリ２１の熱がキャビン１０の昇温に利用されるので、バッテリ２１の温度が過度に低温になるのを抑制することができる。

【0036】

上記実施形態では、監視モジュール３０により取得（推定）されたＳＯＣが所定値よりも小さい場合にバッテリパック２０とキャビン１０とを連通させる例を示したが、本開示はこれに限られない。ＳＯＣを直接的に参照せずに上記制御を行ってもよい。

【0037】

たとえば、図３に示す変形例では、上記実施形態のステップＳ４に代えてステップＳ１４の処理が実行される。ステップＳ１４では、Ｗｏｕｔ（放電制御制限電力）が所定の閾値（たとえば３ｋＷ）よりも小さいか否かが判定される。Ｗｏｕｔが閾値よりも小さい場合（Ｓ１４においてＹｅｓ）、処理はステップＳ５に進む。Ｗｏｕｔが閾値以上の場合（Ｓ１４においてＮｏ）、処理はステップＳ７に進む。なお、Ｗｏｕｔは、ＳＯＣの低下に応じて小さくなる。したがって、Ｗｏｕｔが閾値よりも小さいことを判定することは、ＳＯＣが所定値よりも低いことを判定することに相当する処理である。なお、上記閾値は、ディープラーニング（深層学習）などの機械学習の技術により生成された学習済みモデルを用いて適宜算出されてもよい。

【0038】

上記実施形態では、バッテリパック２０とキャビン１０との連通状態を切り替える電磁弁７１が設けられる例を示したが、本開示はこれに限られない。キャビン１０と連通する対象を、バッテリパック２０と他の構成部品（たとえば暖房電気ヒータ５０やヒートポンプ回路６０）との間で切り替える切替弁が設けられていてもよい。

【0039】

上記実施形態では、車両１００が暖房電気ヒータ５０およびヒートポンプ回路６０の両方を備える例を示したが、本開示はこれに限られない。車両が暖房電気ヒータ５０およびヒートポンプ回路６０のうちのいずれか一方のみを備えていてもよい。

【0040】

上記実施形態では、バッテリ２１の温度およびＳＯＣに基づいて電磁弁７１が制御される例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、バッテリ２１の温度およびＳＯＣに加えて、キャビン１０の室温等も考慮して電磁弁７１を制御してもよい。

【0041】

上記実施形態では、キャビン１０とバッテリパック２０とを連通させる場合に、ヒートポンプ回路６０および暖房電気ヒータ５０の各々を停止させる例を示したが、本開示はこれに限られない。キャビン１０とバッテリパック２０とを連通させる場合に、ヒートポンプ回路６０および暖房電気ヒータ５０の一方を停止させてもよい。また、キャビン１０とバッテリパック２０とを連通させる場合に、ヒートポンプ回路６０および暖房電気ヒータ５０の少なくとも一方の出力を低下させてもよい。

【0042】

なお、上記の実施形態および上記の各変形例の構成が、互いに組み合わされていてもよい。

【0043】

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0044】

２０ バッテリパック（電池室），２１ バッテリ（二次電池），５０ 暖房電気ヒータ，６０ ヒートポンプ回路，７１ 電磁弁（切替機構），１００ 車両。

【図1】

【図2】

【図3】