CN111211383A

CN111211383A - 温度调整系统

Info

Publication number: CN111211383A
Application number: CN201911139517.8A
Authority: CN
Inventors: 武居夏生; 住谷武则
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2018-11-22
Filing date: 2019-11-20
Publication date: 2020-05-29
Also published as: JP2020087656A; JP7184607B2; US20200164718A1

Abstract

本发明提供一种温度调整系统，该温度调整系统对搭载于车辆的一个或者多个设备进行温度调整，具备：传热介质温度调节单元，其调节传热介质的温度；传热介质供给单元，其将由所述传热介质温度调节单元进行了温度调节的所述传热介质向所述设备供给；旁通流量调节单元，其被设为绕过所述传热介质温度调节单元，阶段性地调节所述传热介质的通过流量；温度检测单元，其检测所述设备的温度；控制单元，其基于所述温度来控制所述旁通流量调节单元。

Description

温度调整系统

技术领域

本发明涉及温度调整系统。

本申请基于2018年11月22日在日本提出申请的特愿2018－219197号主张优先权，在此援引其内容。

背景技术

在日本特开2009－126256号公报中，公开了一种在混合动力车、电动汽车中将电池、逆变器以及马达配置于冷却介质的流路来进行冷却的车辆的冷却装置。

该冷却装置如日本特开2009－126256号公报的图6、图7或者图9所示，通过使冷却介质向通过散热器的路径或者绕过散热器的路径切换流通，从而有效地冷却电池、逆变器以及马达。

然而，上述现有技术是使冷却介质向通过散热器的路径或者绕过散热器的路径择一地切换流通的结构，换句话说是择一地选择利用散热器强制地冷却冷却介质、或者不冷却冷却介质的结构。因而，难以应对电池、逆变器以及马达的、被要求更精细的热管理的情况。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而做出对，其目的在于提供一种能够进行比以往更精细的热管理的温度调整系统。

为了实现上述目的，本发明采用了以下的方式。

(1)本发明的一方式为一种温度调整系统，该温度调整系统对搭载于车辆的一个或者多个设备进行温度调整，具备：传热介质温度调节单元，其调节传热介质的温度；传热介质供给单元，其将由所述传热介质温度调节单元进行了温度调节的所述传热介质向所述设备供给；旁通流量调节单元，其被设为绕过所述传热介质温度调节单元，阶段性地调节所述传热介质的通过流量；温度检测单元，其检测所述设备的温度；控制单元，其基于所述温度来控制所述旁通流量调节单元。

(2)在上述(1)中，也可以如以下那样：所述设备设置有多个，所述温度调整系统还具备切换所述传热介质的流路的切换阀，所述控制单元基于所述温度来控制所述切换阀。

(3)在上述(1)或者上述(2)中，也可以如以下那样：所述设备是电池，所述控制单元基于由所述温度检测单元检测出的电池温度来控制所述旁通流量调节单元的开口度。

(4)在上述(1)～上述(3)中的任一项中，也可以是：所述传热介质温度调节单元是对所述传热介质进行冷却的散热器。

(5)上述(1)～上述(4)中的任一项中，也可以是：所述设备是电池、电力转换器以及充电器。

根据本发明，能够提供可进行比以往更精细的热管理的温度调整系统。

附图说明

图1是表示本发明一实施方式的温度调整系统的构成的系统图。

图2是表示本发明一实施方式的温度调整系统的动作的第一个流程图。

图3是表示本发明一实施方式的温度调整系统的动作的第二个流程图。

附图标记说明

X1 电池

X2 DC/DC转换器

X3 充电器

X4 行驶马达

X5 逆变器

1 热交换器

2 循环泵

3 流量控制阀

4 第一分支器

5 第一合流器

6 第二分支器

7 三通阀

8 第三分支器

9 第四分支器

10 四通阀

11 第一温度传感器

12 第二温度传感器

13 第三温度传感器

14 控制装置

具体实施方式

以下，参照附图对本发明一实施方式进行说明。

本实施方式的温度调整系统是搭载于混合动力汽车、电动汽车等车辆的系统，如图1所示，其使用冷却水(传热介质)对电池X1、DC/DC转换器X2、充电器X3、行驶马达X4以及逆变器X5进行温度调节。即，该温度调整系统将搭载于汽车等车辆的各种发热设备中的电池X1、DC/DC转换器X2、充电器X3、行驶马达X4以及逆变器X5作为温度调节对象。

电池X1是组合了多个单电池的电池组，是向行驶马达X4供给电力的电力源。DC/DC转换器X2设于电池X1与行驶马达X4之间，是使电池X1的输出(直流电力)降压的降压电路。

另外，该DC/DC转换器X2在对电池X1进行充电的情况下设于充电器X3与电池X1之间，将充电器X3的输出(直流电力)降压并向电池X1供给。充电器X3是使商用电源等外部电源的电力充入电池X1的电力电路，经由上述DC/DC转换器X2向电池X1供给直流电力。

行驶马达X4是车辆的行驶动力源，驱动车轮旋转。逆变器X5设于DC/DC转换器X2与行驶马达X4之间，将从DC/DC转换器X2输入的直流电力转换为交流电力并向行驶马达X4供给。在车辆处于行驶状态的情况下，DC/DC转换器X2、行驶马达X4以及逆变器X5表现出类似的热行为。

这种电池X1、DC/DC转换器X2、充电器X3、行驶马达X4以及逆变器X5是产生较大发热量的热的发热设备，是需要使用冷却水强制冷却的设备。注意，在这些电池X1、DC/DC转换器X2、充电器X3、行驶马达X4以及逆变器X5中，DC/DC转换器X2以及逆变器X5是本发明中的电力转换器。

如图1所示，这种温度调整系统具备热交换器1、循环泵2、流量控制阀3、第一分支器4、第一合流器5、第二分支器6、三通阀7、第三分支器8、第四分支器9、四通阀10、第一温度传感器11、第二温度传感器12、第三温度传感器13以及控制装置14。

热交换器1是对冷却水进行冷却(温度调整)的传热介质温度调节单元，例如是散热器。该热交换器1通过与外部空气的热交换将从第一分支器4供给来的冷却水冷却并将其向第一合流器5排出。循环泵2是吸入从第一合流器5流入的冷却水并将其向第二分支器6排出的泵。流量控制阀3是开口度被控制装置14阶段性地控制的控制阀，该流量控制阀3阶段性地调节从第一分支器4供给来的冷却水的通过流量并将其向第一合流器5排出。该流量控制阀3相当于本发明中的旁通流量调节单元。

第一分支器4使从四通阀10供给来的冷却水分支而向热交换器1以及流量控制阀3排出。第一合流器5使从热交换器1以及流量控制阀3流入的冷却水合流并将其向循环泵2排出。第二分支器6使从循环泵2流入的冷却水分支而向三通阀7以及逆变器X5排出。

三通阀7是具备三个端口h、i、g并且由控制装置14控制的控制阀。该三通阀7将从第二分支器6流入的冷却水向电池X1或者向电池X1与第三分支器8排出。即，在三通阀7中，端口h连接于电池X1，端口i连接于第三分支器8，端口g连接于第二分支器6。三通阀7是切换冷却水(传热介质)的流路的切换阀。

第三分支器8使从三通阀7以及第四分支器9流入的冷却水分支而向DC/DC转换器X2以及第四分支器9排出。第四分支器9使从第三分支器8以及电池X1流入的冷却水向充电器X3排出。注意，第三分支器8与第四分支器9之间中的冷却水的流动方向根据三通阀7的状态而不同。

四通阀10是具备四个端口a、b、c、d并且由控制装置14控制的控制阀。该四通阀10中的四个端口a、b、c、d基本上设定为全开状态，但基于从控制装置14输入的控制信号，四个端口a、b、c、d中的两个端口c、d或者另外两个端口a、b成为关闭状态。注意，与三通阀7相同，这种四通阀10是切换冷却水(传热介质)的流路的切换阀。

这里，上述电池X1、DC/DC转换器X2、充电器X3、行驶马达X4以及逆变器X5和热交换器1、循环泵2、流量控制阀3、第一分支器4、第一合流器5、第二分支器6、三通阀7、第三分支器8、第四分支器9以及四通阀10如图1中实线(粗线)所示那样利用多个配管相互连接，从而使冷却水相互流通。

例如，行驶马达X4与逆变器X5设于将第二分支器6与四通阀10连接的配管的中途。从第二分支器6排出的冷却水在通过逆变器X5之后通过行驶马达X4并流入四通阀10。注意，利用配管相互连接的循环泵2、流量控制阀3、第一分支器4、第一合流器5、第二分支器6、三通阀7、第三分支器8、第四分支器9以及四通阀10构成了本发明的传热介质供给单元。

第一温度传感器11附带设于电池X1，检测电池X1的温度(电池温度T1)并向控制装置14输出。第二温度传感器12附带设于DC/DC转换器X2，检测DC/DC转换器X2的温度(转换器温度T2)并向控制装置14输出。第三温度传感器13附带设于充电器X3，检测充电器X3的温度(充电器温度T3)并向控制装置14输出。这些第一温度传感器11、第二温度传感器12以及第三温度传感器13相当于本发明中的温度检测单元。

控制装置14基于上述电池温度T1、转换器温度T2以及充电器温度T3控制循环泵2、流量控制阀3、三通阀7以及四通阀10。即，控制装置14控制循环泵2的转速、流量控制阀3的开口度、三通阀7中的各端口h、i、g的开闭以及四通阀10中的端口a、b、c、d的开闭，在以下的动作说明中将对详细的控制动作进行说明。

另外，在该控制装置14中，如图示那样，从统一控制车辆的上位控制装置获取与温度调节对象的冷却控制相关的必要信息作为上位控制信息。控制装置14除了上述电池温度T1、转换器温度T2以及充电器温度T3之外，也参照上位控制装置来控制循环泵2、流量控制阀3、三通阀7以及四通阀10。注意，这种控制装置14相当于本发明中的控制单元。

接下来，按照图2以及图3所示的流程图对本实施方式的温度调整系统的动作进行说明。

注意，控制装置14将流量控制阀3初始设定为全闭状态(开口度＝0)。另外，控制装置14在初始状态下，将三通阀7的端口i设定为关闭状态，另外将其余的端口h、g设定为打开状态，从而设定为能够使从第二分支器6流入的冷却水仅向电池X1排出的状态。

并且，控制装置14在初始状态下，将四通阀10的端口a、b、c、d全部设定为打开状态，设定为能够使从DC/DC转换器X2流入的冷却水、从充电器X3流入的冷却水、还有从行驶马达X4流入的冷却水向第一分支器4排出的状态。

在这种初始状态下，控制装置14获取车辆的点火开关(IG)的接通/断开状态作为上位控制信息，当检测出表示接通状态的“IGON”时(步骤S1)，使循环泵2起动(步骤S2)，并且将四通阀10的端口c设定为关闭状态(步骤S3)。

其结果，从循环泵2排出的冷却水流入第二分支器6→逆变器X5→行驶马达X4→四通阀10的端口a。另外，从循环泵2排出的冷却水流入第二分支器6→三通阀7→电池X1→第四分支器9→第三分支器8→DC/DC转换器X2→四通阀10的端口b。

并且，在这两个路径中通过的冷却水是被电池X1、DC/DC转换器X2、行驶马达X4以及逆变器X5的热加热过的加热冷却水。这种加热冷却水从四通阀10的端口d经由第一分支器4流入热交换器1而被冷却。然后，从热交换器1排出的冷却水经由第一合流器5被吸入循环泵2，再次向第二分支器6排出。

即，通过起动循环泵2，温度调节对象的大部分即电池X1、DC/DC转换器X2、行驶马达X4以及逆变器X5被冷却水冷却，通过该冷却而被加热的冷却水被热交换器1冷却和供给，再次供给到温度调节对象。这种冷却水的循环持续冷却除充电器X3之外的大部分温度调节对象。

接着，控制装置14从第一温度传感器11、第二温度传感器12以及第三温度传感器13获取电池温度T1、转换器温度T2以及充电器温度T3(步骤S4)，并判断该电池温度T1是否比第一阈值小(步骤S5)。在该步骤S5的判断为“是”的情况下，控制装置14判断电池温度T1是否比水温小(步骤S6)，在该步骤S6的判断为“是”的情况下，获取目标差值温度(步骤S7)。注意，上述第一阈值例如是25℃。

该目标差值温度是电池X1的控制目标温度与上述电池温度T1的差值。控制装置14若获取到(运算出)了上述目标差值温度，则获取与目标差值温度对应的流量控制阀3的目标开度(步骤S8)。控制装置14例如预先存储有表示目标差值温度与目标开度的对应关系的控制映射，基于该控制映射获取目标开度。

然后，控制装置14将上述目标开度确定为流量控制阀3的控制开度(步骤S9)，调整流量控制阀3以使开度成为目标开度(步骤S10)。然后，控制装置14若完成了这种流量控制阀3的开度调整处理，则重复上述步骤S4的处理，从而按照在步骤S4中获取的温度重复步骤S5～S10的处理。

其结果，可阶段性地对通过热交换器1的冷却水的流量(通过流量)精细地进行调节。即，可阶段性地对从四通阀10的端口d排出的冷却水中的通过热交换器1的冷却水的流量(通过流量)与绕过热交换器1而通过流量控制阀3的冷却水的流量(通过流量)的比例精细地进行调整。该比例与上述目标差值温度相应，目标差值温度越大，通过热交换器1的冷却水的流量(通过流量)越大，使得对加热冷却水的冷却能力越上升。因而，根据本实施方式，能够根据电池温度T1进行电池X1的精细的热管理。

注意，在上述步骤S5的判断为“否”的情况下，控制装置14判断电池温度T1是否比第二阈值大(步骤S11)。在该步骤S11的判断为“是”的情况下，控制装置14判断电池温度T1是否比水温大(步骤S12)，在该步骤S12的判断为“是”的情况下，在不使流量控制阀3的开度从全闭状态变化地前提下重复步骤S1。上述第二阈值例如是35℃。

即，控制装置14将电池温度T1的适当值设定为第一阈值(例如25℃)以上且第二阈值(例如35℃)以下，仅在电池温度T1比第一阈值小的情况下，使流量控制阀3的开度从全闭状态向全开方向变化，从而使热交换器1对加热冷却水的冷却能力降低。并且，由此使电池温度T1上升为第一阈值以上。

这里，在步骤S11的判断为“否”的情况下或者在步骤S12的判断为“否”的情况下，换句话说是在电池温度T1处于适当范围内的情况下，控制装置14判断转换器温度T2是否比第三阈值低(步骤S13)。该第三阈值例如是25℃，是表示DC/DC转换器X2的适当温度的指标。

在上述步骤S13的判断为“是”的情况下，控制装置14将四通阀10的端口a、b、c、d中的端口d从打开状态设定为关闭状态(步骤S14)。即，在这种情况下，由于DC/DC转换器X2处于适当温度，因此控制装置14中断冷却水向DC/DC转换器X2的供给。

另一方面，控制装置14在步骤S13的判断为“否”的情况下，将三通阀7的端口h从打开状态设定为关闭状态(步骤S15)。即，在该情况下，使冷却水向电池X1以及DC/DC转换器X2的供给中断。并且，若完成了上述步骤S14、S15的处理，则控制装置14接下来重复步骤S1。

另外，控制装置14在上述步骤S6的判断为“否”的情况下，也将三通阀7的端口h从打开状态设定为关闭状态(步骤S16)。在该情况下，也使冷却水向电池X1以及DC/DC转换器X2的供给中断，将从循环泵2排出的冷却水专门供给于行驶马达X4以及逆变器X5的冷却。

接着，在上述步骤S1的判断为“否”的情况下，换句话说是在车辆的点火开关未被设定为“接通”的情况下，控制装置14判断电池X1是否为充电中，换句话说是判断充电器X3是否为工作中(步骤S17)。即，控制装置14基于上位控制信息来判断充电器X3的工作状态，在该判断为“是”的情况下，使循环泵2起动(步骤S18)，并将四通阀10的端口a设定为关闭状态(步骤S19)。

在该情况下，即，在电池X1正在被充电器X3充电的状态下，由于车辆处于停车状态，因此行驶马达X4以及逆变器X5不发热，由此不需要冷却行驶马达X4以及逆变器X5。因而，控制装置14通过将四通阀10的端口a设定为关闭状态，使冷却水向行驶马达X4以及逆变器X5的供给停止。

这里，充电器X3对电池X1的充电是经由DC/DC转换器X2来进行的。因而，在电池X1处于充电状态的情况下，除了电池X1以及充电器X3之外，DC/DC转换器X2也可能发热。

然后，控制装置14从第一温度传感器11、第二温度传感器12以及第三温度传感器13获取电池温度T1、转换器温度T2以及充电器温度T3(步骤S20)。然后，控制装置14判断电池温度T1是否比第一阈值小(步骤S21)，在该步骤S21的判断为“是”的情况下，控制装置14判断电池温度T1是否比水温小(步骤S22)。

并且，控制装置14在上述步骤S22的判断为“是”的情况下，判断转换器温度T2是否比第三阈值低(步骤S23)，在该步骤S23的判断为“是”的情况下，判断转换器温度T2是否比充电器温度T3低(步骤S24)。并且，控制装置14在步骤S24的判断为“是”的情况下，将四通阀10的端口b从打开状态设定为关闭状态(步骤S25)。

即，在该情况下，需要使充电器X3的冷却比DC/DC转换器X2优先，因此使从电池X1排出的冷却水全部供给到充电器X3。其结果，充电器X3比DC/DC转换器X2优先被冷却。

另外，在该情况下，控制装置14获取电池X1的目标差值温度(步骤S26)，并获取与该目标差值温度对应的流量控制阀3的目标开度(步骤S27)。然后，控制装置14将上述目标开度确定为流量控制阀3的控制开度(步骤S28)，调整流量控制阀3以使其开度成为目标开度(步骤S29)。然后，若完成了这种流量控制阀3的开度调整处理，则控制装置14重复上述步骤S20的处理，从而按照在步骤S20中获取的温度重复步骤S21～S29的处理。

其结果，可阶段性地对通过热交换器1的加热冷却水的流量进行调节。即，可阶段性地对从四通阀10的端口d排出的加热冷却水中的通过热交换器1的加热冷却水的流量与绕过热交换器1而通过流量控制阀3的加热冷却水的流量的比例进行调整，从而实现电池X1的精细的热管理。

注意，在上述步骤S21的判断为“否”的情况下，控制装置14判断电池温度T1是否比第二阈值大(步骤S30)。在该步骤S30的判断为“是”的情况下，控制装置14判断电池温度T1是否比水温大(步骤S31)，在该步骤S31的判断为“是”的情况下，重复步骤S1。

即，控制装置14即使在电池X1处于充电中的情况下，也仅在电池温度T1比第一阈值小的情况下使流量控制阀3的开度从全闭状态向全开方向变化，从而使热交换器1对加热冷却水的冷却能力降低。并且，由此使电池温度T1上升到第一阈值以上。

这里，在步骤S30的判断为“否”的情况下或者在步骤S31的判断为“否”的情况下，换句话说是在电池温度T1处于适当范围内的情况下，控制装置14判断转换器温度T2是否比第三阈值低(步骤S32)。然后，在该步骤S32的判断为“是”的情况下，控制装置14将四通阀10的端口d从打开状态设定为关闭状态(步骤S33)。即，在该情况下，由于DC/DC转换器X2处于适当温度，因此控制装置14中断冷却水向DC/DC转换器X2的供给。

另一方面，控制装置14在步骤S32的判断为“否”的情况下，将三通阀7的端口h从打开状态设定为关闭状态(步骤S34)。即，在该情况下，使冷却水向电池X1以及DC/DC转换器X2的供给中断。并且，若完成了上述步骤S33、S34的处理，则控制装置14接下来重复步骤S1。

而且，控制装置14在上述步骤S22的判断为“否”的情况下，也将三通阀7的端口h从打开状态设定为关闭状态(步骤S35)。在该情况下，也使冷却水向电池X1以及DC/DC转换器X2的供给中断，将从循环泵2排出的冷却水专门供给于行驶马达X4以及逆变器X5的冷却。

根据本实施方式，由于与热交换器1并列地设置有流量控制阀3，因此能够阶段性地对加热冷却水在热交换器1中的通过流量精细地进行调节。由此，对于电池X1，能够进行比以往更精细的热管理。

注意，本发明并不仅限定于上述实施方式的结构，例如可考虑以下那样的变形例。

(1)在上述实施方式中，设置了多个成为温度调节对象的设备，但本发明并不仅限定于该结构。也可以将电池X1、DC/DC转换器X2、充电器X3、行驶马达X4以及逆变器X5中的一部分、例如仅将电池X1作为温度调节对象。

(2)在上述实施方式中，对电池X1实现了精细的热管理，但本发明并不仅限定于该结构。例如，也可以基于DC/DC转换器X2、充电器X3、行驶马达X4以及逆变器X5中的某一个的温度对DC/DC转换器X2、充电器X3、行驶马达X4以及逆变器X5中的某一个实现精细的热管理。

(3)在上述实施方式中，由于存在多个温度调节对象的关系，设置作为切换阀的三通阀7以及四通阀来切换冷却水(传热介质)的流路，但本发明并不仅限定于该结构。例如，即使在存在多个温度调节对象的情况下，也可以在不设置切换阀对前提下构成冷却水(传热介质)的流路。即，切换阀并非本发明的必须的构成要素。

(4)在上述实施方式中，将传热介质温度调节单元设为散热器，但本发明并不仅限定于该结构。也可以设置散热器以外的传热介质温度调节单元(传热介质冷却单元)，或者在设置散热器的基础上设置其他的传热介质温度调节单元(传热介质冷却单元)。

工业实用性

Claims

1.一种温度调整系统，该温度调整系统对搭载于车辆的一个或者多个设备进行温度调整，其特征在于，具备：

传热介质温度调节单元，其调节传热介质的温度；

传热介质供给单元，其将由所述传热介质温度调节单元进行了温度调节的所述传热介质向所述设备供给；

旁通流量调节单元，其被设为绕过所述传热介质温度调节单元，阶段性地调节所述传热介质的通过流量；

温度检测单元，其检测所述设备的温度；

控制单元，其基于所述温度来控制所述旁通流量调节单元。

2.根据权利要求1所述的温度调整系统，其特征在于，

所述设备设置有多个，

所述温度调整系统还具备切换所述传热介质的流路的切换阀，

所述控制单元基于所述温度来控制所述切换阀。

3.根据权利要求1所述的温度调整系统，其特征在于，

所述设备是电池，

所述控制单元基于由所述温度检测单元检测出的电池温度来控制所述旁通流量调节单元的开口度。

4.根据权利要求1所述的温度调整系统，其特征在于，

所述传热介质温度调节单元是对所述传热介质进行冷却的散热器。

5.根据权利要求1所述的温度调整系统，其特征在于，

所述设备是电池、电力转换器以及充电器。