JP2013119259A - On-board battery temperature regulator - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、車両に搭載されたバッテリの温度調整を行う車載用バッテリ温度調整装置に関する。 The present invention relates to an in-vehicle battery temperature adjusting device that adjusts the temperature of a battery mounted on a vehicle.
車両に搭載されているバッテリ(電池)の温度を調整する従来技術としては、例えば、特許文献1に開示されたハイブリッド自動車の温度制御装置が存在する。
特許文献1に開示されたハイブリッド自動車の温度制御装置は、電池を収納するとともにエンジンの冷却水の流路を有する電池収納体と、エンジンを収納するとともにエンジンの冷却水の流路を有するエンジン収納体を備えている。
また、この温度制御装置は、エンジン収納体の流路と電池収納体の流路とを連通乃至遮断する電磁弁と、電池及びエンジンの外周の温度を検出する温度センサと、温度センサで検出された温度に基づき電磁弁を制御するマイクロコンピュータとを備えている。
As a conventional technique for adjusting the temperature of a battery (battery) mounted on a vehicle, for example, there is a temperature control device for a hybrid vehicle disclosed in Patent Document 1.
A temperature control device for a hybrid vehicle disclosed in Patent Document 1 includes a battery housing body that houses a battery and has an engine cooling water flow path, and an engine housing that houses an engine and has an engine cooling water flow path. Has a body.
The temperature control device is detected by an electromagnetic valve that communicates or blocks the flow path of the engine housing and the flow path of the battery housing, a temperature sensor that detects the temperatures of the battery and the engine, and a temperature sensor. And a microcomputer for controlling the electromagnetic valve based on the temperature.
エンジンには、ウォータポンプが内蔵され、ラジエータが接続されている。
冷却水は、ウォータポンプの動作によって、エンジン内とラジエータとを循環するようになっている。
また、ウォータポンプに対して並列に、バイパスホースとヒータ用の配管とが設けられている。
配管内の冷却水は、ヒータに付設された図示しない電磁弁によって、ヒータがオンのときにのみ循環するようになっている。
電磁弁は、ラジエータを循環する冷却水の量を調整するものであり、マイクロコンピュータによって開度を制御される。
また、冷却水は流路も循環するので、流路から発生する熱でエンジン収納体及びエンジンが暖められる。
The engine has a built-in water pump and is connected to a radiator.
The cooling water is circulated in the engine and the radiator by the operation of the water pump.
Further, a bypass hose and a heater pipe are provided in parallel with the water pump.
Cooling water in the pipe circulates only when the heater is on by an electromagnetic valve (not shown) attached to the heater.
The solenoid valve adjusts the amount of cooling water circulating through the radiator, and the opening degree is controlled by a microcomputer.
Further, since the cooling water also circulates in the flow path, the engine housing and the engine are warmed by the heat generated from the flow path.
エンジン収納体と電池収納体とは、冷却水の行き用の配管と戻り用の配管とで連結されている。
配管の間には、並列に流路及びバイパスホースが接続されている。
電磁弁は、流路又はバイパスホースを循環する冷却水の量を調整するものであり、マイクロコンピュータによって開度を制御される。
冷却水が流路を循環することにより、流路から発生する熱で電池収納体及び電池が暖められる。
電池収納体には、外気導入口と、外気排出口と、電池収納体内を流れる送風を発生するファンとが設けられている。
外気導入口及び外気排出口には、それぞれ逆止弁が設けられている。
The engine storage body and the battery storage body are connected by a piping for cooling water and a piping for return.
Between the pipes, a flow path and a bypass hose are connected in parallel.
The electromagnetic valve adjusts the amount of cooling water circulating through the flow path or the bypass hose, and the opening degree is controlled by a microcomputer.
As the cooling water circulates through the flow path, the battery housing and the battery are warmed by the heat generated from the flow path.
The battery housing body is provided with an outside air introduction port, an outside air discharge port, and a fan that generates air flowing through the battery housing body.
A check valve is provided at each of the outside air inlet and the outside air outlet.
温度制御装置によれば、エンジンの冷却水を電池収納体及びエンジン収納体内に導入することにより、余分なエネルギを消費することなく電池及びエンジンを加熱できる。 According to the temperature control device, the battery and the engine can be heated without consuming extra energy by introducing the engine coolant into the battery housing and the engine housing.
しかしながら、特許文献1に開示されたハイブリッド自動車の温度制御装置では、エンジン収納体と電池収納体を通る冷却水を共通のラジエータで冷却するため、エンジンの暖機や冷却に適した温度の冷却水が電池の温度調整を適さないという問題がある。
例えば、駆動中のエンジンに対する冷却水の適切な温度約80℃であり、冷却水を約80℃に保つことが要求される。
一方、電池(例えば、リチウム電池の場合)の温度が60℃を越えると放電効率が著しく低下するため、エンジンの約80℃の冷却水を用いる場合、ファン等が冷却のための手段が必要となる。
また、約60℃に冷却された冷却水をエンジンの冷却水として再び用いる場合には、80℃まで加熱してから用いるようにしなければならない。
However, in the temperature control device for a hybrid vehicle disclosed in Patent Document 1, the cooling water passing through the engine housing body and the battery housing body is cooled by a common radiator, so that the cooling water at a temperature suitable for engine warm-up and cooling is used. However, there is a problem that the temperature adjustment of the battery is not suitable.
For example, an appropriate temperature of cooling water for a running engine is about 80 ° C., and it is required to keep the cooling water at about 80 ° C.
On the other hand, when the temperature of the battery (for example, lithium battery) exceeds 60 ° C., the discharge efficiency is remarkably lowered. Therefore, when cooling water of about 80 ° C. is used for the engine, a fan or the like needs a means for cooling. Become.
Further, when the cooling water cooled to about 60 ° C. is used again as engine cooling water, it must be used after being heated to 80 ° C.
このような問題を解決するために、電池の温度調整の冷却水配管とエンジン冷却の冷却水配管を別にして各冷却水を適切な温度とすることも考えられるが、夫々の冷却水配管にラジエータ等の熱交換器を設置する必要があり、装置の大型化やコスト増大を招く。 In order to solve such problems, it is conceivable that the cooling water piping for adjusting the temperature of the battery and the cooling water piping for engine cooling are separated to make each cooling water have an appropriate temperature. It is necessary to install a heat exchanger such as a radiator, which leads to an increase in size and cost of the apparatus.
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、各機器の廃熱をより有効利用し熱効率に優れ、かつ、バッテリの温度を適切に調整することが可能な車載用バッテリ温度調整装置の提供にある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an in-vehicle device that can effectively use waste heat of each device, has excellent thermal efficiency, and can appropriately adjust the temperature of the battery. It is in the provision of the battery temperature control apparatus for a vehicle.
上記の課題を解決するために、本発明は、単一のラジエータを用いて、車両走行用の電動モータと電力制御を行う電力制御器のうちの少なくとも一つ及びバッテリの温度を調整する車載用バッテリ温度調整装置において、前記バッテリと熱的に連結される第1熱媒体回路と、前記車両走行用の電動モータと前記電力制御を行う電力制御器のうちの少なくとも一つ及び前記ラジエータと熱的に連結される第2熱媒体回路と、前記第1熱媒体回路と前記第2熱媒体回路との間で熱の移動を行う熱電変換ユニットと、前記第1熱媒体回路に設けられ、前記第1熱媒体回路の熱媒体を移送する第1ポンプと、前記第2熱媒体回路に設けられ、前記第2熱媒体回路の熱媒体を移送する第2ポンプと、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention uses a single radiator to adjust the temperature of at least one of an electric motor for driving a vehicle and a power controller that performs power control and the temperature of a battery. In the battery temperature adjusting device, at least one of a first heat medium circuit thermally connected to the battery, the electric motor for driving the vehicle, and a power controller for performing the power control, and the radiator A second heat medium circuit coupled to the first heat medium circuit, a thermoelectric conversion unit that transfers heat between the first heat medium circuit and the second heat medium circuit, and the first heat medium circuit, A first pump that transfers a heat medium of one heat medium circuit, and a second pump that is provided in the second heat medium circuit and transfers a heat medium of the second heat medium circuit. .
本発明によれば、単一のラジエータを用いて、車両走行用の電動モータと電力制御を行う電力制御器のうちの少なくとも一つ及びバッテリの温度を調整するとき、熱電変換ユニットが第1熱媒体回路の熱媒体と第2熱媒体回路の熱媒体との間で熱移動を行う。
熱電変換ユニットの通電を制御することにより、バッテリが充放電に最適な温度となるように、熱媒体によるバッテリの加熱又は冷却を行うことができる。
従って、本発明は、各機器の廃熱をより有効利用し熱効率に優れ、かつ、バッテリの温度を適切に調整することが可能である。
According to the present invention, when adjusting the temperature of at least one of the electric motor for driving the vehicle and the power controller that performs power control and the temperature of the battery using a single radiator, the thermoelectric conversion unit has the first heat. Heat transfer is performed between the heat medium of the medium circuit and the heat medium of the second heat medium circuit.
By controlling the energization of the thermoelectric conversion unit, the battery can be heated or cooled by the heat medium so that the battery has an optimum temperature for charging and discharging.
Therefore, the present invention can effectively use the waste heat of each device, has excellent thermal efficiency, and can appropriately adjust the temperature of the battery.
また、本発明は、上記の車載用バッテリ温度調整装置において、前記第1熱媒体回路には、車両航続距離を延長するレンジエクステンダーが熱的に連結されている構成としてもよい。
この場合、レンジエクステンダーの熱をバッテリの温度調整に有効活用することができる。
Moreover, the present invention may be configured such that, in the above-described on-vehicle battery temperature adjusting device, a range extender that extends a vehicle cruising distance is thermally connected to the first heat medium circuit.
In this case, the heat of the range extender can be effectively used for temperature adjustment of the battery.
また、本発明は、上記の車載用バッテリ温度調整装置において、前記第1熱媒体回路及び前記第2熱媒体回路は、それぞれ流路切換弁を備える構成としてもよい。
この場合、流路切換弁が第1熱媒体回路及び第2熱媒体回路にそれぞれ備えられることで、第1熱媒体回路、第2熱媒体回路における熱媒体の流路を流路切換弁の切り換えにより変更することが可能である。
Moreover, this invention is good also as a structure with which said 1st heat medium circuit and said 2nd heat medium circuit are each provided with a flow-path switching valve in said vehicle-mounted battery temperature control apparatus.
In this case, since the flow path switching valve is provided in each of the first heat medium circuit and the second heat medium circuit, the flow path of the heat medium in the first heat medium circuit and the second heat medium circuit is switched by the flow path switching valve. It is possible to change by.
また、本発明は、上記の車載用バッテリ温度調整装置において、前記第2熱媒体回路には、前記バッテリに充電する車載充電器が熱的に連結する構成としてもよい。
この場合、車載充電器による充電時において、車載充電器の発熱をバッテリの温度調整に有効活用することができるほか、高い充電効率によりバッテリの充電を行うことが可能となる。
Moreover, this invention is good also as a structure which the vehicle-mounted charger which charges the said battery thermally connects with a said 2nd heat medium circuit in said vehicle-mounted battery temperature control apparatus.
In this case, at the time of charging by the in-vehicle charger, the heat generated by the in-vehicle charger can be effectively used for adjusting the temperature of the battery, and the battery can be charged with high charging efficiency.
また、本発明は、上記の車載用バッテリ温度調整装置において、前記レンジエクステンダーは、内燃エンジンを有する構成であってもよい。
この場合、内燃エンジンの廃熱をバッテリの温度調整に利用することができる。
Moreover, the present invention may be configured such that the range extender includes an internal combustion engine in the on-vehicle battery temperature adjusting device.
In this case, the waste heat of the internal combustion engine can be used for adjusting the temperature of the battery.
本発明によれば、各機器の廃熱をより有効利用し熱効率に優れ、かつ、バッテリの温度を適切に調整することが可能なバッテリ温度調整装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the battery temperature adjustment apparatus which can utilize the waste heat of each apparatus more effectively, is excellent in thermal efficiency, and can adjust the temperature of a battery appropriately can be provided.
(第1の実施形態)
以下、第1の実施形態に係る車載用バッテリ温度調整装置(以下「バッテリ温度調整装置」と表記する)を図面に基づいて説明する。
本実施形態の車載用バッテリ温度調整装置は、プラグイン式ハイブリッド自動車に搭載された車載用バッテリ温度調整装置の例である。
(First embodiment)
Hereinafter, an in-vehicle battery temperature adjusting device (hereinafter referred to as “battery temperature adjusting device”) according to a first embodiment will be described with reference to the drawings.
The in-vehicle battery temperature adjusting device of the present embodiment is an example of an in-vehicle battery temperature adjusting device mounted on a plug-in hybrid vehicle.
図1に示すバッテリ温度調整装置10は、バッテリセルを備えたバッテリ11と、熱電変換ユニットとしてのペルチェユニット12と、発熱体としての電力系機器群13と、ラジエータ14と、レンジエクステンダーを構成する内燃エンジン15を有する。
また、バッテリ温度調整装置10は、熱媒体を通す熱媒体配管16とを備えており、本実施形態の熱媒体は不凍液(LLC)である。
A battery
Further, the battery temperature adjusting
バッテリ11は、複数のバッテリセル(図示せず)と、バッテリセルを収容するバッテリケース(図示せず)と、熱媒体との熱交換を行うバッテリ熱交換器(図示せず)を備えている。
バッテリセルは充放電可能な二次電池としてのリチウムイオン電池であり、このバッテリセルでは放電時において充放電効率の良好な好適温度域は40℃付近である。
バッテリ11の使用を継続することで内部抵抗によりバッテリ11の温度が上昇する。
バッテリ11の温度が好適温度域を超えて上昇すると、充放電効率が低下するのでバッテリ11を冷却することが好ましい。
また、例えば、氷点下付近の低温環境での始動時(低温始動時)では、放電効率が低下することを避けられない。
このためには、バッテリ11が充放電効率の良い温度域となるようにバッテリ11を加熱して暖機することが好ましい。
なお、バッテリ熱交換器はバッテリ11全体の周囲を覆ったり、特に放熱が激しい部位を中心に覆ったりするように設けてもよい。
バッテリ熱交換器は、熱交換性に優れたフィン、あるいはシェルチューブを備えた構造としており、バッテリ熱交換器の周囲は外部との断熱を図る断熱部材(図示せず)により覆われている。
The
The battery cell is a lithium ion battery as a chargeable / dischargeable secondary battery. In this battery cell, a preferable temperature range with good charge / discharge efficiency at the time of discharge is around 40 ° C.
By continuing to use the
When the temperature of the
Further, for example, at the time of starting in a low temperature environment near freezing point (during low temperature starting), it is inevitable that the discharge efficiency is lowered.
For this purpose, it is preferable to warm up the
Note that the battery heat exchanger may be provided so as to cover the entire periphery of the
The battery heat exchanger has a structure having fins or shell tubes excellent in heat exchange, and the periphery of the battery heat exchanger is covered with a heat insulating member (not shown) for heat insulation from the outside.
ペルチェユニット12は、熱電変換素子としての多数のペルチェ素子を備えたユニット本体部21と、各ペルチェ素子の一面側(一方の端面側)に形成された第1熱面部22と、各ペルチェ素子の他面側(他方の端面側)に形成された第2熱面部23とを有する。
各ペルチェ素子に対して正方向へ通電(「正通電」とする)するとき、第1熱面部22が吸熱面として機能し、第2熱面部23が放熱面として機能する。
また、各ペルチェ素子に対して正方向と逆向きとなる逆方向へ通電(「逆通電」とする)するとき、第1熱面部22が放熱面として機能し、第2熱面部23が吸熱面として機能する。
The
When energizing each Peltier element in the positive direction (referred to as “positive energization”), the first
Further, when each Peltier element is energized in the reverse direction opposite to the normal direction (referred to as “reverse energization”), the first
熱を発生する発熱体としての電力系機器群13はバッテリ11の温度調整に必要な熱源となる要素である。
本実施形態では、電力系機器群13は主に、車両走行用の電動モータ24と、電力制御器に相当するPCU(Power Unit Controller)25と、車載充電器26から構成されている。
電動モータ24はバッテリ11に蓄えられた電力等により駆動され、電動モータ24の駆動により車両は走行する。
PCU25は電動モータ24やバッテリ11等の電力系機器群13への電力供給等の制御を行う。
車載充電器26は家庭用電源からバッテリ11への充電を可能とする機器であり、家庭用電源のコンセントと接続可能なプラグ(図示せず)を備えている。
なお、電力系機器群13は、電動モータ24、PCU25および車載充電器26以外の電力系機器を有してもよい。
The power
In the present embodiment, the power
The
The
The on-
The power
ラジエータ14は、熱媒体と外気との熱交換を行い、熱媒体の吸放熱を行う熱交換器である。
本実施形態では、バッテリ温度調整装置10における単一のラジエータとして1台のラジエータ14が設けられている。
ラジエータ14の内部には熱媒体が外気と熱交換することができる熱媒体流路(図示せず)が形成されている。
レンジエクステンダーを構成する内燃エンジン15は、車両走行用のガソリンエンジンである。
内燃エンジン15には冷却水としての熱媒体が流通する熱媒体流路が形成されている。
内燃エンジン15の運転中に熱媒体流路を流れる熱媒体は、主に内燃エンジン15の排熱により内燃エンジン15の過熱を防止するように約80℃に設定されている。
また、内燃エンジン15は、内燃エンジン15の駆動力により駆動されるウォーターポンプ(図示せず)を備えている。
内燃エンジン15を使用することで、電動モータ24により走行可能な車両航続距離に加えて車両走行距離を延長することができ、内燃エンジン15はレンジエクステンダーとしての機能を果たす。
なお、本実施形態では、内燃エンジン15はバッテリ11の温度調整の熱源として利用される。
The
In the present embodiment, one
A heat medium flow path (not shown) is formed inside the
The
The
The heat medium flowing through the heat medium passage during the operation of the
The
By using the
In the present embodiment, the
そして、図1に示すバッテリ温度調整装置10では、熱媒体配管16が各要素11〜15を熱的に接続する複数の熱媒体回路を形成する。
図1に示すように、熱媒体配管16は、ペルチェユニット12とバッテリ11との間を熱媒体が循環する第1熱媒体回路としてのバッテリ側熱媒体回路27を形成している。
バッテリ側熱媒体回路27の一部は、バッテリ11が備えるバッテリ熱交換器(図示せず)内を貫通することにより、熱媒体配管16を流通する熱媒体とバッテリ11との熱交換を可能としている。
このため、ペルチェユニット12およびバッテリ11がバッテリ側熱媒体回路27に熱的に連結されている。
そして、バッテリ側熱媒体回路27および熱媒体は、バッテリ11とペルチェユニット12を互いに熱的に連結する。
1, the
As shown in FIG. 1, the
Part of the battery-side
For this reason, the
The battery-side
バッテリ側熱媒体回路27の一部がペルチェユニット12の第1熱面部22に沿って設けられていることにより、バッテリ側熱媒体回路27を流通する熱媒体と第1熱面部22との熱交換を可能としている。
つまり、バッテリ11はバッテリ側熱媒体回路27の熱媒体を介して第1熱面部22と間接的に熱交換可能であり、ペルチェユニット12は、バッテリ11と熱交換を行う第1熱面部22を有していると言える。
Since a part of the battery side
That is, the
バッテリ側熱媒体回路27には第1ポンプ28が設置されている。
第1ポンプ28は、熱媒体をバッテリ側熱媒体回路27内において正方向又は逆方向へ移送する機能を備える。
本実施形態では、第1ポンプ28はペルチェユニット12とバッテリ11を接続する熱媒体配管16に設置されているが、熱媒体が正方向に循環する場合に、バッテリ11の下流側となる熱媒体配管16に設置されている。
バッテリ側熱媒体回路27の熱媒体は、第1ポンプ28の正方向へ熱媒体を移送する作動により、第1熱面部22からバッテリ11へ至り、バッテリ11から第1ポンプ28を経て第1熱面部23へ向かう。
A
The
In the present embodiment, the
The heat medium of the battery side
バッテリ温度調整装置10は、内燃エンジン15とバッテリ側熱媒体回路27を接続する熱媒体配管16を備えている。
本実施形態では、ペルチェユニット12とバッテリ11の間となる熱媒体配管16に内燃エンジン15の熱媒体配管16が接続されている。
さらに、内燃エンジン15の熱媒体配管16とバッテリ側熱媒体回路27の熱媒体配管16との合流部C1、C2が形成されている。
第1ポンプ28、バッテリ11間の熱媒体配管16と合流部C1との間に熱媒体配管16が設けられている。
これにより、第1ポンプ28、バッテリ11間の熱媒体配管16における合流部C3と合流部C1との間に熱媒体を通すバイパス経路が形成されている。
The battery
In the present embodiment, the
Further, junctions C <b> 1 and C <b> 2 of the
The
Thereby, a bypass path through which the heat medium passes is formed between the junction C3 and the junction C1 in the
合流部C1には第1流路切換弁31が設けられており、第1流路切換弁31は合流部C1における熱媒体の流路を切り換える。
第1流路切換弁31は、第1熱面部22とバッテリ11との間の熱媒体の流通を可能とするとともに、内燃エンジンおよび合流部C3との熱媒体の流通を遮断する状態とする。
また、第1流路切換弁31は、バッテリ11と内燃エンジン15との間の熱媒体の流通を可能とするとともに、第1熱面部22および合流部C3との熱媒体の流通を遮断する状態とする。
さらに、第1流路切換弁31は、内燃エンジン15と合流部C2との間の熱媒体の流通を可能とするとともに、バッテリ11および合流部C3との熱媒体の流通を遮断する状態とする。
なお、合流部C2、C3は流路切換弁を備えない。
The junction C1 is provided with a first flow
The first flow
In addition, the first flow
Further, the first flow
The junctions C2 and C3 do not include a flow path switching valve.
このように熱媒体配管16が設けられていることから、内燃エンジン15は熱媒体によりバッテリ側熱媒体回路27と熱的に連結可能である。
また、ペルチェユニット12、内燃エンジン15、バッテリ11、第1ポンプ28を循環する熱媒体回路と、ペルチェユニット12、内燃エンジン15、第1ポンプ28を循環する熱媒体回路が形成される。
Since the
Further, a heat medium circuit that circulates through the
バッテリ温度調整装置10では、熱媒体配管16が、ペルチェユニット12と電力系機器群13との間を熱媒体が循環する第2熱媒体回路としてのモータ側熱媒体回路29を形成する。
モータ側熱媒体回路29の一部が電動モータ24、PCU25および車載充電器26にそれぞれ設けた水冷ジャケット(図示せず)内を貫通する。
これにより、水冷ジャケットを貫通するモータ側熱媒体回路29内の熱媒体と電動モータ24、PCU25および車載充電器26との熱交換を可能としている。
このため、ペルチェユニット12および電力系機器群13がモータ側熱媒体回路29に熱的に連結されている。
そして、モータ側熱媒体回路29および熱媒体は、電力系機器群13とペルチェユニット12を互いに熱的に連結する。
モータ側熱媒体回路29の一部がペルチェユニット12の第2熱面部23に沿って設けられていることにより、モータ側熱媒体回路29を流通する熱媒体と第2熱面部23との熱交換を可能としている。
つまり、電動モータ24、PCU25および車載充電器26はモータ側熱媒体回路29により第2熱面部23と間接的に熱交換可能である。
また、ペルチェユニット12は、電動モータ24、PCU25および車載充電器26と熱交換を行う第2熱面部23を有していると言える。
In the battery
A part of the motor-side
Thus, heat exchange between the heat medium in the motor-side
For this reason, the
The motor-side
Since part of the motor-side
That is, the
Moreover, it can be said that the
モータ側熱媒体回路29には第2ポンプ30が設置されている。
本実施形態では、第2ポンプ30はペルチェユニット12と電動モータ24を接続する熱媒体配管16に設置されている。
第2ポンプ30は熱媒体をモータ側熱媒体回路29内において正方向又は逆方向へ移送する機能を有する。
第2ポンプ30は熱媒体が正方向に循環する場合に電動モータ24の上流側となる熱媒体配管16に設置されている。
モータ側熱媒体回路29の熱媒体は、第2ポンプ30の作動により、第2熱面部23から第2ポンプ30、電動モータ24、PCU25、車載充電器26の順に至り、車載充電器26から第2熱面部23へ向かう。
A
In the present embodiment, the
The
The
The heat medium of the motor-side
図1に示すように、バッテリ温度調整装置10は、ラジエータ14とモータ側熱媒体回路29を接続する熱媒体配管16を設けている。
従って、モータ側熱媒体回路29および熱媒体は、車両走行用の電動モータ24と電力制御を行うPCU25およびラジエータ14と熱的に連結する。
本実施形態では、ペルチェユニット12と第2ポンプ30の間となる熱媒体配管16にラジエータ14の熱媒体配管16が接続されている。
さらに、ラジエータ14の熱媒体配管16とモータ側熱媒体回路29の熱媒体配管16との合流部C4、C5が形成されている。
そして、合流部C2と合流部C4を接続する熱媒体配管16が設けられ、この熱媒体配管16はバッテリ側熱媒体回路27とモータ側熱媒体回路29を接続する。
As shown in FIG. 1, the battery
Therefore, the motor-side
In the present embodiment, the
Further, junctions C4 and C5 between the
And the heat medium piping 16 which connects the confluence | merging part C2 and the confluence | merging part C4 is provided, and this heat medium piping 16 connects the battery side
合流部C4には第2流路切換弁32が設けられており、第2流路切換弁32は合流部C4における熱媒体の流路を切り換える。
第2流路切換弁32は、第2熱面部23とラジエータ14との間の熱媒体の流通を可能とするとともに、電力系機器群13および合流部C2との熱媒体の流通を遮断する状態とする。
また、第2流路切換弁32は、第2熱面部23と電力系機器群13との間の熱媒体の流通を可能とするとともに、ラジエータ14および合流部C2との熱媒体の流通を遮断する状態とする。
また、第2流路切換弁32は、合流部C2とラジエータ14との間の熱媒体の流通を可能とするとともに、第2熱面部23および合流部C5との熱媒体の流通を遮断する状態とする。
さらに、第2流路切換弁32は、合流部C2と合流部C5との間の熱媒体の流通を可能とするとともに、ラジエータ14および第2熱面部23との熱媒体の流通を遮断する状態とする。
なお、合流部C5は流路切換弁を備えない。
The junction C4 is provided with a second flow
The second flow
In addition, the second flow
In addition, the second flow
Furthermore, the second flow
The junction C5 does not include a flow path switching valve.
このように熱媒体配管16が設けられていることから、ラジエータ14は熱媒体によりバッテリ側熱媒体回路27と熱的に連結可能である。
また、ペルチェユニット12、第2ポンプ30、電力系機器群13を循環する熱媒体回路、もしくは、ペルチェユニット12、ラジエータ14、電力系機器群13を循環する熱媒体回路が形成される。
Since the
Further, a heat medium circuit that circulates through the
バッテリ温度調整装置10は、バッテリ側熱媒体回路27とモータ側熱媒体回路29を接続する熱媒体配管16を備えている。
ペルチェユニット12の第1熱面部22と第1ポンプ28との間の熱媒体配管16と、ペルチェユニット12の第2熱面部23と車載充電器26との間の熱媒体配管16との間に連絡経路を形成する熱媒体配管16が設けられている。
バッテリ側熱媒体回路27におけるペルチェユニット12と第1ポンプ28との間には、連絡経路を形成する熱媒体配管16との合流部C6が形成されている。
モータ側熱媒体回路29におけるペルチェユニット12と車載充電器26との間には、バイパス経路を形成する熱媒体配管16との合流部C7が形成されている。
合流部C7に第3流路切換弁33が設置されており、第3流路切換弁33は合流部C7における熱媒体の流路を切り換える。
第3流路切換弁33は、第2熱面部23と電力系機器群13との間の熱媒体の流通を可能とするとともに、合流部C6との熱媒体の流通を遮断する状態とする。
また、第3流路切換弁33は、電力系機器群13と合流部C6との間の熱媒体の流通を可能とするとともに、第2熱面部23との熱媒体の流通を遮断する状態とする。
なお、合流部C6は流路切換弁を備えない。
The battery
Between the
Between the
Between the
A third flow
The third flow
In addition, the third flow
The junction C6 does not include a flow path switching valve.
バッテリ温度調整装置10は、ラジエータ14と内燃エンジン15を接続する熱媒体配管16を備えている。
ラジエータ14と合流部C4の間の熱媒体配管16と、内燃エンジン15と合流部C2の間の熱媒体配管16とを接続する熱媒体配管16が備えられている。
このため、内燃エンジン15と合流部C2の間の熱媒体配管16には合流部C8が形成され、ラジエータ14と合流部C4との間には合流部C9が形成されている。
合流部C8に第4流路切換弁34が設置されており、第4流路切換弁34は合流部C8における熱媒体の流路を切り換える。
第4流路切換弁34は、合流部C2と内燃エンジン15との間の熱媒体の流通を可能とするとともに、合流部C9との熱媒体の流通を遮断する状態とする。
また、第4流路切換弁34は、内燃エンジン15と合流部C9との間の熱媒体の流通を可能とするとともに、合流部C2との熱媒体の流通を遮断する状態とする。
The battery
A
For this reason, a junction C8 is formed in the
A fourth flow
The fourth flow
The fourth flow
バッテリ温度調整装置10は、ペルチェユニット12、第1ポンプ28、第2ポンプ30、第1流路切換弁31〜第4流路切換弁34の作動制御する制御手段としてのコントローラ35を備えている。
バッテリ11と接続されている熱媒体配管16にはバッテリ11を通過した熱媒体の温度を検出するバッテリ温度センサ36が設けられている。
バッテリ温度センサ36はコントローラ35を接続されており、コントローラ35はバッテリ温度センサ36により検出信号の伝達を受ける。
内燃エンジン15と接続されている熱媒体配管16には、内燃エンジン15を通過した熱媒体の温度を検出するエンジン温度センサ37が設けられている。
エンジン温度センサ37はコントローラ35を接続されており、コントローラ35はバッテリ温度センサ36により検出信号の伝達を受ける。
なお、バッテリ温度センサ36はバッテリ11の両側の熱媒体配管16にそれぞれ設けられ、エンジン温度センサ37は内燃エンジン15の両側の熱媒体配管16にそれぞれ設けられているが、熱媒体の正方向、逆方向の流れに対応するためである。
電力系機器群13とペルチェユニット12の第2熱面部23との間となる熱媒体配管16には、電力系機器群温度センサ38が設けられている。
コントローラ35は、バッテリ温度センサ36、エンジン温度センサ37および電力系機器群温度センサ38の検知信号に基づき、各機器を制御するほか、ペルチェユニット12の第1熱面部22および第2熱面部23の温度に基づいて各機器を制御する。
The battery
A
The
The
The
The
A power system device
The
次に、バッテリ温度調整装置10の作動について図2〜図6に基づいて説明する。
なお、図2〜図6では、説明の便宜上、熱媒体が通る熱媒体配管16を実線で示し、熱媒体が通過しない熱媒体配管16を点線で示す。
また、熱媒体配管16に示す矢印は熱媒体の流れる方向を示す。
Next, the operation of the battery
2 to 6, for convenience of explanation, the
Moreover, the arrow shown to the heat carrier piping 16 shows the direction through which a heat carrier flows.
図2(a)は車載充電器26を用いたバッテリ充電時にバッテリ11を加熱する場合の作動説明図である。
バッテリ充電時には、ペルチェユニット12の第1熱面部22が放熱面となり、第2熱面部23が吸熱面となるように、ペルチェユニット12の通電が行われる。
第1流路切換弁31〜第4流路切換弁34の作動により、熱媒体がペルチェユニット12の第1熱面部22からバッテリ、第1ポンプ28を通り、第1熱面部22に戻るバッテリ側熱媒体回路27が形成される。
また、熱媒体がペルチェユニット12の第2熱面部からラジエータ14、第2ポンプ30、電力系機器群13を通り、第2熱面部23へ戻る熱媒体回路が形成される。
内燃エンジン15、電動モータ24は停止状態にある。
FIG. 2A is an operation explanatory diagram when the
During battery charging, the
By the operation of the first flow
In addition, a heat medium circuit is formed in which the heat medium passes from the second heat surface portion of the
The
図2(a)に示すように、ラジエータ14を通った熱媒体は電力系機器群13を通り、第2熱面部23に到達すると、第2熱面部23において熱媒体の熱がペルチェユニット12の第1熱面部22へ移動する。
第2熱面部23において熱を奪われた熱媒体はラジエータ14において外気と熱交換し熱を得る。
第1熱面部22へ移動した熱は、第1熱面部22における熱媒体との熱交換により第1熱面部22を通過する熱媒体へ移動する。
第1熱面部22において熱を得た熱媒体はバッテリ11を通り、バッテリ11と熱交換を行う。
バッテリ11と熱媒体との熱交換によりバッテリ11へ熱が移動して、バッテリ11は加熱されてバッテリ11の暖機が行われる。
バッテリ11を通過して熱を奪われた熱媒体は第1ポンプ28を経て第1熱面部22へ戻る。
このように、車載充電器26を用いたバッテリ充電時には、ペルチェユニット12、ラジエータ14を用いてバッテリ11の暖機が行われる。
As shown in FIG. 2A, when the heat medium that has passed through the
The heat medium deprived of heat in the second
The heat transferred to the first
The heat medium that has obtained heat at the first
Heat is transferred to the
The heat medium deprived of heat through the
Thus, at the time of battery charging using the in-
なお、図2(a)の場合では、充電時における車載充電器26の放熱が無いもしくは少ないという前提で、ペルチェユニット12、ラジエータ14、第2ポンプ30、電力系機器群13を通り、ペルチェユニット12に戻る熱媒体回路とした。
充電時における車載充電器26の放熱が多い場合では、ラジエータ14を使わず、車載充電器26の発熱を利用するように、ペルチェユニット12、第2ポンプ30、電力系機器群13を通り、ペルチェユニット12に戻るモータ側熱媒体回路29としてもよい。
In the case of FIG. 2A, the
In the case where the heat from the in-
図2(b)はモータ走行時にバッテリ11を加熱する場合の作動説明図である。
モータ走行時には、ペルチェユニット12を作動させ、電動モータ24およびPCU25の発熱を利用してバッテリの暖機が行われる。
モータ走行時には、ペルチェユニット12の第1熱面部22が放熱部で第2熱面部23が吸熱部となるように、ペルチェユニット12の通電が行われる。
第1流路切換弁31〜第4流路切換弁34の作動により、熱媒体がペルチェユニット12の第1熱面部22からバッテリ、第1ポンプ28を通り、第1熱面部22に戻るバッテリ側熱媒体回路27が形成される。
また、熱媒体がペルチェユニット12の第2熱面部23から第2ポンプ30、電力系機器群13を通り、第2熱面部23へ戻るモータ側熱媒体回路29が形成される。
内燃エンジン15は停止状態にあり、ラジエータ14を熱媒体が通過しない状態にある。
FIG. 2B is an operation explanatory diagram when the
When the motor is running, the
When the motor is running, the
By the operation of the first flow
Further, a motor-side
The
電力系機器群13を通る熱媒体は、電動モータ24およびPCU25から熱を得る。
電動モータ24およびPCU25から熱を得た熱媒体が第2熱面部23に到達すると、第2熱面部23において熱媒体の熱がペルチェユニット12の第1熱面部22へ移動する。
第2熱面部23において熱を奪われた熱媒体は第2ポンプ30を経て電力系機器群13に達して再び熱を得る。
第1熱面部22へ移動した熱は、第1熱面部22と第1熱面部22を通過する熱媒体との熱交換により熱媒体へ移動する。
第1熱面部22において熱を得た熱媒体はバッテリ11を通り、バッテリ11と熱交換を行う。
バッテリ11と熱媒体との熱交換によりバッテリ11へ熱が移動して、バッテリ11は加熱されてバッテリ11の暖機が行われる。
バッテリ11を通過して熱を奪われた熱媒体は第1ポンプ28を経て第1熱面部22へ戻る。
このように、モータ走行時には、ペルチェユニット12を用い、電動モータ24およびPCU25の廃熱を利用したバッテリ11の暖機が行われる。
The heat medium passing through the power
When the heat medium that has obtained heat from the
The heat medium deprived of heat in the second
The heat transferred to the first
The heat medium that has obtained heat at the first
Heat is transferred to the
The heat medium deprived of heat through the
As described above, when the motor is running, the
図3(a)はモータ走行時にバッテリ11の冷却を行う場合の作動説明図である。
例えば、モータ走行時にバッテリ11の温度が充放電効率の良好な好適温度域よりも上昇する場合にバッテリ11の冷却を行う。
バッテリ11の冷却時には、ペルチェユニット12の第1熱面部22が吸熱面となり、第2熱面部23が放熱面となるように、ペルチェユニット12の通電が行われる。
第1流路切換弁31〜第4流路切換弁34の作動により、熱媒体がペルチェユニット12の第1熱面部22からバッテリ11、第1ポンプ28を通り、第1熱面部22に戻るバッテリ側熱媒体回路27が形成される。
また、熱媒体がペルチェユニット12の第2熱面部からラジエータ14、第2ポンプ30、電力系機器群13を通り、第2熱面部23へ戻る熱媒体回路が形成される。
従って、この場合の熱媒体回路は、図2(a)に示す充電時におけるバッテリ11を加熱する場合と同じであり、ペルチェユニット12の通電の向きが逆である。
電動モータ24およびPCU25は作動する状態にあり、内燃エンジン15は停止状態にある。
FIG. 3A is an operation explanatory diagram when the
For example, the
When the
The battery in which the heat medium passes from the first
In addition, a heat medium circuit is formed in which the heat medium passes from the second heat surface portion of the
Therefore, the heat medium circuit in this case is the same as the case where the
The
図3(a)に示すように、第1熱面部22では熱が熱媒体から第1熱面部22へ移動し、熱媒体から第1熱面部22へ移動した熱は第2熱面部23へ移動する。
第1熱面部22との熱交換により熱を奪われた熱媒体はバッテリ11を通り、バッテリ熱交換器においてバッテリ11と熱交換を行う。
バッテリ11と熱媒体との熱交換によりバッテリ11から熱媒体へ熱が移動して、バッテリ11は冷却される。
バッテリ11を通過して熱を得た熱媒体は第1ポンプ28を経て第1熱面部22へ戻る。
第1熱面部22から第2熱面部23へ移動した熱は、第2熱面部23と第2熱面部23を通る熱媒体との熱交換により、熱媒体は第2熱面部23から熱を得る。
第2熱面部23において熱を得た熱媒体は、ラジエータ14を通り、ラジエータ14において熱媒体と外気との熱交換により、熱媒体の熱は外気に排出される。
ラジエータ14を通った熱媒体は電力系機器群13を通り、電力系機器群13からの熱を受け第2熱面部23に到達する。
このように、モータ走行時には、ペルチェユニット12の第1熱面部22を吸熱面とし、第2熱面部23が放熱面なるように、ペルチェユニット12の通電し、ラジエータ14を用いてバッテリ11を冷却する。
As shown in FIG. 3A, in the first
The heat medium deprived of heat by heat exchange with the first
Heat is transferred from the
The heat medium that has obtained heat through the
The heat transferred from the first
The heat medium that has gained heat at the second
The heat medium that has passed through the
Thus, when the motor is running, the
図3(b)はバッテリ11と電力系機器群13の冷却を行う場合の作動説明図である。
図3(b)に示すように、バッテリ11と電力系機器群13の冷却を行う場合、ペルチェユニット12は使用せずラジエータ14を用いる。
第1流路切換弁31〜第4流路切換弁34の作動により、熱媒体がバッテリ11、ラジエータ14、第2ポンプ30、電力系機器群13、第1ポンプ28を通り、バッテリ11へ戻る熱媒体回路が形成される。
FIG. 3B is an operation explanatory diagram when the
As shown in FIG. 3B, when cooling the
By the operation of the first flow
ラジエータ14において外気と熱交換により冷却された熱媒体は、電力系機器群13を冷却し、電力系機器群13を冷却した熱媒体はバッテリ11と熱交換によりバッテリを冷却する。
なお、本実施形態では、熱媒体がバッテリ11、第1ポンプ28、第2ポンプ30、電力系機器群13、ラジエータ14を通り、バッテリ11へ戻るように、第1ポンプ28および第2ポンプ30の少なくとも一方を使用してもよい。
The heat medium cooled by heat exchange with the outside air in the
In the present embodiment, the heat pump passes through the
図4(a)は、電力系機器群13の廃熱によりバッテリ11を加熱する場合の作動説明図である。
例えば、モータ走行時に電力系機器群13の発熱量が十分であって、バッテリ11の温度が充放電効率の良好な好適温度域よりも低温となる場合にバッテリを加熱する。
図4(a)に示すように、電力系機器群13の廃熱によりバッテリ11を加熱する場合、ペルチェユニット12は用いない。
第1流路切換弁31〜第4流路切換弁34の作動により、熱媒体がバッテリ11、第2ポンプ30、電力系機器群13、第1ポンプ28を通り、バッテリ11へ戻る熱媒体回路が形成される。
つまり、熱媒体配管16はバッテリ11と電力系機器群13とを熱的に連結する熱媒体回路を形成する。
なお、ペルチェユニット12、ラジエータ14および内燃エンジン15に熱媒体は供給されない。
FIG. 4A is an operation explanatory diagram when the
For example, the battery is heated when the amount of heat generated by the
As shown to Fig.4 (a), when heating the
By the operation of the first flow
That is, the
Note that no heat medium is supplied to the
熱媒体が電力系機器群13を通過すると、熱媒体は電力系機器群13との熱交換により電力系機器群13の廃熱を得る。
廃熱を得た熱媒体は、バッテリ11の通過時にバッテリ11と熱交換を行い、バッテリ11を加熱する。
バッテリ11を通過した熱媒体は第2ポンプ30を通過して電力系機器群13に戻る。
When the heat medium passes through the power
The heat medium that has obtained the waste heat exchanges heat with the
The heat medium that has passed through the
図4(b)は、ペルチェユニット12を用いて内燃エンジン15の暖機を行う場合の作動説明図である。
例えば、モータ走行時のバッテリ11の暖機後には、ペルチェユニット12を作動させ、電動モータ24およびPCU25の発熱を利用して内燃エンジン15の暖機が行われる。
モータ走行時には、ペルチェユニット12の第1熱面部22が放熱部で第2熱面部23が吸熱部となるように、ペルチェユニット12の通電が行われる。
第1流路切換弁31〜第4流路切換弁34の作動により、熱媒体がペルチェユニット12の第1熱面部22から、内燃エンジン15、第1ポンプ28を通り、第1熱面部22に戻る熱媒体回路が形成される。
つまり、熱媒体配管16は内燃エンジン15と第1熱面部22を熱的に連結する熱媒体回路を形成する。
また、熱媒体がペルチェユニット12の第2熱面部23から第2ポンプ30、電力系機器群13を通り、第2熱面部23へ戻るモータ側熱媒体回路29が形成される。
バッテリ11およびラジエータ14は熱媒体に供給されない。
FIG. 4B is an operation explanatory diagram when the
For example, after the
When the motor is running, the
By the operation of the first flow
That is, the
Further, a motor-side
The
電力系機器群13を通る熱媒体は、電動モータ24およびPCU25から熱を得る。
電動モータ24およびPCU25から熱を得た熱媒体が第2熱面部23に到達すると、第2熱面部23において熱媒体の熱がペルチェユニット12の第1熱面部22へ移動する。
このため、第1熱面部22は第2熱面部23よりも高温となる。
第2熱面部23において熱を奪われた熱媒体は第2ポンプ30を経て電力系機器群13に達して再び熱を得る。
第1熱面部22へ移動した熱は、熱交換により第1熱面部22を通過する熱媒体へ移動する。
第1熱面部22において熱を得た熱媒体は内燃エンジン15を通り、内燃エンジン15と熱交換を行う。
内燃エンジン15と熱媒体との熱交換により内燃エンジン15へ熱が移動して、内燃エンジン15の暖機が行われる。
内燃エンジン15との熱交換により熱を奪われた熱媒体は第1ポンプ28を経て第1熱面部22へ戻る。
このように、バッテリ11の暖機が十分に行われた後のモータ走行時には、ペルチェユニット12を用い、電動モータ24およびPCU25の廃熱を利用した内燃エンジン15の暖機も可能である。
The heat medium passing through the power
When the heat medium that has obtained heat from the
For this reason, the first
The heat medium deprived of heat in the second
The heat transferred to the first
The heat medium that has obtained heat at the first
Heat is transferred to the
The heat medium deprived of heat by heat exchange with the
As described above, when the motor travels after the
図5(a)は電力系機器群13の廃熱のみにより内燃エンジン15の暖機を行う場合の作動説明図である。
例えば、モータ走行時に電力系機器群13の発熱量が十分であって、バッテリ11の暖機が完了している場合に電力系機器群13の廃熱のみにより内燃エンジン15を暖機する。
図5(a)に示すように、電力系機器群13の廃熱のみにより内燃エンジン15の保温を行う場合、ペルチェユニット12は用いない。
第1流路切換弁31〜第4流路切換弁34の作動により、熱媒体が、内燃エンジン15、第2ポンプ30、電力系機器群13、第1ポンプ28を通り、内燃エンジン15へ戻る熱媒体回路が形成される。
つまり、内燃エンジン15と電力系機器群13は熱的に連結されている。
なお、バッテリ11およびラジエータ14へ熱媒体は供給されない。
FIG. 5A is an operation explanatory diagram when the
For example, the
As shown in FIG. 5A, when the
By the operation of the first flow
That is, the
Note that the heat medium is not supplied to the
熱媒体が電力系機器群13を通過すると、電力系機器群13との熱交換により電力系機器群13の廃熱を得る。
廃熱を得た熱媒体は、内燃エンジン15の通過時に内燃エンジン15と熱交換を行い、内燃エンジン15を暖機する。
内燃エンジン15を通過した熱媒体は第2ポンプ30を通過して電力系機器群13に戻る。
When the heat medium passes through the power
The heat medium that has obtained the waste heat exchanges heat with the
The heat medium that has passed through the
図5(b)は電力系機器群13の廃熱のみで内燃エンジン15の暖機を行い、電力系機器群13の余分な熱を排熱する場合の作動説明図である。
図5(b)に示すように、電力系機器群13の廃熱のみで内燃エンジン15の暖機を行い、電力系機器群13の余分な熱を排熱する場合、ペルチェユニット12は使用せずラジエータ14を用いる。
第1流路切換弁31〜第4流路切換弁34の作動により、熱媒体が内燃エンジン15、ラジエータ14、第2ポンプ30、電力系機器群13、第1ポンプ28を通り、内燃エンジン15へ戻る熱媒体回路が形成される。
FIG. 5B is an operation explanatory diagram in the case where the
As shown in FIG. 5B, when the
By the operation of the first flow
内燃エンジン15を暖機した熱媒体は、内燃エンジン15を通過した後、ラジエータ14を通過する。
熱媒体はラジエータ14において外気と熱交換により冷却され、余分な熱は外気に排熱される。
ラジエータ14において冷却された熱媒体は、電力系機器群13を通り電力系機器群13との熱交換を行う。
The heat medium that warms up the
The heat medium is cooled by heat exchange with the outside air in the
The heat medium cooled in the
図6(a)は内燃エンジン15の廃熱を利用してバッテリ11を加熱する場合の作動説明図である。
例えば、内燃エンジン15のみで走行する状態で、バッテリ11および電力系機器群13を使用せず、バッテリ11および電力系機器群13を加熱する場合である。
図6(a)に示すように、内燃エンジン15の廃熱のみでバッテリ11を加熱する場合、ペルチェユニット12は使用せずラジエータ14を用いる。
第1流路切換弁31〜第4流路切換弁34の作動により、熱媒体が内燃エンジン15、バッテリ11、第1ポンプ28、電力系機器群13、第2ポンプ30、ラジエータ14を通り、内燃エンジン15へ戻る熱媒体回路が形成される。
FIG. 6A is an operation explanatory diagram when the
For example, the
As shown in FIG. 6A, when the
By the operation of the first flow
内燃エンジン15を通過する熱媒体は、熱交換により内燃エンジン15の廃熱を受けており、内燃エンジン15を通過した後、バッテリ11の通過時にバッテリ11と熱交換を行う。
バッテリ11は熱媒体との熱交換により熱を受けて加熱される。
バッテリ11を通過した熱媒体は、第1ポンプ28を経て電力系機器群13を通過する。
電力系機器群13は熱媒体との熱交換により熱を受けて加熱される。
熱媒体はラジエータ14において外気と熱交換により冷却され、余分な熱は外気に排熱される。
The heat medium passing through the
The
The heat medium that has passed through the
The power
The heat medium is cooled by heat exchange with the outside air in the
図6(b)は、内燃エンジン15のみでの走行時における内燃エンジン15の排熱を行う場合の作動説明図である。
例えば、内燃エンジン15のみでの走行時に内燃エンジン15の排熱が必要な場合である。
図6(b)に示すように、内燃エンジン15の排熱のみを行う場合、バッテリ11、ペルチェユニット12、電力系機器群13は使用せずラジエータ14を用いる。
第1流路切換弁31〜第4流路切換弁34の作動により、熱媒体が内燃エンジン15とラジエータ14との間を循環する熱媒体回路が形成される。
なお、この熱媒体回路に第1ポンプ28および第2ポンプ30は含まれないが、内燃エンジン15が備えるウォーターポンプ(図示せず)の作動により熱媒体回路の熱媒体の循環を行う。
FIG. 6B is an operation explanatory diagram in the case of performing exhaust heat of the
For example, there is a case where exhaust heat of the
As shown in FIG. 6B, when only exhaust heat of the
A heat medium circuit in which the heat medium circulates between the
Although the
内燃エンジン15が備えるウォーターポンプが内燃エンジン15の動力により作動されると、熱媒体が熱媒体回路を循環する。
内燃エンジン15を通過する熱媒体は、熱交換により内燃エンジン15の廃熱を得ており、内燃エンジン15を通過した後、ラジエータ14の通過時に外気と熱交換を行い、外気へ排熱する。
ラジエータ14において外気と熱交換された熱媒体は内燃エンジン15へ戻る。
When the water pump provided in the
The heat medium passing through the
The heat medium heat-exchanged with the outside air in the
本実施形態のバッテリ温度調整装置は以下の効果を奏する。
(1)単一のラジエータ14を用いて、車両走行用の電動モータ24、PCU25およびバッテリ11の温度を調整するとき、ペルチェユニット12がバッテリ側熱媒体回路27の熱媒体とモータ側熱媒体回路29の熱媒体との間で熱移動を行う。電動モータ24とPCU25の熱をバッテリ11の加熱に利用することができるほか、電動モータ24とPCU25の余分な熱はラジエータ14を用いて排熱することができる。ペルチェユニット12の通電を制御することにより、バッテリ11の温度が充放電に最適な温度となるように、熱媒体によるバッテリ11の加熱又は冷却を行うことができる。従って、各機器の廃熱をより有効利用し熱効率に優れ、かつ、バッテリ11の温度を適切に調整することが可能である。
The battery temperature adjusting device of this embodiment has the following effects.
(1) When adjusting the temperature of the
(2)バッテリ側熱媒体回路27にはレンジエクステンダーを構成する内燃エンジン15熱的に連結されるから、内燃エンジン15の廃熱をバッテリ11の温度調整に有効活用することができる。
(3)電力系機器群13とバッテリ11が熱的に接続されるから、ペルチェユニット12による熱交換を行うことなく、電力系機器群13から熱を受けた熱媒体により直接的にバッテリ11の温度調整を行うことができる。
(4)車載充電器26を用いたバッテリ11の充電時において、車載充電器26の発熱をバッテリ11の温度調整に有効活用することができるほか、高い充電効率によりバッテリ11の充電を行うことが可能となる。
(2) Since the
(3) Since the power
(4) During charging of the
(5)車載充電器26を用いたバッテリ充電時におけるバッテリ11の加熱、モータ走行時におけるバッテリ11の加熱又は冷却、モータ走行時のバッテリ11および電力系機器群13の冷却など、車両状況に適したバッテリ11の温度調整を行うことができる。また、内燃エンジン15や電力系機器群13から生じる熱をバッテリの温度調整に有効活用することができ、ペルチェユニット12を使うことなくバッテリ11の温度調整を行うことができる。
(6)バッテリ温度調整装置10が備える熱媒体配管16と、第1流路切換弁31〜第4流路切換弁34とにより、熱媒体の流路をバッテリ11側や電動モータ24側に分けて形成したり、バッテリ11と電動モータ24とを熱的に連結したりすることができる。
(7)コントローラ35は、バッテリ温度調整装置10を構成する各機器の温度により、バッテリ11の温度調整をどのように行うかを判断して実行することができる。
(5) Suitable for vehicle conditions such as heating of the
(6) The heat medium flow path is divided into the
(7) The
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態に係るバッテリ温度調整装置について説明する。
図7は本実施形態に係るバッテリ温度調整装置の概略構成図であり、本実施形態の車載用バッテリ温度調整装置は、第1の実施形態と同様にプラグイン式ハイブリッド自動車に搭載された車載用バッテリ温度調整装置の例である。
第1の実施形態と共通する要素については第1の実施形態の説明を援用し、同一の符号を用いる。
(Second Embodiment)
Next, a battery temperature adjusting device according to the second embodiment will be described.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of the battery temperature adjusting device according to the present embodiment. The vehicle-mounted battery temperature adjusting device according to the present embodiment is mounted on a plug-in hybrid vehicle as in the first embodiment. It is an example of a battery temperature control apparatus.
About the element which is common in 1st Embodiment, description of 1st Embodiment is used and the same code | symbol is used.
図7に示すバッテリ温度調整装置50は、バッテリ11と、熱電変換ユニットとしてのペルチェユニット12と、発熱体としての電力系機器群13と、ラジエータ14と、レンジエクステンダーとしての内燃エンジン15を有する。
また、バッテリ温度調整装置50は、熱媒体を通す熱媒体配管16とを備えており、本実施形態の熱媒体は不凍液(LLC)である。
A battery
Further, the battery
バッテリ温度調整装置50における熱媒体配管16の配管構成は、第1の実施形態と基本的に同じであるが、図7に示すように、熱媒体配管51が追加されている。
熱媒体配管51は、合流部C2、C8間の熱媒体配管16と、ラジエータ14と合流部C5との間を接続する。
合流部C2、C8間の熱媒体配管16には、熱媒体配管51の接続により合流部C10が形成され、ラジエータ14と合流部C5との間には合流部C11が形成される。
合流部C10には第5流路切換弁52が設けられ、第5流路切換弁52は合流部C10における熱媒体の流路を切り換える機能を有する。
第5流路切換弁52は、合流部C2と合流部C8との間の熱媒体の流通を可能とするとともに、合流部C11との熱媒体の流通を遮断する状態とする。
また、第5流路切換弁52は、合流部C2と合流部C11との間の熱媒体の流通を可能とするとともに、合流部C8との熱媒体の流通を遮断する状態とする。
The piping configuration of the
The
In the
The junction C10 is provided with a fifth
The fifth flow
The fifth flow
合流部C5、C11間には開閉弁53が設置されており、開閉弁53は合流部C5、C11間の熱媒体の通過又は遮断する機能を有する。
第5流路切換弁52の作動および開閉弁53の開閉は、コントローラ35の制御により行われる。
本実施形態のバッテリ温度調整装置50は、熱媒体配管51、第5流路切換弁52および開閉弁53の設置により、ラジエータ14とペルチェユニット12の第1熱面部22が熱的に連結される。
An on-off
The operation of the fifth flow
In the battery
次に、バッテリ温度調整装置50の作動について図8(a)、図8(b)に基づいて説明する。
なお、図8(a)、図8(b)では、説明の便宜上、熱媒体が通る熱媒体配管16を実線で示し、熱媒体が通過しない熱媒体配管16を点線で示す。
図8(a)は、ペルチェユニット12を作動させ、電力系機器群13を冷却する場合の作動説明図である。
第1流路切換弁31〜第4流路切換弁34、第5流路切換弁52、開閉弁53の作動により、第1熱面部22からラジエータ14、内燃エンジン15、バッテリ11、第1ポンプ28を通り第1熱面部22に戻る熱媒体回路が形成される。
また、第2熱面部23から第2ポンプ30、電力系機器群13を通り第2熱面部23へ戻るモータ側熱媒体回路29が形成される。
Next, the operation of the battery
8A and 8B, for convenience of explanation, the
FIG. 8A is an operation explanatory diagram when the
By the operation of the first flow
Further, a motor-side
この状態において、電力系機器群13を冷却する場合には、第1熱面部22を放熱面、第2熱面部23を吸熱面となるようにペルチェユニット12の通電を行う。
ただし、内燃エンジン15は運転され、バッテリ11の放電が行われている状態にある。
電力系機器群13を通過する熱媒体は電力系機器群13との熱交換により熱を得て、熱を得た熱媒体は第2熱面部23において熱交換により熱を奪われる。
熱を奪われた熱媒体は電力系機器群13へ戻る。
In this state, when the power
However, the
The heat medium passing through the power
The heat medium deprived of heat returns to the
第2熱面部23の熱は第1熱面部22へ移動し、第1熱面部22と第1熱面部22を通過する熱媒体との間の熱交換により、第1熱面部22を通過する熱媒体は熱を得る。
第1熱面部22にて熱を受けた熱媒体はラジエータ14において排熱し、内燃エンジン15へ向かう。
熱媒体は内燃エンジン15を通過するとき内燃エンジン15の廃熱を受け、バッテリ11と熱交換を行い、バッテリ11を加熱する。
このように、第1熱面部22とラジエータ14を熱的に連結可能とすることで、電力系機器群13の冷却を行うことができる。
The heat of the second
The heat medium that has received heat at the first
When the heat medium passes through the
In this way, the power
図8(b)は、ペルチェユニット12を作動させ、電力系機器群13の電動モータ24およびPCU25を加熱する場合の作動説明図である。
第1流路切換弁31〜第4流路切換弁34、第5流路切換弁52、開閉弁53の作動により、第1熱面部22からラジエータ14、内燃エンジン15、第1ポンプ28を通り第1熱面部22に戻る熱媒体回路が形成される。
また、第2熱面部23から第2ポンプ30、電力系機器群13を通り第2熱面部23へ戻る熱媒体回路が形成される。
FIG. 8B is an operation explanatory diagram when the
By operation of the first flow
In addition, a heat medium circuit is formed that returns from the second
この状態において、電動モータ24およびPCU25を加熱する場合には、第1熱面部22を吸熱面、第2熱面部23を放熱面となるようにペルチェユニット12の通電を行う。
ただし、内燃エンジン15は停止状態で、バッテリ11の放電が行われている状態にある。
第1熱面部22を通過する熱媒体は第1熱面部22との熱交換により熱を奪われる。
第1熱面部22において熱を奪われた熱媒体はラジエータ14において外気と熱交換して熱を得る。
ラジエータ14において熱を得た熱媒体は第1ポンプ28を経て第1熱面部22へ戻る。
In this state, when the
However, the
The heat medium passing through the first
The heat medium deprived of heat in the first
The heat medium that has obtained heat in the
第1熱面部22の熱は第2熱面部23へ移動する。
第2熱面部23を通過する熱媒体は、第2熱面部23との熱交換により熱を得る。
第2熱面部23から熱を得た熱媒体は、第2ポンプ30を経て電力系機器群13を通るとき電動モータ24およびPCU25と熱交換を行う。
電動モータ24およびPCU25は熱媒体との熱交換により熱を受けて加熱される。
電動モータ24およびPCU25との熱交換により熱を奪われた熱媒体は、第2熱面部23へ戻る。
熱媒体は内燃エンジン15を通過するとき内燃エンジン15の廃熱を受けてバッテリ11と熱交換を行い、バッテリ11を加熱する。
このように、第1熱面部22とラジエータ14を熱的に連結可能とすることで、電動モータ24およびPCU25の加熱を行うことができる。
The heat of the first
The heat medium passing through the second
The heat medium that has obtained heat from the second
The
The heat medium deprived of heat by heat exchange with the
When the heat medium passes through the
Thus, the
電動モータ24およびPCU25を通過する熱媒体は電動モータ24およびPCU25の熱を奪い、熱を奪った熱媒体は第2熱面部23において熱交換により熱を奪われる。
熱を奪われた熱媒体は電動モータ24およびPCU25へ戻る。
第2熱面部23の熱は第1熱面部22へ移動し、第1熱面部22と第1熱面部22を通過する熱媒体との間の熱交換により、第1熱面部22を通過する熱媒体は熱を得る。
The heat medium passing through the
The heat medium deprived of heat returns to the
The heat of the second
本実施形態のバッテリ温度調整装置50は、第1の実施形態の作用効果を奏するほか、第1熱面部22とラジエータ14を熱的に連結可能とすることで、電動モータ24およびPCU25の冷却又は加熱を行うことができる。
The battery
上記の実施形態は、本発明の一実施形態を示すものであり、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、下記のように発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能である。
○ 上記の実施形態では、車載充電器を備えるプラグイン式ハイブリッド車に搭載されているバッテリ温度調整装置について説明したが、本発明はプラグイン式ハイブリッド車に限らず電気自動車や燃料電池車に対しても適用可能である。
○ 上記の実施形態では、車載充電器を備えるプラグイン式ハイブリッド車に搭載されているバッテリ温度調整装置について説明したが、搭載される車両はプラグイン式ハイブリッド車以外のハイブリッド車や電気自動車であってもよい。例えば、車載充電器を備えないハイブリッド車であってもよい。この場合、電力系機器群は電動モータおよびPCUを備え、車載充電器は備えない。
○ 上記の実施形態では、バッテリ温度調整装置がレンジエアクステンダーを備える例について説明したが、レンジエクステンダーを備えないバッテリ温度調整装置であってもよい。バッテリ温度調整装置が、レンジエクステンダーが設置されない場合であっても、図2(a)、図2(b)、図3(a)、図3(b)、図4(a)に示したバッテリの温度調整を行うことができる。
○ 上記の実施形態では、レンジエクステンダーが内燃エンジンにより構成される例について説明したが、レンジエクステンダーは外燃エンジンや内燃エンジンと発電機とを備えてもよいし、燃料電池や太陽電池を備えてもよい。レンジエクステンダーは、バッテリの電力で走行可能な車両航続距離を拡大することができる要素であれば特に限定されない。
○ 上記の実施形態では、ラジエータと電力系機器群が第2熱媒体回路と熱的に連結にされる構成としたが、第2熱媒体回路は電動モータと電力制御を行う電力制御器のうちの少なくとも一つ及びラジエータと熱的に連結されてもよい。例えば、第2熱媒体回路は電動モータおよびラジエータと熱的に連結されてもよいし、あるいは、電力制御器およびラジエータと熱的に連結されてもよい。
The above embodiment shows an embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the scope of the invention as described below. It is.
In the above embodiment, the battery temperature adjustment device mounted on the plug-in hybrid vehicle including the on-vehicle charger has been described. However, the present invention is not limited to the plug-in hybrid vehicle, and is applicable to an electric vehicle and a fuel cell vehicle. Is applicable.
In the above embodiment, the battery temperature adjustment device mounted on the plug-in hybrid vehicle including the on-vehicle charger has been described. However, the mounted vehicle is a hybrid vehicle other than the plug-in hybrid vehicle or an electric vehicle. May be. For example, a hybrid vehicle that does not include an on-vehicle charger may be used. In this case, the power system device group includes an electric motor and a PCU, and does not include an in-vehicle charger.
In the above embodiment, the example in which the battery temperature adjusting device includes the range air extender has been described. However, the battery temperature adjusting device may not include the range extender. Even when the battery temperature adjusting device is not provided with a range extender, the battery shown in FIGS. 2 (a), 2 (b), 3 (a), 3 (b), and 4 (a) Temperature adjustment can be performed.
In the above embodiment, an example in which the range extender is configured by an internal combustion engine has been described. However, the range extender may include an external combustion engine, an internal combustion engine, and a generator, or may include a fuel cell or a solar cell. Also good. The range extender is not particularly limited as long as it is an element that can extend the vehicle cruising distance that can be traveled by battery power.
In the above embodiment, the radiator and the power system device group are thermally connected to the second heat medium circuit. The second heat medium circuit is an electric motor and a power controller that performs power control. And may be thermally coupled to at least one of the radiator and the radiator. For example, the second heat medium circuit may be thermally connected to the electric motor and the radiator, or may be thermally connected to the power controller and the radiator.
10、50 車載用バッテリ温度調整装置
11 バッテリ
12 ペルチェユニット
13 電力系機器群
14 ラジエータ
15 内燃エンジン
16、51 熱媒体配管
21 ユニット本体部
22 第1熱面部
23 第2熱面部
24 電動モータ
25 PCU
26 車載充電器
27 バッテリ側熱媒体回路
28 第1ポンプ
29 モータ側熱媒体回路
30 第2ポンプ
31 第1流路切換弁
32 第2流路切換弁
33 第3流路切換弁
34 第4流路切換弁
35 コントローラ
36 バッテリ温度センサ
37 エンジン温度センサ
52 第5流路切換弁
53 開閉弁
C1〜C11 合流部
DESCRIPTION OF
26 On-
Claims (5)
前記バッテリと熱的に連結される第1熱媒体回路と、
前記車両走行用の電動モータと前記電力制御を行う電力制御器のうちの少なくとも一つ及び前記ラジエータと熱的に連結される第2熱媒体回路と、
前記第1熱媒体回路と前記第2熱媒体回路との間で熱の移動を行う熱電変換ユニットと、
前記第1熱媒体回路に設けられ、前記第1熱媒体回路の熱媒体を移送する第1ポンプと、
前記第2熱媒体回路に設けられ、前記第2熱媒体回路の熱媒体を移送する第2ポンプと、を備えたことを特徴とする車載用バッテリ温度調整装置。 In an in-vehicle battery temperature adjusting device that adjusts the temperature of at least one of an electric motor for driving a vehicle and a power controller that performs electric power control and a battery temperature using a single radiator,
A first heat medium circuit thermally coupled to the battery;
A second heat medium circuit thermally coupled to at least one of the electric motor for driving the vehicle and a power controller for performing the power control, and the radiator;
A thermoelectric conversion unit for transferring heat between the first heat medium circuit and the second heat medium circuit;
A first pump provided in the first heat medium circuit for transferring a heat medium of the first heat medium circuit;
A vehicle-mounted battery temperature adjusting device, comprising: a second pump that is provided in the second heat medium circuit and transfers the heat medium of the second heat medium circuit.
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