JP2012214060A - Power source supply system for preheat - Google Patents

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Munetaka Yamamoto
宗隆 山本
Mamoru Kuraishi
守 倉石
Mitsugu Kobayashi
貢 小林
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power source supply system for preheat which is for supplying power to a battery temperature control system carrying out the temperature control of a battery mounted on a vehicle or the like, wherein sufficient power is secured in a capacitor in the start-up of the vehicle or the like to rapidly carry out the temperature control of the battery.SOLUTION: The capacitor 101 supplies the power to a heat source 103. The battery ECU105 controls to charge the capacitor 101 from a battery 102 by turning-on a SW3 when the charged quantity of the capacitor 101 is equal to or below the threshold amount on stoppage of the vehicle or the like. When the temperature of the battery 102 from the temperature sensor 104 in the start-up of the vehicle or the like is equal to or below the prescribed temperature threshold amount, the battery ECU105 controls to turn-on an SW2 and to turn-off a SW1 to supply the output power of the capacitor 101 to the heat source 103. When the temperature of the battery 102 is equal to or below the prescribed temperature threshold amount, the SW2 is turned-off and the SW1 is turned-on to supply the output power of the battery 102 to the heat source 103.

Description

本発明は、車両等に搭載される電池の温度調整を行うバッテリ温調システムに電源を供給するプレヒート用電源供給システムに関する。   The present invention relates to a preheating power supply system that supplies power to a battery temperature control system that adjusts the temperature of a battery mounted on a vehicle or the like.

電池や電池パックは、環境によって出力電力の特性が変化し、特に温度には敏感である。
最近では、いわゆるハイブリッドカー、プラグインハイブリッドカー、あるいはハイブリッドビークル、ハイブリッドエレクトリックビークルなどと呼ばれる、エンジンに加えてモータ(電動機)を動力源として備えた車両または輸送機械(以下、「車両等」と称する)が実用化されている。さらには、エンジンを備えずモータのみで車両を駆動する電気自動車も実用化されつつある。そして、それらのモータを駆動する電源として、小型、大容量の特徴を有するリチウムイオン電池などが多く使用されるようになってきている。このような用途において、朝方における車両等の始動時などのように電池の温度が低い状態においては、電池から車両等の駆動用のモータに十分な電力が供給されない。このため、エンジンによるアシストが必要となって燃費効率が落ちる、あるいは電池の電力消耗が速くなって車両等の走行距離または稼働時間が落ちるといった状況が発生する。
Batteries and battery packs vary in output power characteristics depending on the environment, and are particularly sensitive to temperature.
Recently, so-called hybrid cars, plug-in hybrid cars, hybrid vehicles, hybrid electric vehicles, and the like, which are equipped with a motor (electric motor) as a power source in addition to an engine (hereinafter referred to as “vehicles”). ) Has been put to practical use. Furthermore, an electric vehicle that does not include an engine and drives the vehicle only by a motor is being put into practical use. As a power source for driving these motors, a lithium-ion battery having a small size and a large capacity has been frequently used. In such an application, when the temperature of the battery is low, such as when the vehicle is started in the morning, sufficient power is not supplied from the battery to the driving motor for the vehicle or the like. For this reason, there is a situation in which the assistance by the engine is required and the fuel efficiency is lowered, or the power consumption of the battery is accelerated and the travel distance or operation time of the vehicle is lowered.

従って、車両等に搭載される電池においては、いかにインテリジェントな温度調整制御(以下、「温調」と称する)を実現するかが重要である。
車両等に搭載される電池の温調のための従来技術として、コンデンサから冷却ファンや熱電素子の一種であるペルチェ素子に電力を供給し、電池を温調して電池のアンバランスを解消する技術が知られている(例えば特許文献1)。この従来技術では、複数の電池のうち過大容量となっている電池からコンデンサに充電しておく。そして、コンデンサが冷却ファンやペルチェ素子を駆動することにより、電池を温調する。これにより、外気温が高い状態での充放電時の電池を冷却したり、逆に過冷却された電池を温めたりすることにより、電池の寿命や複数の電池間での残容量の差を解消する。
Therefore, in a battery mounted on a vehicle or the like, it is important how to realize intelligent temperature adjustment control (hereinafter referred to as “temperature control”).
As a conventional technology for controlling the temperature of batteries mounted on vehicles, etc., a technology that supplies power from a condenser to a Peltier element, which is a type of thermoelectric element, and adjusts the temperature of the battery to eliminate battery imbalance. Is known (for example, Patent Document 1). In this prior art, a capacitor is charged from a battery having an excessive capacity among a plurality of batteries. The capacitor controls the temperature of the battery by driving the cooling fan and the Peltier element. This eliminates the difference in battery life and remaining capacity between multiple batteries by cooling the battery when charging and discharging in a high ambient temperature or by heating the supercooled battery. To do.

しかし、電池を温める必要性の高い朝方などの車両等の始動時においては、車両等が一晩停車状態にあることが多いため、電池が過大容量になっている状態は考えにくく、従って、ペルチェ素子等を駆動するコンデンサに十分な電力が充電されているとは限らない。特に冬季における車両等の始動時においては、電池の温度がかなり低くなっているため電池を急速に温める必要がある。しかし、コンデンサに十分な電力が充電されていない場合には、電池を急速に加熱することができず、電池の特性を短時間で最適な状態にもってゆくことが困難となる。従って、上述の従来技術では、コンデンサに十分な電力が充電されていないと、車両等の始動時において電池を急速に温調することができないという問題点を有していた。   However, when starting a vehicle in the morning or the like where it is highly necessary to warm the battery, the vehicle is often stationary overnight, so it is unlikely that the battery is over-capacity. Sufficient power is not always charged in the capacitor that drives the element or the like. In particular, when starting a vehicle or the like in winter, it is necessary to quickly warm the battery because the temperature of the battery is considerably low. However, when sufficient electric power is not charged in the capacitor, the battery cannot be heated rapidly, and it becomes difficult to bring the characteristics of the battery to an optimum state in a short time. Therefore, the above-described conventional technique has a problem that the battery cannot be rapidly temperature-controlled when starting the vehicle or the like unless the capacitor is charged with sufficient electric power.

特開2007−14148号公報JP 2007-14148 A

本発明は、車両等の始動時において、特に電池温度が低いときでも電池を急速に温調可能として電池利用効率を向上させるプレヒート用電源システムを提供する。   The present invention provides a power supply system for preheating that improves battery utilization efficiency by enabling rapid temperature control of a battery when the vehicle is started, especially when the battery temperature is low.

本発明であるプレヒート用電源供給システムは、車両等に搭載される電池の温度を熱源を使って調整するシステムに電源を供給するプレヒート用電源供給システムであって、熱源に電力を供給するキャパシタと、電池の出力電力を熱源に供給する第1のスイッチ手段と、キャパシタの出力電力を熱源に供給する第2のスイッチ手段と、電池の出力電力をキャパシタに供給する第3のスイッチ手段と、車両等の停止時に、キャパシタの充電量が閾値以下であるときには、第3のスイッチ手段をオンして、電池からキャパシタに充電させる第1の制御手段と、車両等の始動時に、電池の温度が所定の温度閾値以下のときには、第2のスイッチ手段をオンし、第1のスイッチ手段をオフして、キャパシタの出力電力を熱源に供給し、電池の温度が所定の温度閾値以下のときには、第2のスイッチ手段をオフし、第1のスイッチ手段をオンして、電池の出力電力を熱源に供給する第2の制御手段とを備える。   A power supply system for preheating according to the present invention is a power supply system for preheating that supplies power to a system that adjusts the temperature of a battery mounted on a vehicle or the like using a heat source, and includes a capacitor that supplies power to the heat source; First switch means for supplying battery output power to the heat source, second switch means for supplying capacitor output power to the heat source, third switch means for supplying battery output power to the capacitor, vehicle When the charging amount of the capacitor is equal to or lower than the threshold value, the third switch means is turned on to charge the capacitor from the battery, and when the vehicle is started, the battery temperature is predetermined. When the temperature is below the temperature threshold value, the second switch means is turned on, the first switch means is turned off, the output power of the capacitor is supplied to the heat source, and the temperature of the battery is When: the temperature threshold turns off the second switching means comprises a first switching means is turned on, and a second control means for supplying output power to a heat source of the battery.

この構成により、車両等の停止時に電池からキャパシタを充電させ、車両等の始動時(発進時)に、電池の温度が低いときには、キャパシタから熱源に電力が供給されるように動作する。   With this configuration, the capacitor is charged from the battery when the vehicle or the like is stopped, and the power is supplied from the capacitor to the heat source when the temperature of the battery is low when the vehicle or the like is started (starting).

加えて本発明は、回生エネルギーを取得する回生エネルギー電源手段と、回生エネルギー電源手段の出力電力をキャパシタに供給する第4のスイッチ手段と、車両等の制動時に、第4のスイッチ手段をオンして、回生エネルギー電源手段からキャパシタを充電させる第3の制御手段とをさらに備える。   In addition, the present invention turns on the regenerative energy power supply means for acquiring regenerative energy, the fourth switch means for supplying the output power of the regenerative energy power supply means to the capacitor, and the fourth switch means when braking the vehicle or the like. And a third control means for charging the capacitor from the regenerative energy power supply means.

この構成により、車両等の制動時に回生エネルギー電源手段からキャパシタを充電させるように動作する。   With this configuration, the regenerative energy power supply means operates to charge the capacitor during braking of the vehicle or the like.

車両等の停止時にキャパシタに十分な電力が充電されているため、冬季における車両等の始動時の電池温度が低い場合においても、電池を急速に加熱することができ、電池から車両等の駆動用の電動機に十分な電力が供給されるようになる。この結果、電池の利用効率が向上して車両等におけるエンジンの燃費効率を向上させたり、電動機による走行距離または稼働時間を伸ばすことが可能となる。   Since the capacitor is charged with sufficient power when the vehicle is stopped, the battery can be rapidly heated even when the battery temperature at the start of the vehicle in winter is low. Sufficient power is supplied to the motor. As a result, it is possible to improve the battery utilization efficiency and improve the fuel efficiency of the engine in the vehicle or the like, or to increase the travel distance or operating time by the electric motor.

第1の実施形態の構成図である。It is a block diagram of 1st Embodiment. 第1の実施形態の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of 1st Embodiment. 第1の実施形態の制御動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control operation of 1st Embodiment. 第1の実施形態の車両等の発進時の制御動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows control operation at the time of starting of vehicles etc. of a 1st embodiment. 逆潮の防止制御の説明図である。It is explanatory drawing of prevention control of reverse tide. 第2の実施形態の構成図である。It is a block diagram of 2nd Embodiment. 第2の実施形態の制御動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control action of 2nd Embodiment.

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態の構成図である。第1の実施形態は、車両に搭載される電池を温めるバッテリ温調システムに電源を供給するプレヒート用電源供給システムとして実施される。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of the present invention. The first embodiment is implemented as a preheating power supply system that supplies power to a battery temperature control system that heats a battery mounted on a vehicle.

電池や電池パック(以下単に「電池」と称する)102は、車両等を駆動し、例えばリチウムイオン電池である。
電池102には、その温度を測定するための温度センサ104が装着されている。温度センサ104は例えば、半導体抵抗温度センサであるサーミスタにより構成される。
A battery or a battery pack (hereinafter simply referred to as “battery”) 102 drives a vehicle or the like, and is, for example, a lithium ion battery.
The battery 102 is equipped with a temperature sensor 104 for measuring the temperature. The temperature sensor 104 is configured by, for example, a thermistor that is a semiconductor resistance temperature sensor.

また、電池102には、それを温めたり冷却したりするための熱源103が密着されている。この熱源103は例えば、熱電素子の一種であるペルチェ素子である。
熱源103には、それ自体の発熱を冷却するためのファン107が配置されている。ファン107は例えば、モータとモータ軸に直結されている回転羽とで構成される。
Further, the battery 102 is in close contact with a heat source 103 for heating or cooling the battery 102. The heat source 103 is, for example, a Peltier element that is a kind of thermoelectric element.
The heat source 103 is provided with a fan 107 for cooling its own heat generation. The fan 107 is composed of, for example, a motor and rotating blades directly connected to the motor shaft.

キャパシタ101は、車両等の始動時にスイッチSW2がオン、スイッチSW1がオフになったときに、DC−DCコンバータ(以下、「DDC」と称する)106を介して、熱源103に駆動電力を供給する。このキャパシタ101としては、比較的大きな電力を急速に充放電できるようなタイプが用いられる。また、物理的な過程によって蓄電するタイプで、動作温度範囲が−30〜60度と広い、例えば電気2重層キャパシタが、キャパシタ101として用いられる。   The capacitor 101 supplies driving power to the heat source 103 via a DC-DC converter (hereinafter referred to as “DDC”) 106 when the switch SW2 is turned on and the switch SW1 is turned off when the vehicle or the like is started. . As the capacitor 101, a type that can rapidly charge and discharge a relatively large electric power is used. Further, for example, an electric double layer capacitor which is a type of storing electricity by a physical process and has a wide operating temperature range of −30 to 60 degrees is used as the capacitor 101.

また、電池102は、スイッチSW1がオン、スイッチSW2がオフになったときに、DDC106を介して、熱源103に駆動電力を供給する。
さらに、電池102は、スイッチSW3がオンになったときに、キャパシタ101を充電する。
The battery 102 supplies driving power to the heat source 103 via the DDC 106 when the switch SW1 is turned on and the switch SW2 is turned off.
Further, the battery 102 charges the capacitor 101 when the switch SW3 is turned on.

DDC106は、キャパシタ101または電池102から供給される電力電圧を、熱源103を駆動するための一定電圧に昇圧または降圧する。
電池ECU(電池エンジンコントロールユニット)105は、システム全体を制御するコンピュータユニットである(第1〜第3の制御手段)。電池ECU105は、電池102やキャパシタ101の充電量を監視するほか、温度センサ104が検出する電池102の温度を監視する。そして、電池ECU105は、車両等の駆動状態(例えば停車終了、発進回避など)に応じて、後述する図3(a)または(b)のフローチャートに対応する制御動作を実行する。この制御動作において、電池ECU105は、スイッチSW1、SW2、SW3を制御することにより、電池102、キャパシタ101、熱源103間の電力供給状態を制御する。また、電池ECU105は、DDC106の出力電圧値および出力電圧極性を制御することにより、熱源103を加熱状態または冷却状態に制御する。さらに、電池ECU105は、ファン107を駆動する。電池ECU105は、CPU(中央演算処理装置)、メモリのほか、図1のキャパシタ101、電池102、温度センサ104、スイッチSW1、SW2、SW3、DDC106、ファン107などに対するインタフェース回路を備える。そして、それぞれの回路が、バスによって相互に接続される構成を有する。CPUは、メモリに記憶された制御プログラムを実行することにより、以下に説明する各制御動作を実現する。
The DDC 106 steps up or down the power voltage supplied from the capacitor 101 or the battery 102 to a constant voltage for driving the heat source 103.
A battery ECU (battery engine control unit) 105 is a computer unit that controls the entire system (first to third control means). The battery ECU 105 monitors the charge amount of the battery 102 and the capacitor 101 and also monitors the temperature of the battery 102 detected by the temperature sensor 104. Then, the battery ECU 105 executes a control operation corresponding to the flowchart of FIG. 3A or 3B described later according to the driving state of the vehicle or the like (for example, stop stop, avoidance of start, etc.). In this control operation, the battery ECU 105 controls the power supply state among the battery 102, the capacitor 101, and the heat source 103 by controlling the switches SW1, SW2, and SW3. Further, the battery ECU 105 controls the heat source 103 to a heating state or a cooling state by controlling the output voltage value and output voltage polarity of the DDC 106. Further, the battery ECU 105 drives the fan 107. The battery ECU 105 includes an interface circuit for the capacitor 101, the battery 102, the temperature sensor 104, the switches SW1, SW2, SW3, the DDC 106, the fan 107, and the like in FIG. 1, in addition to the CPU (central processing unit) and the memory. And each circuit has the structure mutually connected by a bus | bath. The CPU implements each control operation described below by executing a control program stored in the memory.

図1の構成を有する第1の実施形態の動作について、以下に説明する。
図2は、第1の実施形態の動作説明図である。
第1の実施形態では、車両等の停車時に、キャパシタ101の充電量が閾値以下であるときには、図1の電池ECU105がスイッチSW3をオン、スイッチSW1とSW2をオフとする。この結果、図2(a)に示されるように、電池102からの電力がキャパシタ101に供給されて、キャパシタ101が充電される。
The operation of the first embodiment having the configuration of FIG. 1 will be described below.
FIG. 2 is an operation explanatory diagram of the first embodiment.
In the first embodiment, when the charge amount of the capacitor 101 is equal to or less than the threshold value when the vehicle or the like is stopped, the battery ECU 105 in FIG. 1 turns on the switch SW3 and turns off the switches SW1 and SW2. As a result, as shown in FIG. 2A, power from the battery 102 is supplied to the capacitor 101, and the capacitor 101 is charged.

一方、車両の発進時などで図1の電池102の温度が閾値以下のときには、図1の電池ECU105がスイッチSW1とSW3をオフ、スイッチSW2をオンとする。この結果、図2(b)に示されるように、キャパシタ101からの電力がDDC106を介してペルチェ素子である熱源103に供給され、熱源103が例えばリチウムイオン電池である電池102を加熱する。なお、温度が閾値より高いときには、図1の電池ECU105がスイッチSW2とSW3をオフ、スイッチSW1をオンとする。この結果、電池102からの電力がDDC106を介してペルチェ素子である熱源103に供給される。   On the other hand, when the temperature of the battery 102 in FIG. 1 is equal to or lower than the threshold, such as when the vehicle starts, the battery ECU 105 in FIG. 1 turns off the switches SW1 and SW3 and turns on the switch SW2. As a result, as shown in FIG. 2B, the power from the capacitor 101 is supplied to the heat source 103 that is a Peltier element via the DDC 106, and the heat source 103 heats the battery 102 that is, for example, a lithium ion battery. When the temperature is higher than the threshold, battery ECU 105 in FIG. 1 turns off switches SW2 and SW3 and turns on switch SW1. As a result, the electric power from the battery 102 is supplied to the heat source 103 that is a Peltier element via the DDC 106.

以上の制御において、車両等の停車時にキャパシタ101に十分な電力が充電されているため、冬季における車両等の始動時においても、電池を急速に加熱することができ、電池102から車両等の駆動用のモータに十分な電力が供給されるようになる。車両等におけるエンジンの燃費効率を向上させたり、走行距離または稼働時間を伸ばすことが可能となる。   In the above control, since the capacitor 101 is charged with sufficient power when the vehicle or the like is stopped, the battery can be rapidly heated even when the vehicle or the like is started in winter. Sufficient electric power is supplied to the motor for use. It becomes possible to improve the fuel efficiency of an engine in a vehicle or the like, and to increase the travel distance or operating time.

図3は、図1の電池ECU105が実行する電池102のプレヒート用電源供給のための制御動作を示すフローチャートである。
電池ECU105は、車両等の駆動状態を制御する特には図示しない制御ユニットから、停車終了状態を通知されると、図3(a)のフローチャートで示される制御動作の実行を開始する。
FIG. 3 is a flowchart showing a control operation for supplying power for preheating of the battery 102 executed by the battery ECU 105 of FIG.
The battery ECU 105 starts execution of the control operation shown in the flowchart of FIG. 3A when notified of the stop state by a control unit (not shown) that controls the driving state of the vehicle or the like.

まず、電池ECU105は、スイッチSW3をオン(ON:導通状態)、スイッチSW1とSW2をオフ(OFF:遮断状態)とする(ステップS301)。
次に、電池ECU105は、キャパシタ101から検出されている充電量が、所定の閾値より多いか否かを判定する(ステップS302)。
First, the battery ECU 105 turns on the switch SW3 (ON: conduction state) and turns off the switches SW1 and SW2 (OFF: interruption state) (step S301).
Next, the battery ECU 105 determines whether or not the amount of charge detected from the capacitor 101 is greater than a predetermined threshold (step S302).

キャパシタ101の充電量が閾値以下でステップS302の判定がNOであるときには、ステップS301で設定した各スイッチSW1〜3の状態を継続する(ステップS302の判定の繰返し)。この結果、図2(a)に示したように、電池102からキャパシタ101に電力が供給され続けて、キャパシタ101が充電される。   When the charge amount of the capacitor 101 is equal to or less than the threshold value and the determination in step S302 is NO, the states of the switches SW1 to SW3 set in step S301 are continued (repetition of determination in step S302). As a result, as shown in FIG. 2A, power is continuously supplied from the battery 102 to the capacitor 101, and the capacitor 101 is charged.

キャパシタ101の充電量が閾値より大きくなってステップS302の判定がYESになると、電池ECU105は、スイッチSW3をオフにする(ステップS303)。この結果、電池102からキャパシタ101への電力供給が停止されて、キャパシタ101の充電が完了する。   When the charged amount of capacitor 101 is greater than the threshold value and the determination in step S302 is YES, battery ECU 105 turns off switch SW3 (step S303). As a result, power supply from the battery 102 to the capacitor 101 is stopped, and charging of the capacitor 101 is completed.

次に、電池ECU105は、特には図示しない前述の制御ユニットから、発進開始状態を通知されると、図3(b)のフローチャートで示される制御動作の実行を開始する。
まず、電池ECU105は、図1の温度センサ104の出力に基づいて、電池102の温度Tを計測する(ステップS311)。
Next, the battery ECU 105 starts executing the control operation shown in the flowchart of FIG. 3B when notified of the start start state from the above-described control unit (not shown).
First, the battery ECU 105 measures the temperature T of the battery 102 based on the output of the temperature sensor 104 in FIG. 1 (step S311).

次に、電池ECU105は、温度Tが所定の温度閾値よりも高いか否かを判定する(ステップS312)。
例えば冬季の朝方などで電池102の温度Tが温度閾値以下でステップS312の判定がNOのときには、電池ECU105は、スイッチSW1をオフ、スイッチSW2をオンとする(ステップS313)。この結果、図2(b)に示したように、キャパシタ101からの電力がDDC106を介してペルチェ素子である熱源103に供給され、熱源103が電池102を加熱する。ステップS313の処理の後、ステップS311の温度計測処理に戻る。以下、ステップS311→S312→S313→S311の各処理の繰り返しとなる。
Next, the battery ECU 105 determines whether or not the temperature T is higher than a predetermined temperature threshold (step S312).
For example, when the temperature T of the battery 102 is equal to or lower than the temperature threshold and the determination in step S312 is NO, such as in the morning in winter, the battery ECU 105 turns off the switch SW1 and turns on the switch SW2 (step S313). As a result, as shown in FIG. 2B, power from the capacitor 101 is supplied to the heat source 103 that is a Peltier element via the DDC 106, and the heat source 103 heats the battery 102. After the process of step S313, the process returns to the temperature measurement process of step S311. Thereafter, the processes in steps S311 → S312 → S313 → S311 are repeated.

その後、電池102が加熱されてその温度Tが温度閾値より高くなりステップS312の判定がYESとなると、電池ECU105は、スイッチSW1をオン、スイッチSW2をオフとする(ステップS314)。この結果、電池102からの電力がDDC106を介してペルチェ素子である熱源103に供給される。その後、電池ECU105は、必要に応じて、DDC106の出力電圧の極性を制御して、熱源103に対して、電池102を加熱させまたは冷却させる。   Thereafter, when battery 102 is heated and its temperature T becomes higher than the temperature threshold and the determination in step S312 is YES, battery ECU 105 turns on switch SW1 and turns off switch SW2 (step S314). As a result, the electric power from the battery 102 is supplied to the heat source 103 that is a Peltier element via the DDC 106. Thereafter, the battery ECU 105 controls the polarity of the output voltage of the DDC 106 as necessary to cause the heat source 103 to heat or cool the battery 102.

上述の制御動作において、停車終了時には、車両等は今まで走行または稼働していた状態であるから、図1の電池102には十分な充電容量が蓄積されている。従って、この充電容量を使って、停車時に、十分な充電容量をキャパシタ101に充電させることが可能となる。そして、次の発進時には、キャパシタ101に蓄積されたこの十分な充電容量を使って、熱源103により電池102を急速加熱させることが可能となる。   In the above-described control operation, when the vehicle is stopped, the vehicle or the like has been running or operating until now, and therefore, the battery 102 in FIG. 1 has a sufficient charge capacity. Therefore, it is possible to charge the capacitor 101 with a sufficient charging capacity when the vehicle is stopped by using this charging capacity. At the next start, the battery 102 can be rapidly heated by the heat source 103 using the sufficient charging capacity stored in the capacitor 101.

図4は、第1の実施形態の制御動作を示すタイミングチャートである。図4(a)は、図1の電池ECU105の各種状態の検出状況を示す。図4(b)は、車両等の発進状態であるイグニッション(IG)の状態を示す。図4(c)は、図1のスイッチSW1の導通状態を示す。図4(d)は、図1のスイッチSW2の導通状態を示す。図4(e)は、図1のDDC106から熱源103への電力供給状態を示す。図4(a)から(e)において、それぞれの横軸は時間経過を示している。   FIG. 4 is a timing chart showing the control operation of the first embodiment. FIG. 4A shows detection states of various states of the battery ECU 105 in FIG. FIG. 4B shows a state of ignition (IG) that is a starting state of the vehicle or the like. FIG. 4C shows a conductive state of the switch SW1 in FIG. FIG. 4D shows a conductive state of the switch SW2 in FIG. FIG. 4E shows a power supply state from the DDC 106 in FIG. 1 to the heat source 103. 4 (a) to 4 (e), each horizontal axis indicates the passage of time.

図4の時刻t1において、まず図1の電池ECU105が前述した特には図示しない制御ユニットからの通知に基づいてイグニッションオン(IG ON)を検出する(図4(a)および(b))。   At time t1 in FIG. 4, first, the battery ECU 105 in FIG. 1 detects ignition on (IG ON) based on the above-described notification from a control unit (not shown) (FIGS. 4A and 4B).

この直後の時刻t2に、電池ECU105は、温度センサ104からの出力に基づいて、電池102の温度Tを判定し、電池102の温度Tが温度閾値以下であることを判定する(図4(a)、図3のステップS311、ステップS312の判定がNO)。この結果、電池ECU105は、スイッチSW2をオンする(図4(d)、図3のステップS313)。なお、スイッチSW1は、オフのままである(図4(c)、図3のステップS313)。時刻t2の後に、電池ECU105がDDC106をオンする(図4(e))。この結果、キャパシタ101からの電力がDDC106を介してペルチェ素子である熱源103に供給され、熱源103が電池102の加熱を開始する(図3のステップS313→S311→S312→S313の繰り返し処理)。   At time t2 immediately after this, the battery ECU 105 determines the temperature T of the battery 102 based on the output from the temperature sensor 104, and determines that the temperature T of the battery 102 is equal to or lower than the temperature threshold (FIG. ), And the determinations in steps S311 and S312 in FIG. 3 are NO). As a result, the battery ECU 105 turns on the switch SW2 (FIG. 4 (d), step S313 in FIG. 3). Note that the switch SW1 remains off (FIG. 4C, step S313 in FIG. 3). After time t2, the battery ECU 105 turns on the DDC 106 (FIG. 4 (e)). As a result, the electric power from the capacitor 101 is supplied to the heat source 103 which is a Peltier element via the DDC 106, and the heat source 103 starts heating the battery 102 (repetitive processing of steps S313 → S311 → S312 → S313 in FIG. 3).

電池102が熱源103によって十分に加熱され、図4の時刻t3において、電池ECU105が、電池102の温度Tが温度閾値より高くなったことを判定する(図4(a)、図3のステップS312の判定がYES)。この結果、電池ECU105はまず、DDC106の出力を停止させる。   The battery 102 is sufficiently heated by the heat source 103, and the battery ECU 105 determines that the temperature T of the battery 102 has become higher than the temperature threshold at time t3 in FIG. 4 (FIG. 4A), step S312 in FIG. Is YES). As a result, the battery ECU 105 first stops the output of the DDC 106.

続いて、時刻t4において、電池ECU105は、スイッチSW2をオフする(図4(d))。さらに、一瞬をおいた時刻t5で、電池ECU105は、スイッチSW1をオンする(図4(c))。その後の時刻t6に、電池ECU105は、DDC106の出力を熱源103に供給する(図4(e))。   Subsequently, at time t4, the battery ECU 105 turns off the switch SW2 (FIG. 4D). Further, at time t5 after a moment, the battery ECU 105 turns on the switch SW1 (FIG. 4C). At time t6 thereafter, the battery ECU 105 supplies the output of the DDC 106 to the heat source 103 (FIG. 4 (e)).

以上の制御動作において、電池102の温度Tが温度閾値より高くなったときに、スイッチSW2のオフとスイッチSW1のオンを同時に行わない理由について、図5の、逆潮の防止制御の説明図に基づいて説明する。図4の時刻t4の直前までは、図5(a)の太線矢印線501として示されるように、キャパシタ101からスイッチSW2、DDC106を介して、熱源103に電力が供給されている。この後、スイッチSW2のオフとスイッチSW1のオンがほぼ同時に発生し、一瞬の間スイッチSW2がオン、スイッチSW1がオンという状態が発生したとする。この場合、図5(b)に示されるように、もし電池102とスイッチSW1間の電位Iがキャパシタ101とスイッチSW2間の電位IIよりも高いと、太線矢印線502として示されるように、電池102からキャパシタ101に電流が流れて、逆潮状態が発生する。逆潮状態が発生すると、キャパシタ101が破損するおそれがある。このような状態が発生しないように、図4の時刻t4とt5として示されるように、スイッチSW1をオンするタイミングが、スイッチSW2をオフするタイミングよりも一瞬遅らされる。   In the above control operation, when the temperature T of the battery 102 becomes higher than the temperature threshold, the reason why the switch SW2 is not turned off and the switch SW1 is not turned on at the same time is shown in the explanatory diagram of the backflow prevention control in FIG. This will be explained based on. Until just before time t4 in FIG. 4, power is supplied from the capacitor 101 to the heat source 103 via the switch SW2 and the DDC 106 as indicated by the thick arrow line 501 in FIG. Thereafter, it is assumed that the switch SW2 is turned off and the switch SW1 is turned on almost at the same time, and the switch SW2 is turned on and the switch SW1 is turned on for a moment. In this case, as shown in FIG. 5 (b), if the potential I between the battery 102 and the switch SW1 is higher than the potential II between the capacitor 101 and the switch SW2, as shown by a thick arrow line 502, the battery A current flows from 102 to the capacitor 101, and a reverse power state occurs. When the reverse tide condition occurs, the capacitor 101 may be damaged. In order to prevent such a situation from occurring, the timing for turning on the switch SW1 is delayed for a moment from the timing for turning off the switch SW2, as shown at times t4 and t5 in FIG.

図6は、本発明の第2の実施形態の構成図である。第2の実施形態は、図1の第1の実施形態の構成に加えて、回生エネルギーをキャパシタ101の充電に利用可能な構成を備える。   FIG. 6 is a configuration diagram of the second embodiment of the present invention. The second embodiment includes a configuration in which regenerative energy can be used for charging the capacitor 101 in addition to the configuration of the first embodiment of FIG.

回生エネルギーとは、車両の減速時等に電動機を電磁誘導発電機として用いる事により、運動エネルギーを電気エネルギーに変換して電池に蓄える技術である。ハイブリッドカーや電気自動車等では、この回生エネルギーを使った回生ブレーキによってエネルギー効率を向上できる。   Regenerative energy is a technology that converts kinetic energy into electrical energy and stores it in a battery by using an electric motor as an electromagnetic induction generator when the vehicle is decelerated. In hybrid cars and electric cars, energy efficiency can be improved by regenerative braking using this regenerative energy.

第2の実施形態では、車両等のブレーキ(制動)がかけられた場合等において、キャパシタ101の充電量が十分でない場合には、回生エネルギー電源601からスイッチSW4を介して供給される電力がキャパシタ101に充電される。   In the second embodiment, when the amount of charge of the capacitor 101 is not sufficient when the vehicle is braked (braking), the power supplied from the regenerative energy power source 601 via the switch SW4 is 101 is charged.

図7は、第2の実施形態の制御動作を示すフローチャートである。
図6の電池ECU105は、第1の実施形態の説明で前述した特には図示しない制御ユニットからの通知により、車両等のブレーキがかけられた状態を検出すると、図7のフローチャートで示される制御動作の実行を開始する。
FIG. 7 is a flowchart showing the control operation of the second embodiment.
When the battery ECU 105 in FIG. 6 detects a state in which the brake of the vehicle or the like is applied in response to the notification from the control unit (not shown) described above in the description of the first embodiment, the control operation shown in the flowchart in FIG. Start running.

まず、回生エネルギー電源601が、回生エネルギーを取得する(ステップS701)。
次に、電池ECU105は、キャパシタ101から検出される充電量が所定の閾値より少ないか否かを判定する(ステップS602)。
First, the regenerative energy power source 601 acquires regenerative energy (step S701).
Next, the battery ECU 105 determines whether or not the amount of charge detected from the capacitor 101 is less than a predetermined threshold (step S602).

キャパシタ101の充電量が所定の閾値より少なくステップS602の判定がYESならば、電池ECU105は、スイッチSW4をオンし、回生エネルギー電源601が取得した回生エネルギーをキャパシタ101に供給してキャパシタ101を充電する。その後、ステップS602の充電量の判定処理に戻る。以下、ステップS602→S603→S602の繰り返し処理となる。
キャパシタ101の充電量が所定の閾値以上でステップS602の判定がNOになったならば、電池ECU105は、スイッチSW4をオフし、キャパシタ101の充電を終了する(ステップS604)。
If the charged amount of capacitor 101 is less than the predetermined threshold value and the determination in step S602 is YES, battery ECU 105 turns on switch SW4, supplies regenerative energy acquired by regenerative energy power supply 601 to capacitor 101, and charges capacitor 101. To do. Thereafter, the process returns to the charge amount determination process in step S602. Hereinafter, the process is repeated from step S602 → S603 → S602.
If the charged amount of capacitor 101 is equal to or greater than the predetermined threshold value and the determination in step S602 is NO, battery ECU 105 turns off switch SW4 and ends charging of capacitor 101 (step S604).

101 キャパシタ
102 電池
103 熱源
104 温度センサ
105 電池ECU
106 DDC(DC−DCコンバータ)
107 ファン
601 回生エネルギー電源
SW1、SW2、SW3、SW4 スイッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Capacitor 102 Battery 103 Heat source 104 Temperature sensor 105 Battery ECU
106 DDC (DC-DC converter)
107 Fan 601 Regenerative energy power supply SW1, SW2, SW3, SW4 switch

Claims (4)

車両等に搭載される電池の温度を、熱源を使って調整するシステムに電源を供給するプレヒート用電源供給システムであって、
前記熱源に電力を供給するキャパシタと、
前記電池の出力電力を前記熱源に供給する第1のスイッチ手段と、
前記キャパシタの出力電力を前記熱源に供給する第2のスイッチ手段と、
前記電池の出力電力を前記キャパシタに供給する第3のスイッチ手段と、
前記車両等の停止時に、前記キャパシタの充電量が閾値以下であるときには、前記第3のスイッチ手段をオンして、前記電池から前記キャパシタに充電させる第1の制御手段と、
前記車両等の始動時に、前記電池の温度が所定の温度閾値以下のときには、前記第2のスイッチ手段をオンし、前記第1のスイッチ手段をオフして、前記キャパシタの出力電力を前記熱源に供給し、前記電池の温度が所定の温度閾値以下のときには、前記第2のスイッチ手段をオフし、前記第1のスイッチ手段をオンして、前記電池の出力電力を前記熱源に供給する第2の制御手段と、
を備えることを特徴とするプレヒート用電源供給システム。
A preheating power supply system that supplies power to a system that adjusts the temperature of a battery mounted on a vehicle using a heat source,
A capacitor for supplying power to the heat source;
First switch means for supplying output power of the battery to the heat source;
Second switch means for supplying output power of the capacitor to the heat source;
Third switch means for supplying the output power of the battery to the capacitor;
A first control means for turning on the third switch means and charging the capacitor from the battery when the charge amount of the capacitor is equal to or less than a threshold value when the vehicle or the like is stopped;
When starting the vehicle or the like, when the temperature of the battery is below a predetermined temperature threshold, the second switch means is turned on, the first switch means is turned off, and the output power of the capacitor is used as the heat source. And when the battery temperature is equal to or lower than a predetermined temperature threshold, the second switch means is turned off, the first switch means is turned on, and the output power of the battery is supplied to the heat source. Control means,
A power supply system for preheating, comprising:
前記第2の制御手段は、前記電池の温度が所定の温度閾値以下のときに、前記第2のスイッチ手段をオフした後に、前記第1のスイッチ手段をオンする、
ことを特徴とする請求項1に記載のプレヒート用電源供給システム。
The second control means turns on the first switch means after turning off the second switch means when the temperature of the battery is equal to or lower than a predetermined temperature threshold.
The preheating power supply system according to claim 1.
回生エネルギーを取得する回生エネルギー電源手段と、
前記回生エネルギー電源手段の出力電力を前記キャパシタに供給する第4のスイッチ手段と、
前記車両等の制動時に、前記第4のスイッチ手段をオンして、前記回生エネルギー電源手段から前記キャパシタを充電させる第3の制御手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載のプレヒート用電源供給システム。
Regenerative energy power supply means for acquiring regenerative energy;
Fourth switch means for supplying the output power of the regenerative energy power supply means to the capacitor;
Third control means for charging the capacitor from the regenerative energy power supply means by turning on the fourth switch means when braking the vehicle or the like;
The power supply system for preheating according to claim 1, further comprising:
車両等に搭載される電池の温度を、熱源を使って調整するシステムに電源を供給するプレヒート用電源供給システムであって、
前記熱源に電力を供給するキャパシタと、
前記電池の出力電力を前記熱源に供給する第1のスイッチ手段と、
前記キャパシタの出力電力を前記熱源に供給する第2のスイッチ手段と、
回生エネルギーを取得する回生エネルギー電源手段と、
前記回生エネルギー電源手段の出力電力を前記キャパシタに供給する第4のスイッチ手段と、
前記車両等の制動時に、前記第4のスイッチ手段をオンして、前記回生エネルギー電源手段から前記キャパシタを充電させる第3の制御手段と、
前記車両等の始動時に、前記電池の温度が所定の温度閾値以下のときには、前記第2のスイッチ手段をオンし、前記第1のスイッチ手段をオフして、前記キャパシタの出力電力を前記熱源に供給し、前記電池の温度が所定の温度閾値以下のときには、前記第2のスイッチ手段をオフし、前記第1のスイッチ手段をオンして、前記電池の出力電力を前記熱源に供給する第2の制御手段と、
を備えることを特徴とするプレヒート用電源供給システム。
A preheating power supply system that supplies power to a system that adjusts the temperature of a battery mounted on a vehicle using a heat source,
A capacitor for supplying power to the heat source;
First switch means for supplying output power of the battery to the heat source;
Second switch means for supplying output power of the capacitor to the heat source;
Regenerative energy power supply means for acquiring regenerative energy;
Fourth switch means for supplying the output power of the regenerative energy power supply means to the capacitor;
Third control means for charging the capacitor from the regenerative energy power supply means by turning on the fourth switch means when braking the vehicle or the like;
When starting the vehicle or the like, when the temperature of the battery is below a predetermined temperature threshold, the second switch means is turned on, the first switch means is turned off, and the output power of the capacitor is used as the heat source. And when the battery temperature is equal to or lower than a predetermined temperature threshold, the second switch means is turned off, the first switch means is turned on, and the output power of the battery is supplied to the heat source. Control means,
A power supply system for preheating, comprising:
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