CN115579543A - 电池冷却装置 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及电池冷却装置。电池冷却装置被搭载于车辆，具备热虹吸式的电池冷却回路、温度控制装置以及电子控制单元。电子控制单元在满足循环停止条件之后，在电池冷却制冷剂的循环未开始、且电池冷却制冷剂的液面水平不处于电池冷却制冷剂的可开始循环水平的情况下，以使液面水平达到可开始循环水平的方式，执行控制温度控制装置而使电池冷却回路内的汽相侧升温的汽相升温控制。

Description

电池冷却装置
技术领域
本公开涉及具备热虹吸式的电池冷却回路的电池冷却装置。
背景技术
在日本特开2019-057429中，公开有热虹吸式的设备温度调节装置。该设备温度调节装置具备：设备用热交换器，为了对电池进行冷却而使制冷剂蒸发；凝缩器(冷凝器)，使制冷剂冷凝；以及流体循环回路，具有气体侧配管和液相侧配管。另外，设备温度调节装置以使由制冷剂温度传感器检测到的制冷剂温度与预定的目标制冷剂温度之差变小的方式调整凝缩器的散热能力。
发明内容
在具备如日本特开2019-057429所记载的热虹吸式的电池冷却回路的电池冷却装置被搭载于车辆的情况下，存在如下课题。即，当在电池温度低的状态下车辆从低外部气温环境移动到高外部气温环境时为了电池冷却而开始冷凝器的温度调节时，电池冷却回路内的制冷剂的循环有可能会停止。其结果，无法进行电池的冷却、或者电池的开始冷却发生延迟。
本公开是鉴于如上所述的课题而完成的，其目的在于在具备热虹吸式的电池冷却回路的电池冷却装置中，在满足了循环停止条件的情况下能够快速地开始电池冷却制冷剂的循环。
本公开涉及的电池冷却装置，被搭载于车辆，具备热虹吸式的电池冷却回路、温度控制装置以及电子控制单元。在电池冷却回路的内部封入有电池冷却制冷剂。电池冷却回路包括1个或者多个冷却器、1个或者多个冷凝器、蒸气通路以及液体通路。温度控制装置控制1个或者多个冷凝器中的至少1个冷凝器的温度。电子控制单元控制温度控制装置。
1个或者多个冷却器通过吸收1个或者多个电池单元发出的热，使液相的电池冷却制冷剂蒸发，从而对1个或者多个电池单元进行冷却。1个或者多个冷凝器比1个或者多个冷却器靠铅垂方向的上方配置，使由1个或者多个冷却器汽化的汽相的电池冷却制冷剂冷凝。蒸气通路将1个或者多个冷却器与1个或者多个冷凝器之间进行连接，使汽相的电池冷却制冷剂流通到1个或者多个冷凝器。液体通路将1个或者多个冷凝器与1个或者多个冷却器之间进行连接，使液相的电池冷却制冷剂流通到1个或者多个冷却器。
在存在1个或者多个电池单元的冷却请求的情况下，电子控制单元根据1个或者多个电池单元的温度和外部气温度，判定是否满足有可能会产生电池冷却回路内的电池冷却制冷剂的循环停止的循环停止条件。另外，在满足循环停止条件之后，在电池冷却制冷剂的循环未开始、且电池冷却制冷剂的液面水平不处于电池冷却制冷剂的可开始循环水平的情况下，电子控制单元以使液面水平达到可开始循环水平的方式，执行控制温度控制装置而使电池冷却回路内的汽相侧升温的汽相升温控制。
也可以在不满足循环停止条件的情况下，为了1个或者多个电池单元的冷却，电子控制单元执行以使电池冷却制冷剂的温度接近第1目标制冷剂温度的方式控制温度控制装置的通常冷却控制。然后，也可以当在通过汽相升温控制的执行而液面水平达到可开始循环水平之后电池冷却制冷剂的循环未开始的情况下，在开始电池冷却制冷剂的循环之前，执行先行冷却控制。先行冷却控制是以接近被设定成比通常冷却控制时高的第2目标制冷剂温度接近的方式控制温度控制装置，以使1个或者多个冷凝器不被液相的电池冷却制冷剂液浸。
也可以当在先行冷却控制的执行过程中液面水平比可开始循环水平上升的情况下，电子控制单元再次执行汽相升温控制。
电池冷却装置也可以还具备1个或者多个加热器，该1个或者多个加热器配置于电池冷却回路的汽相侧。然后，电子控制单元也可以在汽相升温控制的执行过程中使1个或者多个加热器工作。
1个或者多个冷凝器也可以包括：第1冷凝器，使流经搭载于车辆的车辆空气调节装置的空气调节用制冷剂或者与空气调节用制冷剂热交换的流体与电池冷却制冷剂热交换；以及空冷式的第2冷凝器。然后，第2冷凝器也可以比第1冷凝器靠铅垂方向的下方配置。
1个或者多个冷凝器也可以包括：第1冷凝器，使流经搭载于车辆的车辆空气调节装置的空气调节用制冷剂或者与空气调节用制冷剂热交换的流体与电池冷却制冷剂热交换；以及空冷式的第2冷凝器。电池冷却回路也可以还具备流路切换阀，该流路切换阀能够选择非旁通流路状态和旁通流路状态，在非旁通流路状态中，从1个或者多个冷却器出来的汽相的电池冷却制冷剂依次通过第1冷凝器以及第2冷凝器，在旁通流路状态中，从1个或者多个冷却器出来的汽相的电池冷却制冷剂绕过第1冷凝器而通过第2冷凝器。然后，电子控制单元也可以控制流路切换阀，以使得在汽相升温控制的执行过程中，选择旁通流路状态。
根据本公开的电池冷却装置，在满足了循环停止条件之后，在电池冷却制冷剂的循环未开始、且电池冷却制冷剂的液面水平不处于该电池冷却制冷剂的可开始循环水平的情况下，执行汽相升温控制。由此，能够降低液面水平。其结果，与在循环停止条件下不进行汽相升温控制而进入到通常冷却控制的情况相比，能够在更早的定时开始循环。
附图说明
下面将参照附图说明本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业上的意义，其中相同的符号表示相同的元件，其中：
图1是示出实施方式1的电池冷却装置的概略结构的图。
图2是示出实施方式1的第1冷凝器周围的概略结构的图。
图3是示出没有电池冷却制冷剂(制冷剂A)的循环的状态的图。
图4是示出通常冷却控制的执行过程中的通常循环状态的图。
图5A是用于说明与电池冷却回路内的制冷剂循环有关的课题的图。
图5B是用于说明与电池冷却回路内的制冷剂循环有关的课题的图。
图6是示出与实施方式1的电池冷却装置的控制有关的处理的流程的流程图。
图7是用于说明汽相升温控制的概要的图。
图8是用于说明先行冷却控制的概要的图。
图9是示出向图1所示的电池冷却回路设置加热器的一个例子的图。
图10是示出实施方式2的电池冷却装置的概略结构的图。
图11是示出与实施方式2的第1以及第2冷凝器周围的流路控制有关的处理的流程的流程图。
具体实施方式
在以下说明的各实施方式中，对在各图中共同的要素附加相同的符号，省略或者简略重复的说明。另外，当在以下所示的实施方式中提及各要素的个数、数量、量、范围等数的情况下，除了特别明示的情况、在原理上明显被确定为该数的情况之外，本公开的技术思想并不限定于该提及的数。另外，以下所示的实施方式中说明的构造、步骤等除了特别明示的情况、明显在原理上被确定为该构造、步骤的情况之外，未必对于本公开的技术思想是必需的。
1.实施方式1
1－1.电池冷却装置的结构
图1是示出实施方式1的电池冷却装置10的概略结构的图。电池冷却装置10被搭载于车辆。更详细而言，在车辆中搭载有电池组1。例如，在电池组1中，收容有层叠的多个电池单元。但是，收容于电池组1的电池单元的数量不被特别限定，也可以是1个。在电池组1中，积蓄有供给到车辆行驶用马达的电力。
在电池组1的放电时和充电时，各电池单元与通电相伴地产生热。电池冷却装置10构成为对电池组1内的各电池单元进行冷却。在图1中，作为一个例子，表示作为在图1的纸面进深方向上层叠的多个电池单元的层叠体的4个电池堆2。
电池冷却装置10输送各电池堆2的电池单元的热，并进行散热。具体而言，电池冷却装置10具备封入有制冷剂(工作流体)的热虹吸式的电池冷却回路12。电池冷却回路12具备冷却器14、冷凝器16、蒸气通路18以及液体通路20。此外，流经电池冷却回路12内的制冷剂相当于本公开的“电池冷却制冷剂”的一个例子。在以下的说明中，为了与在后述车辆空气调节装置24中使用的“空气调节用制冷剂”进行区分，将电池冷却制冷剂称为“制冷剂A”，将空气调节用制冷剂称为“制冷剂B”。
蒸气通路18将各冷却器14与冷凝器16之间进行连接。液体通路20将冷凝器16与各冷却器14之间进行连接。即，蒸气通路18和液体通路20作为制冷剂通路而形成为环状。电池冷却回路12是通过制冷剂A的蒸发以及冷凝进行热移动的热管，被构成为汽相状态的制冷剂A(汽相制冷剂)流经的蒸气通路18与液相状态的制冷剂A(液相制冷剂)流经的液体通路20分离的环状的热虹吸管。
作为在电池冷却回路12中循环的制冷剂A，例如能够使用在蒸气压缩式的制冷循环中利用的氟利昂系列制冷剂(例如，R134a或者R1234yf)。或者，作为该制冷剂A，例如也可以使用二氧化碳等其它制冷剂或者防冻液。
如图1所示，冷却器14作为一个例子，配置于1对电池堆2之间。在图1中，例示出两对电池堆2，所以该例子中的冷却器14的数量是两个。但是，冷却器的数量可以根据电池组1内的电池单元的配置变化而变化，可以为1个或者3个以上。各冷却器14例如经由导热材料22而与相邻的两个电池堆2各自的侧面相接。更详细而言，冷却器14形成为在电池单元的层叠方向(纸面的进深方向)上延伸，经由导热材料22而与各电池堆2所包含的各电池单元接触。
在冷却器14的内部形成有作为电池冷却回路12的制冷剂通路的一部分发挥功能的制冷剂通路。液相制冷剂从液体通路20供给到冷却器14。冷却器14吸收电池堆2(多个电池单元)发出的热而使液相制冷剂蒸发，从而对各电池单元进行冷却。
如图1所示，向冷却器14的液相制冷剂的入口(液体入口)14a被设置于铅垂方向的下方。来自冷却器14的汽相制冷剂的出口(蒸气出口)14b设置于铅垂方向的上方。而且，在与铅垂方向正交的方向(纸面的进深方向)上，液体入口14a和蒸气出口14b相互配置于相反侧。由此，供给到冷却器14的液相制冷剂接受各电池单元的热，并汽化(沸腾)(沸腾冷却)。在冷却器14的内部汽化的汽相制冷剂(蒸气)移动到铅垂方向的上方，从蒸气出口14b流出到蒸气通路18。
蒸气通路18是使在冷却器14中汽化的汽相状态的制冷剂A(汽相制冷剂)流通到冷凝器16的制冷剂通路。即，在各电池单元中产生的热由汽相制冷剂输送到冷凝器16。更详细而言，关于蒸气通路18，在来自各冷却器14的汽相制冷剂合流之后，在延伸到铅垂方向的上方之后连接于冷凝器16的蒸气入口16a。
在冷凝器16的内部形成有作为电池冷却回路12的制冷剂通路的一部分发挥功能的制冷剂通路。冷凝器16对在冷却器14中汽化的汽相制冷剂进行冷却而冷凝。即，从冷却器14输送的热在冷凝器16中散热。
冷凝器16比冷却器14靠铅垂方向的上方配置。用于使汽相制冷剂冷凝的冷凝器16的具体的结构不被特别限定。作为一个例子，冷凝器16是利用用于车室内的空气调节的车辆空气调节装置24的液冷式的冷凝器。
图2是示出实施方式1的冷凝器16周围的概略结构的图。在图2所示的结构例中，使用车辆空气调节装置24和流体循环回路26。车辆空气调节装置24例如是热泵式的制冷制热装置。流体循环回路26是使与流经冷凝器16的制冷剂A热交换的流体(例如，长寿命冷却液(LLC))循环的回路，具备使LLC循环的泵28(例如，电动式)。
更详细而言，车辆空气调节装置24具有吹出到车室内的空气与制冷剂B(空气调节用制冷剂)的热交换部HE1，并且具有能够将制冷剂B与LLC热交换的热交换部HE2。在图2中，作为车辆空气调节装置24，仅图示出热交换部HE2。热交换部HE2配置于流体循环回路26上。根据图2所示的结构，以使制冷剂B流到热交换部HE2并进行制冷运转的方式控制车辆空气调节装置24，且使泵28进行工作而使制冷剂B与LLC热交换，从而能够利用制冷剂B来降低LLC的温度。另外，以使制冷剂B流到热交换部HE2并进行制热运转的方式控制车辆空气调节装置24，且使泵28进行工作而使制冷剂B与LLC热交换，从而还能够利用制冷剂B来提升LLC的温度。
如上所述，根据图2所示的结构，能够利用车辆空气调节装置24来调整LLC的温度。而且，冷凝器16构成为使制冷剂A与LLC热交换。因此，通过进行LLC的温度调节(温度调节)，能够对流经冷凝器16内的制冷剂A进行冷却或者加热。换言之，使泵28工作而在流体循环回路26内按照所期望的循环量使LLC循环、并控制车辆空气调节装置24的各设备(例如，膨胀阀、流路切换阀以及压缩机)，从而能够调整冷凝器16的散热能力。此外，在图2所示的结构例中，车辆空气调节装置24与流体循环回路26的组合相当于本公开的“控制1个或者多个冷凝器中的至少1个冷凝器的温度的温度控制装置”的一个例子。
此外，冷凝器16的结构不限于利用上述LLC的例子。即，冷凝器16例如也可以构成为不经由LLC而使在车辆空气调节装置24中使用的制冷剂B直接地与制冷剂A热交换。在该例子中，车辆空气调节装置24相当于“温度控制装置”的另一例子。另外，冷凝器16也可以不是液冷式，而例如是空冷式。即，冷凝器16例如也可以作为构成为使外部气体与制冷剂A热交换的空冷式的散热器(radiator)而构成。另外，在空冷式的例子中，为了外部气体与制冷剂A的热交换，既可以利用车辆的行驶风，也可以不利用行驶风，或者也可以与行驶风一起，还使用将外部气体强制地供给到冷凝器16的送风风扇(例如，电动式)。在空冷式的例子中，伴随送风风扇的散热器相当于“温度控制装置”的另一例子。
返回到图1，液体通路20连接于冷凝器16的液体出口16b。液体通路20是使在冷凝器16中液化的液相制冷剂流通到冷却器14的制冷剂通路。液体通路20在沿着铅垂方向延伸到下方，且之后沿着水平方向延伸之后，连接于各冷却器14的液体入口14a。由此，从冷凝器16流出的液相制冷剂因液相制冷剂的自重而移动到铅垂方向的下方侧。
根据上述电池冷却回路12，当在能够在冷凝器16中对汽相制冷剂进行冷却的状态下各电池堆2的电池单元的温度变高时，制冷剂自然循环，从而能够进行电池单元的持续的冷却。
另外，电池冷却装置10具备电子控制单元(ECU)30。ECU30是执行与电池冷却装置10有关的各种处理的计算机。具体而言，由ECU30执行的处理包括与用于冷凝器16的温度调节的车辆空气调节装置24以及流体循环回路26的控制有关的处理。ECU30具备处理器30a以及存储装置30b。处理器30a读出保存于存储装置30b的程序而执行。由此，实现由处理器30a进行的各种处理。
ECU30将传感器信号从用于上述各种处理的各种传感器取入。在此所称的各种传感器类例如包括制冷剂温度传感器32以及34、电池温度传感器36、LLC温度传感器38以及外部气温传感器40。制冷剂温度传感器32为了检测电池组1外的液相制冷剂的温度(以下，还简称为“制冷剂温度TLQ1”)而安装于液体通路20。制冷剂温度传感器34为了检测电池组1内的液相制冷剂的温度(以下，还简称为“制冷剂温度TLQ2”))而安装于液体通路20。电池温度传感器36检测电池单元的温度(以下，还简称为“电池温度TB”)。作为一个例子，电池温度传感器36被设置于电池堆2各自所包含的电池单元中的预定数量的电池单元。LLC温度传感器38为了检测流入到冷凝器16的LLC的温度TLLC而安装于流体循环回路26。外部气温传感器40安装于车辆，检测外部气温TA。
1－2.电池冷却装置的控制
接下来，说明用于冷凝器16的温度调节的电池冷却装置10的控制、更详细而言“温度控制装置(车辆空气调节装置24以及流体循环回路26)”的控制。
1－2－1.通常冷却控制
“通常冷却控制”相当于为了电池(电池堆2的各电池单元)的冷却而执行的电池冷却装置10的基本的控制。
图3是示出没有制冷剂A的循环的状态的图。在电池冷却回路12内，封入有合适量的制冷剂A。该合适量例如以在车辆倾斜时以及与车辆的加减速或者转弯相伴地加速度作用于车辆时，能够得到不产生干涸的液面水平的方式设定。在进行制冷剂A的封入的电池冷却回路12内，制冷剂A处于饱和状态。
图4是示出通常冷却控制的执行过程中的通常循环状态的图。通过产生冷却器14中的制冷剂A的汽化(沸腾)和冷凝器16中的制冷剂A的冷凝而进行电池冷却回路12内的制冷剂A的循环。
更详细而言，当通过LLC的温度调节来开始冷凝器16的冷却时，进行冷凝器16内的汽相制冷剂的冷凝。其结果，如图4所示，在液体通路20中沿着铅垂方向延伸的部位处，形成液柱。该液柱部分中的制冷剂A的自重成为用于使液相制冷剂从冷凝器16侧流通到冷却器14侧的制冷剂A的驱动力。另一方面，在冷却器14侧，当各电池单元发热，各电池单元与液相制冷剂产生温度差时，在冷却器14内，液相制冷剂沸腾。作为其结果而产生的汽相制冷剂通过蒸气通路18而流向冷凝器16。另外，在冷凝器16内，制冷剂A液化而从冷凝器16流出，与其相伴地蒸气通路18内的汽相制冷剂的压力下降。这会促进冷却器14内的制冷剂A的沸腾。
为了维持图4所示的通常循环状态地进行电池冷却，ECU30执行通常冷却控制。在该通常冷却控制中，ECU30以使制冷剂A的温度(例如，由制冷剂温度传感器32检测的电池组1的外部的制冷剂A的温度TLQ1)与目标制冷剂温度T0接近的方式控制车辆空气调节装置24以及流体循环回路26。更详细而言，例如，ECU30使泵28进行工作而使LLC循环，并以使制冷剂温度TLQ1与目标制冷剂温度T0接近的方式控制车辆空气调节装置24的膨胀阀(省略图示)的节流开度。
目标制冷剂温度T0例如作为基于电池发热量Q的值而计算。电池发热量Q是收容于电池组1内的多个电池单元的总发热量。电池发热量Q例如能够根据使用电流传感器(省略图示)而获取的电池组1的输出电流值和收容于电池组1内的多个电池单元的电阻值来计算。此外，目标制冷剂温度T0相当于本公开的“第1目标制冷剂温度”的一个例子。
1－2－2.与制冷剂循环有关的课题
图5A、B是用于说明与电池冷却回路12内的制冷剂循环有关的课题的图。更详细而言，图5A示出了满足有可能会产生制冷剂A的循环停止的“循环停止条件”的情况下的电池冷却回路12的状态。图5B示出了从图5A所示的状态起进行冷凝器16中的制冷剂A的冷却时的电池冷却回路12的状态。
首先，在此所称的“循环停止条件”当在由于电池堆2未进行发热而电池温度TB低的状态下车辆从低外部气温环境移动到高外部气温环境时能够成立。这样的循环停止条件例如当在高外部气温地域车辆从室温受管理的车库出到外面时能够成立。
在满足循环停止条件的情况下，如图5A所示，在电池堆2附近的液体通路20的部位处，制冷剂A汽化。电池冷却回路12内处于饱和状态。因此，与上述部位处的制冷剂A的汽化相伴地，液相制冷剂留存于冷却器14内、或者留存于液体通路20中的沿着铅垂方向的部位。另外，在冷凝器16中的制冷剂A的冷却以及电池堆2的发热未开始的状态下，能够得到如图5A所示的状态。
当在电池冷却回路12处于图5A所示的状态时为了电池冷却而开始基于通常冷却控制的制冷剂A的冷却时，电池冷却回路12的内部成为如图5B所示的状态。即，冷却器14为液浸的状态，电池温度TB低，所以不开始冷却器14中的制冷剂A的沸腾。然后，在不从冷却器14向冷凝器16供给汽相制冷剂的状态下冷凝器16中的制冷剂A的冷却在推进，所以液体通路20的液柱的高度变大，冷凝器16发生液浸。另外，当冷凝器16液浸时，不会产生或者难以产生与冷凝后的制冷剂A从冷凝器16流出相伴的蒸气通路18内的汽相制冷剂的压力下降。其结果，即使电池堆2的发热开始，冷却器14中的制冷剂A的沸腾也不易开始，所以冷却器14的液浸状态也不被消除或者难以被消除。因而，不会进行制冷剂A的循环。
当成为如上所述的图5B所示的状态时，虽然开始冷凝器16的温度调节，但不开始制冷剂A的循环。或者，循环的开始发生延迟(换言之，在电池温度TB成为与外部气温相当的高温状态之前，不开始循环)。电池堆2的开始冷却发生延迟。另外，当冷凝器16内用制冷剂A液浸时，冷凝器16内的汽相制冷剂与LLC之间的传热面积变小。这导致制冷剂A的冷凝量的减少，所以制冷剂A更加难以循环。
当作为满足了上述“循环停止条件”的结果而产生循环停止时，无法进行电池堆2的冷却、或者电池堆2的开始冷却发生延迟。
1－2－3.循环停止条件下的电池冷却装置的控制
鉴于上述课题，在本实施方式中，ECU30在满足了循环停止条件之后，在制冷剂A的循环未开始、且制冷剂A的液面水平不处于制冷剂A的可开始循环水平的情况下，以使液面水平达到可开始循环水平的方式，执行“汽相升温控制”。汽相升温控制通过控制车辆空气调节装置24以及流体循环回路26，从而使电池冷却回路12内的汽相侧升温。
另外，ECU30当在通过汽相升温控制的执行而液面水平达到可开始循环水平之后制冷剂A的循环未开始的情况下，在直至开始制冷剂A的循环之前，执行“先行冷却控制”。先行冷却控制以与被设定成比上述通常冷却控制时的目标制冷剂温度T0高的目标制冷剂温度T0’接近的方式控制制冷剂温度TLQ1，以使得冷凝器16不被液相制冷剂液浸。此外，目标制冷剂温度T0’相当于本公开的“第2目标制冷剂温度”的一个例子。
进而，ECU30当在先行冷却控制的执行过程中，液面水平比可开始循环水平上升的情况下，再次执行汽相升温控制。
图6是示出与实施方式1的电池冷却装置10的控制有关的处理的流程的流程图。该流程图的处理当在车辆系统的启动过程中存在电池冷却请求的情况下重复执行。
在图6中，ECU30首先在步骤S100中，根据电池温度TB和外部气温TA来判定是否满足循环停止条件。具体而言，循环停止条件的成立的有无例如通过如下手法来判定。即，决定电池温度TB与外部气温TA的阈值THTA的关系的映射(省略图示)事先地保存于ECU30的存储装置30b。根据该映射，阈值THTA例如以电池温度TB越低则越小的方式被设定。
而且，在本步骤S100中，ECU30获取与由电池温度传感器36检测的当前的电池温度TB相应的阈值THTA。然后，ECU30在由外部气温传感器40检测的当前的外部气温TA为获取到的阈值THTA以上的情况下，判定为满足循环停止条件。
此外，循环停止条件的成立的有无也可以与外部气温TA的阈值THTA一起，还使用同样地以成为与电池温度TB相应的值的方式设定的制冷剂温度TLQ1的阈值THTLQ来进行判定。具体而言，ECU30例如也可以在当前的外部气温TA为阈值THTA以上、且由制冷剂温度传感器32检测的当前的制冷剂温度TLQ1为阈值THTLQ以上的情况下，判定为满足循环停止条件。另外，在根据电池温度TB来决定阈值THTLQ的映射中，与阈值THTA同样地，阈值THTLQ例如也可以以电池温度TB越低则越小的方式被设定。阈值THTLQ既可以与阈值THTA相同，或者也可以不同。
当在步骤S100中不满足循环停止条件的情况下，处理进入到步骤S102。在步骤S102中，ECU30执行上述通常冷却控制。另一方面，在满足循环停止条件的情况下，处理进入到步骤S104。
在步骤S104中，ECU30判定是否存在急速充电请求。例如，ECU30在检测到供电插头连接于设置于车辆的急速充电用的充电插口时，判定为被发出急速充电请求。在进行急速充电的情况下，与进行普通充电的情况相比，电池堆2的发热量变多。因此，要求从充电开始后的更早的定时开始冷却。这样，在步骤S104中，判定存在想要更早地开始电池冷却的请求的条件是否成立。因而，在步骤S104中，也可以不根据急速充电请求、或者与急速充电请求一起，例如根据加速器开度来判定是否存在车辆的高负荷行驶请求。
当在步骤S104中没有急速充电请求的情况下，处理进入到步骤S102，执行通常冷却控制。另一方面，在存在急速充电请求的情况下，处理进入到步骤S106。
在步骤S106中，ECU30判定在电池冷却回路12内制冷剂A的循环是否停止(换言之，循环是否未开始)。该判定例如能够根据由LLC温度传感器38检测的LLC温度TLLC和制冷剂温度TLQ1来进行。具体而言，在适当地进行制冷剂A的循环的情况下，制冷剂温度TLQ1(即，液体通路20中的铅垂方向的下侧的部位的制冷剂温度)相对于流入到冷凝器16的LLC温度TLLC高出与电池发热量Q相应的上升量大小。相对于此，在制冷剂A的循环实际地停止的情况下，制冷剂温度TLQ1成为与外部气温TA相当的值。换言之，LLC温度TLLC相对于制冷剂温度TLQ1之差扩大。
因而，在步骤S106中，ECU30判定LLC温度TLLC相对于制冷剂温度TLQ1之差是否为预定的阈值以上。然后，在该差为该阈值以上的情况下，ECU30判定为制冷剂A的循环停止(循环未开始)(步骤S106；是)。另一方面，在该差小于该阈值的情况下，ECU30判定为制冷剂A的循环未停止(循环开始着)(步骤S106；否)。
此外，在步骤S106中，也可以还追加地进行如下判定。即，也可以当在基于步骤S102的处理的通常冷却控制的执行过程中，步骤S100以及S104的判定结果成为肯定，所以处理进入到步骤S106的情况下，ECU30通过如下处理来判定有无循环未适当地进行的循环不良。即，ECU30也可以在从制冷剂A的循环开始起经过了预定时间时，判定LLC温度TLLC相对于制冷剂温度TLQ1之差是否为上述阈值以上。然后，ECU30也可以在经过了预定时间时的上述差为该阈值以上的情况下，判定为产生循环不良。
当在步骤S106中被判定为未产生循环停止/循环不良的情况下，处理进入到步骤S102，执行通常冷却控制。另一方面，在被判定为产生循环停止/循环不良的情况下，处理进入到步骤S108。
在步骤S108中，ECU30判定是否满足可开始循环条件(换言之，制冷剂A的液面水平是否处于制冷剂A的可开始循环水平)。具体而言，为了该判定，ECU30进行冷却器14内的推测液面水平L1和液体通路20的液柱的推测液面水平L2的计算。然后，在根据计算出的推测液面水平L1以及L2而冷却器14以及冷凝器16这双方不处于液浸状态的情况下，ECU30判定为满足可开始循环条件。另一方面，在根据计算出的推测液面水平L1以及L2而冷却器14以及冷凝器16中的任意一方或者双方处于液浸状态的情况下，ECU30判定为未满足可开始循环条件。这样，在步骤S108中，根据制冷剂A的推测液面水平L1以及L2，判定是否满足制冷剂A的可开始循环条件。
冷却器14内的推测液面水平L1例如能够根据电池组1内的制冷剂温度TLQ2与电池温度TB的关系来计算。具体而言，在制冷剂A适当地循环的情况下，流过由冷凝器16冷却的低的制冷剂温度TLQ2的制冷剂A，所以电池温度TB与制冷剂温度TLQ2之差变小。相对于此，在未进行循环的情况下，制冷剂温度TLQ2比电池温度TB高，所以能够判断为冷却器14处于液浸状态(即，推测液面水平L1高)。因而，在ECU30的存储装置30b中，保存有决定制冷剂温度TLQ2以及电池温度TB与推测液面水平L1的关系的映射(省略图示)。推测液面水平L1例如能够根据这样的映射来计算。
另外，关于液柱的推测液面水平L2，也能够按照与推测液面水平L1同样的想法，例如，根据电池组1外的制冷剂温度TLQ1与LLC温度TLLC的关系来计算。即，在ECU30的存储装置30b中，保存有决定制冷剂温度TLQ1以及LLC温度TLLC与推测液面水平L2的关系的映射(省略图示)。推测液面水平L2例如能够根据这样的映射来计算。此外，也可以代替利用这样的推测液面水平L1以及L2的例子，被用于步骤S108的判定的冷却器14内的液面水平以及液柱侧的液面水平例如使用液面水平传感器来获取。
当在步骤S108中未满足可开始循环条件的情况下，处理进入到步骤S110。在步骤S110中，ECU30执行上述汽相升温控制。图7是用于说明汽相升温控制的概要的图。汽相升温控制是为了对电池冷却回路12的汽相侧进行加热来降低电池冷却回路12的整体的液面水平(即，冷却器14内的液面水平以及液柱侧的液面水平)而执行。
为了按照上述目的对汽相侧进行加热，在图7所示的例子中，利用冷凝器16的温度调节对冷凝器16进行加热。更详细而言，ECU30通过使泵28工作并控制车辆空气调节装置24，从而使在冷凝器16中流通的LLC的温度TLLC变高。由此，冷凝器16被加热。然后，从LLC传递给冷凝器16的热进而被传递给蒸气通路18。其结果，蒸气通路18内的汽相制冷剂被加热。另外，传递给冷凝器16的热还被传递给液体通路20中的靠近冷凝器16的部位(即，沿着铅垂方向延伸的部位)，位于该部位的液相制冷剂被加热。作为其结果，根据汽相升温控制，冷却器14内的液面水平以及液柱侧的液面水平下降。
当通过上述汽相升温控制的执行而冷却器14内的液面水平以及液柱侧的液面水平下降时，之后到来的步骤S108的判定结果成为肯定。即，满足可开始循环条件。其结果，处理进入到步骤S112。
在步骤S112中，ECU30执行上述先行冷却控制。当在步骤S108中满足可开始循环条件之后开始了制冷剂A的循环的情况下，之后到来的步骤S106的判定结果成为否定，转移到通常冷却控制。也就是说，先行冷却控制在从通过汽相升温控制的执行而液面水平达到可开始循环水平起至开始制冷剂A的循环为止的期间中执行。
图8是用于说明先行冷却控制的概要的图。当在满足可开始循环条件之后立即开始基于通常冷却控制的制冷剂A的冷却时，冷凝器16有可能会发生液浸。因而，在先行冷却控制中使用的目标制冷剂温度T0’被设定成比通常冷却控制时的目标制冷剂温度T0高，以使冷凝器16不被液相制冷剂液浸。更详细而言，目标制冷剂温度T0’以使液柱的液面水平不超过冷凝器16的铅垂方向的下表面、且尽力接近该下表面的方式，事先地通过实验等决定。然后，以接近这样的目标制冷剂温度T0’的方式控制制冷剂温度TLQ1。
另外，根据图6所示的流程图的处理，在假设在先行冷却控制的执行过程中由冷凝器16进行的制冷剂A的冷却比设想超前，作为其结果，液面水平比可开始循环水平上升的情况下，步骤S108的判定结果成为否定。在该情况下，在步骤S110中再次执行汽相升温控制。然后，当通过汽相升温控制的执行而液面水平再次下降，再次满足可开始循环条件时，再次执行先行冷却控制。这样，根据本流程图的处理，能够抑制在直至开始制冷剂A的循环为止的期间中(即，从处理进入到步骤S108之后至步骤S106的判定结果成为否定为止的期间中)冷凝器16成为液浸状态，并以尽力将液柱的液面水平维持得高的方式控制液面水平。
1－3.效果
如以上说明，根据实施方式1的电池冷却装置10，在满足了循环停止条件之后，在制冷剂A的循环未开始、且制冷剂A的液面水平不处于制冷剂A的可开始循环水平的情况下，执行汽相升温控制。由此，能够降低液面水平，以消除冷凝器16以及冷却器14的液浸。其结果，与在循环停止条件下不进行汽相升温控制而进入到通常冷却控制的情况相比，能够在更早的定时开始循环。
另外，根据电池冷却装置10，在通过汽相升温控制的执行而液面水平达到可开始循环水平之后制冷剂A的循环未开始的情况下，在开始制冷剂A的循环之前，执行使用了比通常冷却控制时的目标制冷剂温度T0高的目标制冷剂温度T0’的先行冷却控制。由此，与在汽相升温控制的执行后立即进入到通常冷却控制的情况相比，能够抑制冷凝器16的液浸，并且尽量将液体通路20上的液柱的液面水平维持得高。由此，能够增大液柱部分的液相制冷剂的自重，促进制冷剂A的快速的循环开始。
进而，根据电池冷却装置10，即使在先行冷却控制的开始后液面水平再次上升，通过再次执行汽相升温控制，从而也能够降低液面水平。然后，当在液面水平再次下降的情况下循环未开始的情况下，再次执行先行冷却控制。这样，根据需要而重复执行汽相升温控制和先行冷却控制，从而不久就会开始循环。并且，不是汽相升温控制与通常冷却控制的组合，而是利用比通常冷却控制的目标制冷剂温度T0高的目标制冷剂温度T0’的先行冷却控制与汽相升温控制组合。由此，能够一边抑制冷凝器16的液浸并且将液面水平尽力维持得高，一边尝试制冷剂A的快速的循环开始。
1－4.变形例
也可以为了提高上述汽相升温控制的效果，在电池冷却回路12的汽相侧具备加热器。并且，ECU30也可以在汽相升温控制的执行过程中使该加热器进行工作。
图9是示出向图1所示的电池冷却回路12设置加热器的一个例子的图。图9所示的电池冷却装置50在追加地具备加热器52这点上与实施方式1的电池冷却装置10不同。
具体而言，加热器52配置于蒸气通路18中的靠近冷却器14的部位。通过在这样的部位处配置加热器52，能够在汽相升温控制的执行过程中有效地降低冷却器14内的液面水平。这样，辅助地具备对汽相侧进行加热的加热器52，从而能够提高汽相升温控制的效果。这使得制冷剂A的循环尽早开始。
在此，加热器的设置对象范围(用图9中的点划线包围的范围)不限于加热器52的例子，只要是电池冷却回路12的汽相侧即可。具体而言，加热器也可以配置于蒸气通路18、冷凝器16、冷却器14内的铅垂方向的上部以及液体通路20中的靠近冷凝器16的部位(沿着铅垂方向延伸的部位)。更详细而言，这样的加热器的设置对象范围(也就是说，通过汽相升温控制进行加热的对象)可以说相当于在没有制冷剂循环的状态(参照图3)下位于汽相侧的部位。另外，设置的加热器的数量也可以是多个。另外，在没有制冷剂循环的状态(参照图3)下液相制冷剂所处的部位(即，在铅垂方向的下方侧沿着水平方向(纸面的左右方向)延伸的液体通路20的部位)、及冷却器14内的铅垂方向的中部以及下部从由加热器加热的对象排除在外。这是因为当通过对这样的液相侧的部位进行加热从而液相制冷剂汽化时，电池冷却回路12的系统整体的液面水平上升而促进循环停止。
另外，在电池温度TB低的状态下满足上述循环停止条件。因此，在将加热器设置于蒸气通路18或者冷却器14内的上部的例子中，该加热器能够兼具辅助地使汽相侧升温的功能和电池预热功能。
进而，实施方式1的电池冷却回路12也可以为了使得不易满足上述循环开始条件而具备如下隔热构造。具体而言，也可以为了使液相制冷剂不易因高外部气温的影响而被加热，从上述加热器的设置对象范围排除在外的液体通路20的部位(即，在铅垂方向的下方侧沿着水平方向(纸面的左右方向)延伸的液体通路20的部位)的外壁面具有隔热构造。例如，也可以是该外壁面被隔热材料覆盖。另外，关于加热器的设置对象范围，不需要这样的隔热构造。这是因为被高温的外部气体加热而易于进行制冷剂A的循环。
另外，在图6所示的流程图的处理中，在步骤S102中，判定有无急速充电请求。由于具备这样的步骤S102的处理，从而确定(选定)要求更早地开始电池冷却的条件，能够进行利用了汽相升温控制以及先行冷却控制的对策。
2.实施方式2
图10是示出实施方式2的电池冷却装置60的概略结构的图。该电池冷却装置60所具备的电池冷却回路62在以下的点上与实施方式1的电池冷却回路12不同。
具体而言，电池冷却回路62具备液冷式的冷凝器16和空冷式的冷凝器64。即，冷凝器64构成为使制冷剂A(电池冷却制冷剂)与外部气体热交换。为了该热交换，冷凝器64既可以构成为利用车辆的行驶风，也可以构成为不利用行驶风、或者不仅利用行驶风，还利用省略图示的送风风扇(例如，电动式)。此外，冷凝器16以及64分别相当于本公开的“第1冷凝器”以及“第2冷凝器”的一个例子。
另外，如图10所示，空冷式的冷凝器64比冷却器14靠铅垂方向的上方配置，比冷凝器16靠铅垂方向的下方(更详细而言，冷凝器16的正下方)配置。
进而，如图10所示，电池冷却回路62具备蒸气通路66和液体通路68。蒸气通路66在冷凝器16以及64侧向蒸气入口16a以及64a分别分支。液体通路68具备将液体出口16b与液体出口64b进行连接的部位68a以及将液体出口64b与各冷却器14进行连接的部位68b。
而且，电池冷却回路62构成为能够选择从冷却器14出来的汽相制冷剂依次通过冷凝器16以及冷凝器64的“非旁通流路状态”和该汽相制冷剂绕过冷凝器16而通过冷凝器64的“旁通流路状态”。为了实现这样的功能，电池冷却回路62作为一个例子而具备对冷凝器16侧的分支通路66a进行开闭的流路切换阀70和对冷凝器64侧的分支通路66b进行开闭的流路切换阀72。根据这样的结构，通过打开流路切换阀70、且关闭流路切换阀72，能够得到非旁通流路状态。图10示出了该非旁通流路状态。然后，通过关闭流路切换阀70、且打开流路切换阀72，能够得到旁通流路状态。
图11是示出与实施方式2的冷凝器16以及64周围的流路控制有关的处理的流程的流程图。该流程图的处理与上述图6所示的流程图的处理并行地被执行。
在图11中，ECU30首先在步骤S200中判定是否处于汽相升温控制的执行过程中。其结果，在不处于汽相升温控制的执行过程中的情况下，处理进入到步骤S202。在步骤S202中，ECU30以选择非旁通流路状态的方式打开流路切换阀70、且关闭流路切换阀72。
另一方面，当在步骤S200中被判定为处于汽相升温控制的执行过程中的情况下，处理进入到步骤S204。在步骤S204中，ECU30以选择旁通流路状态的方式关闭流路切换阀70、且打开流路切换阀72。
如以上说明，在实施方式2的电池冷却回路62中，空冷式的冷凝器64相对于液冷式的冷凝器16配置于铅垂方向的下方。在热虹吸式的电池冷却回路62中，为了顺利地循环制冷剂A，需要在冷却器14与主冷凝器16之间确保高低差。因此，在冷凝器16的下方产生空间。根据电池冷却回路62，能够有效利用这样的空间而配置子冷凝器64。由此，与将冷凝器16和冷凝器64在水平方向上并排地配置的例子相比，能够节省空间地搭载两级的冷凝器16以及64。
另外，在实施方式2中，在汽相升温控制的执行过程中选择旁通流路状态。执行汽相升温控制的条件是满足循环停止条件的高外部气温条件。因而，能够在冷凝器64中利用高温的外部气体对制冷剂A进行加热。由此，能够抑制能耗，并执行汽相升温控制。另外，为了促进冷凝器64中的外部气体与制冷剂A的热交换而具备上述送风风扇的例子中，ECU30也可以在选择旁通流路状态的情况下使该送风风扇进行工作。
此外，选择旁通流路状态而仅利用冷凝器64的情况不限于仅是在汽相升温控制的执行过程中，例如，也可以在电池发热量Q低的低发热量条件以及低外部气温度条件中的至少一方请求电池冷却时执行。由此，能够在不需要高的冷却能力的状况下，能够使车辆空气调节装置24以及流体循环回路26不工作地进行冷却，所以能够实现节能化。
接下来，说明实施方式2的变形例。即，为了得到上述省空间的效果，只要冷凝器64比冷凝器16靠铅垂方向的下方配置，也可以不必须具备流路切换阀70以及72。另外，为了得到上述节能化的效果，只要构成为能够选择非旁通流路状态和旁通流路状态，冷凝器64就也可以不必须比冷凝器16靠铅垂方向的下方配置。

Claims (6)

1.一种电池冷却装置，被搭载于车辆，所述电池冷却装置的特征在于，具备：
热虹吸式的电池冷却回路，封入有电池冷却制冷剂，包括1个或者多个冷却器、1个或者多个冷凝器、蒸气通路以及液体通路；
温度控制装置，控制所述1个或者多个冷凝器中的至少1个冷凝器的温度；以及
电子控制单元，控制所述温度控制装置，
所述1个或者多个冷却器通过吸收1个或者多个电池单元发出的热而使液相的所述电池冷却制冷剂蒸发，从而对所述1个或者多个电池单元进行冷却，
所述1个或者多个冷凝器比所述1个或者多个冷却器靠铅垂方向的上方配置，使由所述1个或者多个冷却器汽化的汽相的所述电池冷却制冷剂冷凝，
所述蒸气通路将所述1个或者多个冷却器与所述1个或者多个冷凝器之间进行连接，使汽相的所述电池冷却制冷剂流通到所述1个或者多个冷凝器，
所述液体通路将所述1个或者多个冷凝器与所述1个或者多个冷却器之间进行连接，使液相的所述电池冷却制冷剂流通到所述1个或者多个冷却器，
在存在所述1个或者多个电池单元的冷却请求的情况下，所述电子控制单元根据所述1个或者多个电池单元的温度和外部气温度，判定是否满足有可能会产生所述电池冷却回路内的所述电池冷却制冷剂的循环停止的循环停止条件，
在满足所述循环停止条件之后，在所述电池冷却制冷剂的循环未开始、且所述电池冷却制冷剂的液面水平不处于所述电池冷却制冷剂的可开始循环水平的情况下，所述电子控制单元以使所述液面水平达到所述可开始循环水平的方式，执行控制所述温度控制装置而使所述电池冷却回路内的汽相侧升温的汽相升温控制。
2.根据权利要求1所述的电池冷却装置，其特征在于，
在不满足所述循环停止条件的情况下，为了所述1个或者多个电池单元的冷却，所述电子控制单元执行以使所述电池冷却制冷剂的温度接近第1目标制冷剂温度的方式控制所述温度控制装置的通常冷却控制，
当在通过所述汽相升温控制的执行而所述液面水平达到所述可开始循环水平之后所述电池冷却制冷剂的循环未开始的情况下，在开始所述电池冷却制冷剂的循环之前，所述电子控制单元执行先行冷却控制，
先行冷却控制是以使所述电池冷却制冷剂的温度接近被设定成比所述通常冷却控制时的所述第1目标制冷剂温度高的第2目标制冷剂温度的方式控制所述温度控制装置的控制，以使得所述1个或者多个冷凝器不被液相的所述电池冷却制冷剂液浸。
3.根据权利要求2所述的电池冷却装置，其特征在于，
当在所述先行冷却控制的执行过程中所述液面水平比所述可开始循环水平上升的情况下，所述电子控制单元再次执行所述汽相升温控制。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的电池冷却装置，其特征在于，
所述电池冷却装置还具备1个或者多个加热器，该1个或者多个加热器配置于所述电池冷却回路的汽相侧，
所述电子控制单元在所述汽相升温控制的执行过程中使所述1个或者多个加热器工作。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的电池冷却装置，其特征在于，
所述1个或者多个冷凝器包括：
第1冷凝器，使流经被搭载于所述车辆的车辆空气调节装置的空气调节用制冷剂或者与所述空气调节用制冷剂热交换的流体与所述电池冷却制冷剂热交换；以及
空冷式的第2冷凝器，
所述第2冷凝器比所述第1冷凝器靠所述铅垂方向的下方配置。
6.根据权利要求1～4中的任意一项所述的电池冷却装置，其特征在于，
所述1个或者多个冷凝器包括：
第1冷凝器，使流经被搭载于所述车辆的车辆空气调节装置的空气调节用制冷剂或者与所述空气调节用制冷剂热交换的流体与所述电池冷却制冷剂热交换；以及
空冷式的第2冷凝器，
所述电池冷却回路还具备流路切换阀，该流路切换阀能够选择非旁通流路状态和旁通流路状态，在所述非旁通流路状态中，从所述1个或者多个冷却器出来的汽相的所述电池冷却制冷剂依次通过所述第1冷凝器以及所述第2冷凝器，在所述旁通流路状态中，从所述1个或者多个冷却器出来的汽相的所述电池冷却制冷剂绕过所述第1冷凝器而通过所述第2冷凝器，
所述电子控制单元控制所述流路切换阀，以使得在所述汽相升温控制的执行过程中，选择所述旁通流路状态。
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