CN116890705A - 温度调节装置及车辆 - Google Patents

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Abstract

温度调节装置具备：温度调节回路，其使热介质循环；第一温度传感器，其对热介质的温度进行测定；蓄电池，其与温度调节回路热连接；第二温度传感器，其对蓄电池的温度进行测定；发热设备，其与温度调节回路热连接；流路切换装置，其切换温度调节回路的流路，形成将蓄电池的下游侧与发热设备的上游侧连接的第一温度调节回路和将蓄电池的下游侧与发热设备的下游侧连接的第二温度调节回路；以及控制装置，其具有间歇运转模式，该间歇运转模式基于第一温度传感器及第二温度传感器的测定结果，对流路切换装置进行控制，使温度调节回路间歇地切换为第一温度调节回路或第二温度调节回路。

Description

温度调节装置及车辆
本申请基于2022年3月31日申请的日本专利申请第2022-059643号主张优先权，将其内容援引于此。
技术领域
本发明涉及温度调节装置及车辆。
背景技术
近年来，为了能够确保使更多的人获得合理的、可靠的、可持续的且先进的能源，进行了与有助于能源的效率化的二次电池相关的研究开发。
在日本特开2019-23059号中公开了一种冷却水流路，其具备冷却蓄电池的第一冷却水流路、以及冷却电动发电机及逆变器的第二冷却水流路，根据外部气体温度或蓄电池水温来连接或分离第一冷却水流路和第二冷却水流路。
发明内容
然而，在与二次电池相关的技术中，温度调节装置的重量及成本成为课题。例如，蓄电池和发热设备(上述电动发电机及逆变器等)由于管理温度不同，因此具有上述那样的两个冷却水流路。当将这样的两个冷却水回路的温度独立管理或相互连接时，流路切换阀、流路配管等流路部件增加。
本申请的方案的目的在于实现蓄电池及发热设备的温度调节装置的小型化及轻量化。而且，本申请的方案有助于能源的效率化。
本发明的温度调节装置及车辆采用了以下的结构。
(1)：本发明的一方案的温度调节装置具备：温度调节回路，其使热介质循环；第一温度传感器，其对所述热介质的温度进行测定；蓄电池，其与所述温度调节回路热连接；第二温度传感器，其对所述蓄电池的温度进行测定；发热设备，其与所述温度调节回路热连接；流路切换装置，其切换所述温度调节回路的流路，形成将所述蓄电池的下游侧与所述发热设备的上游侧连接的第一温度调节回路和将所述蓄电池的下游侧与所述发热设备的下游侧连接的第二温度调节回路；以及控制装置，其具有间歇运转模式，所述间歇运转模式基于所述第一温度传感器及所述第二温度传感器的测定结果，对所述流路切换装置进行控制，使所述温度调节回路间歇地切换为所述第一温度调节回路或所述第二温度调节回路。
(2)：在上述(1)的方案中，也可以是，所述第一温度传感器的测定结果越高，所述控制装置越缩短间歇地切换所述第一温度调节回路和所述第二温度调节回路的时间。
(3)：在上述(1)或(2)的方案中，也可以是，所述发热设备的热容量比所述蓄电池的热容量小。
(4)：在上述(3)的方案中，也可以是，所述控制装置具有通常运转模式，所述通常运转模式在所述第一温度传感器及所述第二温度传感器的测定结果小于规定的阈值且所述第一温度传感器的测定结果为所述第二温度传感器的测定结果以上的情况下，对所述流路切换装置进行控制，将所述温度调节回路设为所述第二温度调节回路，在所述第一温度传感器及所述第二温度传感器的测定结果小于所述阈值且所述第一温度传感器的测定结果小于所述第二温度传感器的测定结果的情况下，所述控制装置从所述通常运转模式切换为所述间歇运转模式。
(5)：在上述(4)的方案中，也可以是，具备散热器，所述散热器与所述温度调节回路热连接，对所述热介质进行冷却，所述控制装置具有冷却运转模式，所述冷却运转模式在所述第一温度传感器及所述第二温度传感器的测定结果为所述阈值以上的情况下，通过所述散热器使所述热介质冷却。
(6)：在上述(1)至(5)的方案中，也可以是，在所述发热设备中包括驱动马达的驱动装置。
(7)：在上述(1)至(6)的方案中，也可以是，在所述发热设备中包括与外部电源电连接并对所述蓄电池进行充电的充电装置。
(8)：本发明的一方案的车辆具备上述(1)至(7)的方案的温度调节装置。
根据上述(1)至(8)的方案，由于能够间歇地切换温度调节回路的流路来管理蓄电池和发热设备的温度，因此与使蓄电池和发热设备的温度调节回路独立的情况相比，能够削减温度调节装置的流路部件。因此，能够实现蓄电池及发热设备的温度调节装置的小型化及轻量化。
附图说明
图1是示出一实施方式的温度调节装置的结构的回路图。
图2是示出一实施方式的温度调节装置的控制系统的框图。
图3是对一实施方式的间歇运转模式进行说明的图。
图4是对一实施方式的通常运转模式进行说明的图。
图5是对一实施方式的冷却运转模式进行说明的图。
图6是示出一实施方式的控制装置的控制图的图。
图7是示出一实施方式的车辆的概要结构的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的一实施方式进行说明。
图1是示出一实施方式的温度调节装置1的结构的回路图。
温度调节装置1搭载于未图示的车辆。该车辆例如可以是仅具有马达作为驱动源的电力机动车，也可以是具有马达及内燃机的混合动力机动车。
如图1所示，温度调节装置1具备使热介质循环的温度调节回路10。
在温度调节回路10上热连接有蓄电池20。另外，在温度调节回路10上，作为发热设备，热连接有驱动装置21、充电装置22。发热设备(驱动装置21、充电装置22)在温度调节回路10中配置于蓄电池20的下游侧。
蓄电池20向车辆的电装系统、空调系统、驱动系统中的至少一个供给电力。蓄电池20是能够充放电的二次电池。作为二次电池，优选充放电时的管理温度范围宽的全固体电池。全固体电池是指无电解液而在正极与负极之间填充有固体电解质的电池。需要说明的是，作为二次电池，也可以是具有电解液的现有的锂离子电池等。
驱动装置21与蓄电池20电连接，驱动车辆的马达23(参照图2、图7)。驱动装置21包括将直流电力转换为交流电力并将交流电力转换为直流电力的逆变器(电力转换装置)。充电装置22与蓄电池20电连接，在与未图示的外部电源电连接时，对蓄电池20进行充电。充电装置22包括对直流电压升压或降压的DC/DC转换器。
这些发热设备(驱动装置21、充电装置22)的热容量比蓄电池20小。在本实施方式中，驱动装置21、充电装置22各自的热容量比蓄电池20小。另外，即使将驱动装置21和充电装置22的热容量进行合计，热容量也比蓄电池20小。
温度调节回路10具备储备罐(reserve tank)11、第一泵12、水热式电加热器13、第二泵14、散热器15、第一流路切换装置40以及第二流路切换装置41。储备罐11贮存热介质，并且向温度调节回路10注入热介质。热介质例如是水、散热液、冷却液等。第一泵12在温度调节回路10中配置于储备罐11的下游侧。第一泵12将从储备罐11注入的热介质向水热式电加热器13供给。
水热式电加热器13在温度调节回路10中配置于第一泵12的下游侧。水热式电加热器13对热介质进行加热。第二泵14在温度调节回路10中配置于水热式电加热器13的下游侧。第二泵14将在水热式电加热器13中流通的热介质向蓄电池20供给。散热器15在温度调节回路10中配置于驱动装置21的下游侧。散热器15使热介质与外部气体进行热交换。
第一流路切换装置40具备第一流路切换阀40a和第一旁通流路40b。第一流路切换阀40a是配置于蓄电池20的下游侧的电动的多通阀(在本实施方式中为三通阀)。第一流路切换阀40a将在蓄电池20中流通的热介质向充电装置22的上游侧引导，或者经由第一旁通流路40b向水热式电加热器13的上游侧引导。
第二流路切换装置41具备第二流路切换阀41a和第二旁通流路41b。第二流路切换阀41a是配置于驱动装置21的下游侧的电动的多通阀(在本实施方式中为三通阀)。第二流路切换阀41a将在驱动装置21中流通的热介质向散热器15的上游侧引导，或经由第二旁通流路41b向储备罐11的上游侧引导。需要说明的是，在设置有将取入散热器15的外部气体的通风孔开闭的开闭装置(例如主动式进气格栅(Active grill shutter))的情况下，也可以没有第二流路切换装置41。
上述结构的温度调节装置1具备多个温度传感器30、31、32、33。温度传感器30设置于温度调节回路10中的蓄电池20的入口，测定热介质的温度。另外，温度传感器31设置于温度调节回路10中的散热器15的出口，测定热介质的温度。另外，温度传感器32设置于蓄电池20，测定蓄电池20的温度。另外，温度传感器33设置于驱动装置21，测定驱动装置21的温度。
接着，对上述结构的温度调节装置1的控制系统进行说明。
图2是示出一实施方式的温度调节装置1的控制系统的框图。
如图2所示，温度调节装置1具备控制装置50，该控制装置50与上述的多个温度传感器30、31、32、33、第一流路切换装置40、以及第二流路切换装置41电连接，并且与上述的蓄电池20及发热设备(驱动装置21、充电装置22)电连接。控制装置50具备管理蓄电池20及发热设备的温度的多个运转模式。
图3是对一实施方式的间歇运转模式10A进行说明的图。
如图3所示，控制装置50具有间歇运转模式10A，该间歇运转模式10A对第一流路切换装置40进行控制，使温度调节回路10间歇地切换为第一温度调节回路10a或第二温度调节回路10b。间歇运转模式10A是主要对热容量大的蓄电池20进行加温的运转模式。
需要说明的是，在间歇运转模式10A时，水热式电加热器13对热介质进行加热(水热式电加热器ON)。另外，在间歇运转模式10A时，第二流路切换装置41将驱动装置21的下游侧和储备罐11的上游侧连接(散热器OFF)。
在第一温度调节回路10a中，第一流路切换装置40将蓄电池20的下游侧和水热式电加热器13的上游侧连接。该第一温度调节回路10a是使被水热式电加热器13加热且从第二泵14送出的热介质通过蓄电池20、第一流路切换阀40a、第一旁通流路40b而返回到水热式电加热器13的小循环回路。需要说明的是，在切换为第一温度调节回路10a时，第一泵12停止。
另一方面，在第二温度调节回路10b中，第一流路切换装置40将蓄电池20的下游侧和充电装置22的上游侧连接。该第二温度调节回路10b是使从第一泵12送出的热介质通过水热式电加热器13、第二泵14、蓄电池20、第一流路切换阀40a、充电装置22、驱动装置21、第二流路切换阀41a、第二旁通流路41b而返回到储备罐11的大循环回路。
图4是对一实施方式的通常运转模式10B进行说明的图。
如图4所示，控制装置50具有通常运转模式10B，该通常运转模式10B对第一流路切换装置40进行控制，将温度调节回路10设为上述的第二温度调节回路10b。通常运转模式10B是对低温的蓄电池20及发热设备进行加温的运转模式。
需要说明的是，在通常运转模式10B时，水热式电加热器13对热介质进行加热(水热式电加热器ON)。另外，在通常运转模式10B时，第二流路切换装置41将驱动装置21的下游侧和储备罐11的上游侧连接(散热器OFF)。
在通常运转模式10B中，使从第一泵12送出的热介质通过水热式电加热器13、第二泵14、蓄电池20、第一流路切换阀40a、充电装置22、驱动装置21、第二流路切换阀41a、第二旁通流路41b而返回到储备罐11。
图5是对一实施方式的冷却运转模式10C进行说明的图。
如图5所示，控制装置50具有冷却运转模式10C，该冷却运转模式10C对第二流路切换装置41进行控制，通过散热器15使热介质冷却。冷却运转模式10C是对高温的蓄电池20及发热设备进行冷却的运转模式。
需要说明的是，在冷却运转模式10C时，水热式电加热器13不对热介质进行加热(水热式电加热器OFF)。另外，在冷却运转模式10C时，第二流路切换装置41将驱动装置21的下游侧和散热器15的上游侧连接(散热器ON)。
在冷却运转模式10C中，使从第一泵12送出的热介质通过水热式电加热器13、第二泵14、蓄电池20、第一流路切换阀40a、充电装置22、驱动装置21、第二流路切换阀41a、散热器15而返回到储备罐11。
图6是示出一实施方式的控制装置50的控制图的图。
如图6所示，控制装置50基于温度传感器30(蓄电池20的入口的热介质的温度)的测定结果(TW)以及温度传感器31(蓄电池20本身的温度)的测定结果(Tbatt)，将运转模式切换为间歇运转模式10A、通常运转模式10B或冷却运转模式10C。
具体而言，在温度传感器30及温度传感器32的测定结果小于40℃(规定的阈值)且温度传感器30的测定结果(TW)为温度传感器32的测定结果(Tbatt)以上的情况下，控制装置50以通常运转模式10B对蓄电池20及发热设备进行加温。
在通常运转模式10B中，如图4所示，被水热式电加热器13加热的热介质被向蓄电池20及发热设备(驱动装置21、充电装置22)供给。由此，能够同样地对蓄电池20及发热设备进行加温。需要说明的是，发热设备的热容量比蓄电池20的热容量小，因此在通常运转模式10B中，发热设备容易先于蓄电池20升温。
在温度传感器30及温度传感器32的测定结果小于40℃(规定的阈值)且温度传感器30的测定结果(TW)小于温度传感器32的测定结果(Tbatt)的情况下，控制装置50将运转模式从通常运转模式10B切换为间歇运转模式10A，对蓄电池20及发热设备进行加温。
在间歇运转模式10A中，如图3所示，温度调节回路10间歇地切换为第一温度调节回路10a或第二温度调节回路10b。在切换为第一温度调节回路10a时，蓄电池20被由水热式电加热器13加热的热介质加温。此时，没有热介质流动的发热设备侧不被加温，但热介质被发热设备的驱动热加热。
而且，在切换为第二温度调节回路10b时，蓄电池20被由水热式电加热器13加热的热介质加温，并且被在切换为第一温度调节回路10a的期间由发热设备的驱动热加热的热介质加温。这样，通过切换为间歇运转模式10A，能够比发热设备优先地对蓄电池20进行加温。
如图6所示，温度传感器30的测定结果(TW)越高，控制装置50越缩短间歇地切换第一温度调节回路10a和第二温度调节回路10b的时间。本实施方式的控制装置50在温度传感器30的测定结果(TW)为0℃～40℃的范围内阶段性地(在本实施方式中为大(例如5分钟)、中(例如为3分钟)、小(例如为1分钟)这三个阶段)缩短间歇地切换第一温度调节回路10a和第二温度调节回路10b的时间。由此，能够避免在间歇运转模式10A下对蓄电池20进行过度加温。
由此，能够将蓄电池20从低温输出降低状态加温至可以送出要求输出的通常输出状态(例如40℃～60℃)。
另外，在温度传感器30及温度传感器32的测定结果为40℃(规定的阈值)以上的情况下，控制装置50以冷却运转模式10C对蓄电池20及发热设备进行冷却。
在冷却运转模式10C中，水热式电加热器13成为OFF，并且散热器15成为ON，如图5所示，由散热器15冷却后的热介质被向蓄电池20及发热设备供给。由此，能够对蓄电池20及发热设备进行冷却，避免蓄电池20及发热设备成为高温(例如60℃以上)，在控制上实施PS(省电模式(Power Save))。
根据上述结构的温度调节装置1，由于能够间歇地切换温度调节回路10的流路而与发热设备疑似独立地管理蓄电池20的温度，因此与使蓄电池20和发热设备的温度调节回路10独立的情况相比，能够削减温度调节装置1的流路部件(例如，与第一流路切换装置40并列设置的同样的流路部件等)。因此，能够实现蓄电池20及发热设备的温度调节装置1的小型化及轻量化。
这样，根据上述的本实施方式的温度调节装置1，具备：温度调节回路10，其使热介质循环；温度传感器30(第一温度传感器)，其对热介质的温度进行测定；蓄电池20，其与温度调节回路10热连接；温度传感器32(第二温度传感器)，其对蓄电池20的温度进行测定；发热设备(驱动装置21、充电装置22)，其与温度调节回路10热连接；第一流路切换装置40(流路切换装置)，其切换温度调节回路10的流路，形成将蓄电池20的下游侧与发热设备的上游侧连接的第一温度调节回路10a和将蓄电池20的下游侧与发热设备的下游侧连接的第二温度调节回路10b；以及控制装置50，其具有间歇运转模式10A，该间歇运转模式10A基于温度传感器30及温度传感器32的测定结果，对第一流路切换装置40进行控制，使温度调节回路10间歇地切换为第一温度调节回路10a或第二温度调节回路10b。根据该结构，能够实现蓄电池20及发热设备的温度调节装置1的小型化及轻量化。
另外，在本实施方式中，温度传感器32的测定结果越高，控制装置50越缩短间歇地切换第一温度调节回路10a和第二温度调节回路10b的时间。根据该结构，能够避免在间歇运转模式10A下对蓄电池20进行过度加温。
另外，在本实施方式中，发热设备的热容量比蓄电池20小。根据该结构，热介质的温度与发热设备的温度具有适应性，因此能够基于热介质的温度变化(温度传感器30的测定结果)来管理发热设备的发热状态。
另外，在本实施方式中，控制装置50具有通常运转模式10B，该通常运转模式10B在温度传感器30及温度传感器32的测定结果小于40℃(规定的阈值)且温度传感器30的测定结果为温度传感器32的测定结果以上的情况下，对第一流路切换装置40进行控制，将温度调节回路10设为第二温度调节回路10b，在温度传感器30及温度传感器32的测定结果小于40℃且温度传感器30的测定结果小于温度传感器32的测定结果的情况下，从通常运转模式10B切换为间歇运转模式10A。根据该结构，能够在通常运转模式10B下同样地对蓄电池20及发热设备进行加温，并且若热容量比蓄电池20小的发热设备先升温，则切换为间歇运转模式10A而优先加温蓄电池20。
另外，在本实施方式中，具备与温度调节回路10热连接并对热介质进行冷却的散热器15，控制装置50具有冷却运转模式10C，该冷却运转模式10C在温度传感器30及温度传感器32的测定结果为40℃以上的情况下，通过散热器15冷却热介质。根据该结构，能够对蓄电池20及发热设备进行冷却，避免蓄电池20及发热设备成为高温(例如60℃以上)，在控制上实施PS(省电模式(Power Save))。
另外，在本实施方式中，在发热设备中包括驱动马达23的驱动装置21。根据该结构，能够经由通过驱动装置21的发热而加热了的热介质对蓄电池20进行加温。
另外，在本实施方式中，在发热设备中包括与外部电源电连接并对蓄电池20进行充电的充电装置22。根据该结构，能够经由通过充电装置22的发热而加热了的热介质对蓄电池20进行加温。
图7是示出一实施方式的车辆100的概要结构的立体图。
在车辆100的车身101中，在车室102的地板下面部分搭载有收容蓄电池20的蓄电池壳体103。在车辆100的前部设置有马达室104。在马达室104内设置有马达23、驱动装置21、分支单元106、充电装置22等。
马达23的旋转驱动力向轴107传递。在轴107的两端部连接有车辆100的前轮108。驱动装置21配置于马达23的上侧，直接紧固固定于马达23的壳体。驱动装置21通过电源线缆111与蓄电池壳体103的连接器电连接。另外，驱动装置21例如通过三相母线与马达23电连接。驱动装置21通过从蓄电池20供给的电力对马达23进行驱动控制。
分支单元106及充电装置22左右并列配置。分支单元106及充电装置22配置于驱动装置21的上方。分支单元106及充电装置22以与驱动装置21分离的状态配置。分支单元106和蓄电池壳体103通过在两端具有连接器的线缆110电连接。
分支单元106与充电装置22电连接。充电装置22与家庭用电源等一般的外部电源连接，对蓄电池20进行充电。充电装置22和分支单元106通过在两端具有连接器的未图示的线缆电连接。
这样的车辆100通过具备上述的温度调节装置1，能够实现蓄电池20的温度调节装置1的小型化及轻量化。这样，通过使温度调节装置1小型化及轻量化，能够增加电动行驶距离，提高车辆效率。
以上，记载并说明了本发明的优选实施方式，但应该理解为，这些是本发明的例示性实施方式，不应该考虑为限定实施方式。追加、省略、置换及其他变更能够在不脱离本发明的范围的情况下进行。因此，本发明不应该视为被前述的说明限定，而是由技术方案限制。
例如，在上述实施方式中，将从间歇运转模式10A或通常运转模式10B切换为冷却运转模式10C的阈值设定为40℃，但该阈值是一例，可以根据蓄电池20、发热设备的规格适当变更。

Claims (8)

1.一种温度调节装置，其中，
所述温度调节装置具备：
温度调节回路，其使热介质循环；
第一温度传感器，其对所述热介质的温度进行测定；
蓄电池，其与所述温度调节回路热连接；
第二温度传感器，其对所述蓄电池的温度进行测定；
发热设备，其与所述温度调节回路热连接；
流路切换装置，其切换所述温度调节回路的流路，形成将所述蓄电池的下游侧与所述发热设备的上游侧连接的第一温度调节回路和将所述蓄电池的下游侧与所述发热设备的下游侧连接的第二温度调节回路；以及
控制装置，其具有间歇运转模式，所述间歇运转模式基于所述第一温度传感器及所述第二温度传感器的测定结果，对所述流路切换装置进行控制，使所述温度调节回路间歇地切换为所述第一温度调节回路或所述第二温度调节回路。
2.根据权利要求1所述的温度调节装置，其中，
所述第一温度传感器的测定结果越高，所述控制装置越缩短间歇地切换所述第一温度调节回路和所述第二温度调节回路的时间。
3.根据权利要求1所述的温度调节装置，其中，
所述发热设备的热容量比所述蓄电池的热容量小。
4.根据权利要求3所述的温度调节装置，其中，
所述控制装置具有通常运转模式，所述通常运转模式在所述第一温度传感器及所述第二温度传感器的测定结果小于规定的阈值且所述第一温度传感器的测定结果为所述第二温度传感器的测定结果以上的情况下，对所述流路切换装置进行控制，将所述温度调节回路设为所述第二温度调节回路，
在所述第一温度传感器及所述第二温度传感器的测定结果小于所述阈值且所述第一温度传感器的测定结果小于所述第二温度传感器的测定结果的情况下，所述控制装置从所述通常运转模式切换为所述间歇运转模式。
5.根据权利要求4所述的温度调节装置，其中，
所述温度调节装置具备散热器，所述散热器与所述温度调节回路热连接，对所述热介质进行冷却，
所述控制装置具有冷却运转模式，所述冷却运转模式在所述第一温度传感器及所述第二温度传感器的测定结果为所述阈值以上的情况下，通过所述散热器使所述热介质冷却。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的温度调节装置，其中，
在所述发热设备中包括驱动马达的驱动装置。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的温度调节装置，其中，
在所述发热设备中包括与外部电源电连接并对所述蓄电池进行充电的充电装置。
8.一种车辆，其中，
所述车辆具备权利要求1至5中任一项所述的温度调节装置。
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