DE112012001739T5

DE112012001739T5 - Batterietemperaturregulierungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112012001739T5
Application number: DE112012001739.0T
Authority: DE
Inventors: Hideaki Okawa; Hiroshi Kishita; Yasumitsu Omi; Masayuki Takeuchi; Nobuharu Kakehashi; Kouji Miura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-04-18
Filing date: 2012-04-05
Publication date: 2014-01-30
Also published as: JP5644648B2; WO2012144148A1; CN103493285A; CN103493285B; US20140038009A1; JP2012226895A; US9748614B2

Abstract

Eine Batterietemperaturregulierungsvorrichtung wird auf eine Batteriepackung (100) angewendet, die durch Parallelschaltung von Batteriegruppen (M1 bis M3) konfiguriert ist, von denen jede eine Reihenschaltung von Batteriezellen (100a) ist, die geladen und entladen werden kann. Die Vorrichtung regelt Temperaturen der Batteriegruppen (M1 bis M3). Die Batterietemperaturregulierungsvorrichtung umfasst eine Wärmeübertragungseinheit (11, 11a bis 11c, 12a bis 12m, 13, 13a bis 13e, 14a, 14b, 14e bis 14h, 30, 40, 53, 57a bis 57d), die Wärme eines Teils der Batteriegruppen (M1 bis M3) auf eine andere Batteriegruppe überträgt.

Description

QUERVERWEIS ZUR BEZUGSANMELDUNG
Diese Anmeldung basiert auf einer japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-91849 vom 18.04.2011, deren Offenbarung Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Batterietemperaturregulierungsvorrichtung, die durch parallel verbundene Batteriegruppen konfiguriert ist, die als ein Ergebnis einer Reihenverbindung von Batteriezellen ausgebildet sind, die eine Entladung und Ladung ausführen können.
HINTERGRUND
Herkömmlich werden verschiedene Batterietemperaturregulierungsvorrichtungen vorgeschlagen, die eine Temperatur einer Batteriegruppe regulieren kann, die als Ergebnis einer Reihenschaltung von Batteriezellen ausgebildet ist, die eine Ladung und Entladung ausführen können (siehe z. B. Patentdokument 1 bis 3).
Insbesondere wird im Patentdokument 1 ein Vorschlag beschrieben, einen Ladestrom durch einen Widerstand für eine ausgeglichene Ladung fließen zu lassen und in dem Widerstand erzeugte Wärmeenergie für den Temperaturanstieg der Batteriegruppe zu verwenden, um die Temperatur der Batteriegruppe schnell anzuheben.
Um eine Änderung der Kapazität der gespeicherten Energie SOC (State of Charge) in jeder zweiten Batterie aufgrund der Temperaturänderung zwischen Sekundärbatterien, die eine Batteriegruppe bilden, zu begrenzen, wird ein Vorschlag in Patentdokument 2 beschrieben, um eine Ladeleistung der Sekundärbatterie auf eine vorbestimmte Leistung zu begrenzen, die nicht abhängt von der Temperatur im Falle einer großen Temperaturdifferenz zwischen den Sekundärbatterien.
Im Patentdokument 3 wird ein Vorschlag beschrieben, wonach ein Zellenentladungsstrom größer gemacht wird als ein Zellengruppenentladestrom, um eine unnötige Entladung einer Batteriezelle zum Zeitpunkt eines Ausgleichs der Batteriezellen, die eine Batteriegruppe bilden, zu begrenzen.
Jedoch wird in den oben angegebenen Patentdokumenten 1 bis 3 nur eine Konfiguration zum Laden/Entladen und eine Temperaturregulierung jeder Batteriezelle in einer Batteriegruppe durch eine Reihenschaltung der Batteriezellen offenbart. Es findet keine Berücksichtigung von Ladung/Entladung und Temperaturregulierung statt, die für jede Batteriegruppe in einer Batteriepackung ausgeführt wird, die durch Parallelschaltung bzw. Parallelverbindung von Batteriegruppen konfiguriert ist.
Andererseits haben die Erfinder in der Patentanmeldung Nr. 2010-82219 (im Folgenden als früheres Anmeldungsbeispiel bezeichnet) bereits vorgeschlagen, z. B. ein Batteriesteuersystem vorzusehen, das Ladung/Entladung und Temperaturregulierung für jede Batteriegruppe in einer Batteriepackung durchführen kann.
Insbesondere umfasst das frühere Anmeldungsbeispiel eine erste Schalteinrichtung, die in einen Zustand schaltet, in dem Ladung/Entladung für jede Batteriegruppe möglich ist, eine zweite Schalteinrichtung, die in einen Zustand schaltet, in dem Temperaturregulierung möglich ist für jede Batteriegruppe und eine Steuereinrichtung, welche die erste Schalteinrichtung und die zweite Schalteinrichtung steuert. In Übereinstimmung mit der Temperatur und der Kapazität der gespeicherten Elektrizität jeder Batteriegruppe wird Ladung/Entladung und Temperaturregulierung jeder Batteriegruppe durch die Steuereinrichtung geschaltet.
In dem früheren Anmeldungsbeispiel ist jedoch angegeben, dass eine große Menge von Energie (z. B. Wärmeenergie) von außen immer dann benötigt wird, wenn die Temperaturregulierung für jede Batteriegruppe ausgeführt wird, wobei es schwierig ist, Energie einzusparen.
DOKUMENTE ZUM STAND DER TECHNIK
PATENTDOKUMENTE

Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 3644241
Patentdokument 2: Japanisches Patent Nr. 3781366
Patentdokument 3: Japanisches Patent Nr. 4029351

ZUSAMMENFASSUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Regulier- bzw. Steuervorrichtung für die Batterietemperatur vorzusehen, welche die Temperatur jeder Batteriegruppe mit einem Anstieg in der Menge an Energie regulieren bzw. steuern kann, die von außen begrenzt zugeführt wird, wenn die Temperatur einer Batteriepackung reguliert bzw. gesteuert wird.
Um die obige Aufgabe zu lösen, wird nach einem Modus der vorliegenden Erfindung eine Reguliervorrichtung für die Batterietemperatur für eine Batteriepackung angepasst bzw. vorgesehen, die durch Parallelschaltung einer Anzahl von Batteriegruppen konfiguriert ist, von denen jede eine Reihenschaltung einer Anzahl von Batteriezellen ist, die geladen und entladen werden kann. Die Vorrichtung wird so konfiguriert, dass die Temperatur der Anzahl der Batteriegruppen gesteuert bzw. geregelt wird und sie umfasst eine Wärmeübertragungseinrichtung zum Übertragen von Wärme eines Teils der Anzahl der Batteriegruppen auf einen anderen Teil der Anzahl der Batteriegruppen.
Dementsprechend kann durch wirksame Verwendung der Wärme eines Teils der Batteriegruppen die Temperatur einer anderen Batteriegruppe gesteuert bzw. geregelt werden. Als Ergebnis kann die Temperatur jeder Batteriegruppe mit einem Anstieg der Menge an Energie reguliert werden, die begrenzt von außen zugeführt wird.
Darüber hinaus umfasst z. B. der Teil der Anzahl von Batteriegruppen wenigstens eine Batteriegruppe einer laufend verwendeten Anzahl von Batteriegruppen und eine bereits verwendete Batteriegruppe der Anzahl von Batteriegruppen. Der andere Teil der Anzahl von Batteriegruppen umfasst eine Batteriegruppe der Anzahl der Batteriegruppen, nämlich jene, die anschließend zu verwenden ist.
Dementsprechend wird von den Batteriegruppen die Wärme von der Batteriegruppe, die benutzt wird, oder von der schon benutzten Batteriegruppe auf die Batteriegruppe übertragen, die anschließend benutzt wird bzw. zu benutzen ist. Als Ergebnis kann die Wärme der gerade verwendeten bzw. benutzten Batteriegruppe oder der bereits benutzten Batteriegruppe wirksam verwendet werden. Unter ”Benutzung” der Batteriegruppe ist nicht nur Entladung zu verstehen, sondern es ist auch Ladung darin eingeschlossen.
Weiterhin kann die Reguliervorrichtung für die Batterietemperatur eine Einrichtung zur Bestimmung der Benutzung der Batterie umfassen, um eine der Anzahl von Batteriegruppen zu bestimmen, die anschließend benutzt werden soll. Die Einrichtung zur Bestimmung der Benutzung der Batterie bestimmt eine der Batteriegruppen des anderen Teils der Anzahl von Batteriegruppen mit der größten Menge an Wärme, die mit dem Teil der Anzahl von Batteriegruppen ausgetauscht wird, die eine der Anzahl der Batteriegruppen ist, die anschließend benutzt werden soll. Dementsprechend kann die Batteriegruppe mit der größten Menge an Wärme bevorzugt verwendet werden, die mit einem Teil der Batteriegruppen ausgetauscht wird.
Zusätzlich umfasst beispielsweise der Teil der Anzahl von Batteriegruppen eine gerade oder laufend verwendete Batteriegruppe der Anzahl von Batteriegruppen. Der andere Teil der Anzahl von Batteriegruppen umfasst eine Batteriegruppe der Anzahl von Batteriegruppen mit einer größeren Menge an gespeicherter Elektrizität als die gerade verwendete Batteriegruppe der Anzahl von Batteriegruppen. Wenn eine Menge an gespeicherter Elektrizität in dem Teil der Anzahl von Batteriegruppen kleiner wird als ein vorbestimmter Referenzbetrag, so überträgt die Wärmeübertragungseinrichtung die Wärme des Teils der Anzahl der Batteriegruppen auf den anderen Teil der Anzahl von Batteriegruppen. Dementsprechend kann die Wärme der Batteriegruppe, die benutzt wird, bevorzugt auf die Batteriegruppe mit dem größeren Betrag oder der größeren Menge an gespeicherter Elektrizität übertragen werden.
Die Einrichtung zur Wärmeübertragung kann auch einen Kältemittelkreis mit einer Verdampfungseinrichtung zum Verdampfen von Kältemittel und eine Einrichtung zur Abgabe von Wärme umfassen. Die Verdampfungseinrichtung überträgt bzw. tauscht aus Wärme zwischen Niederdruckkältemittel und dem Teil der Anzahl von Batteriegruppen über ein Wärmemedium, das Wärme von dem Teil der Anzahl von Batteriegruppen absorbiert, und die Einrichtung zur Abgabe von Wärme tauscht Wärme aus zwischen Hochdruckkältemittel und dem anderen Teil der Anzahl von Batteriegruppen über ein Wärmemedium, sodass die Einrichtung zum Übertragen von Wärme die Wärme des Teils der Anzahl von Batteriegruppen auf den anderen Teil der Anzahl von Batteriegruppen überträgt. Wie oben kann durch Verwendung des Kältemittelkreises als Einrichtung zur Übertragung von Wärme die Wärme eines Teils der Batteriegruppen absorbiert werden und die absorbierte Wärme kann auf eine andere Batteriegruppe übertragen werden. Durch die Regulierung der Menge der durch das Kältemittel in der Verdampfungseinrichtung absorbierten Wärme und der Menge an Wärme, die von dem Kältemittel in der Wärmeabgabeeinrichtung abgegeben wird, kann die Menge der Wärme gesteuert werden, die von einem Teil der Batteriegruppen auf eine andere Batteriegruppe übertragen wird.
Zusätzlich kann die Einrichtung zum Übertragen von Wärme ein thermoelektrisches Element mit einem Wärmeabgabeteil umfassen, der Wärme bei Erregung abgibt, und einen wärmeabsorbierenden Teil, der Wärme bei Erregung absorbiert. Der wärmeabsorbierende Teil absorbiert Wärme von dem Teil der Anzahl von Batteriegruppen über ein Wärmemedium. Der wärmeabgebende Teil gibt Wärme an den anderen Teil der Anzahl von Batteriegruppen über ein Wärmemedium ab.
Wie oben kann durch Verwendung des thermoelektrischen Elements mit dem wärmeabgebenden Teil und dem wärmeabsorbierenden Teil als wärmeübertragende Einrichtung die Wärme eines Teils der Batteriegruppen absorbiert werden und die absorbierte Wärme kann auf eine andere Batteriegruppe übertragen werden. Durch die Regulierung der Menge an absorbierter Wärme durch den wärmeabsorbierenden Teil des thermoelektrischen Elements und der Menge an Wärme, die von dem wärmeabgebenden Teil des thermoelektrischen Elements abgegeben wird, kann die Menge an Wärme gesteuert werden, die von einem Teil der Batteriegruppen auf eine andere Batteriegruppe übertragen wird.
Schließlich kann die Einrichtung zur Wärmeübertragung an oder in einem Wärmemediumkreis angeordnet werden, durch den ein Wärmemedium fließt. Die Einrichtung zur Wärmeübertragung kann eine Einrichtung zum Schalten eines Strömungsdurchgangs umfassen, um einen Strömungsdurchgang für das Wärmemedium in dem Wärmemediumkreis ein- oder auszuschalten. Die Einrichtung zum Schalten des Strömungsdurchgangs kann so gestaltet werden, dass sie in der Lage ist, in den Strömungsdurchgang für das Wärmemedium zum Führen des Wärmemediums, das die Wärme des Teils der Anzahl von Batteriegruppen absorbiert, in den anderen Teil der Anzahl von Batteriegruppen zu schalten bzw. umzuschalten.
Dementsprechend kann die Wärme eines Teils der Batteriegruppen auf eine andere Batteriegruppe über ein Wärmemedium übertragen werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obige und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung.
1 ist ein Diagramm zur Darstellung der gesamten Konfiguration einer Vorrichtung zur Temperaturregulierung in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform,
2 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Modus einer elektrischen Verbindung der Batteriegruppen in einer Batteriepackung,
3 ist ein Zeitdiagramm zur Darstellung eines Prozesses der Wärmeübertragung zwischen Modulen der ersten Ausführungsform,
4 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Schutztemperaturbereichs von jedem Modul,
5 ist ein Diagramm zur Darstellung der Strömung eines Wärmemediums zur Zeit des Aufwärmens eines ersten Moduls der ersten Ausführungsform,
6 ist ein Diagramm zur Darstellung der Strömung des Wärmemediums zur Zeit des Aufwärmens eines zweiten Moduls der ersten Ausführungsform,
7 ist ein Diagramm zur Darstellung der Strömung des Wärmemediums zur Zeit des ersten Aufwärmens eines dritten Moduls der ersten Ausführungsform,
8 ist ein Diagramm zur Darstellung der Strömung des Wärmemediums zur Zeit des zweiten Aufwärmens des dritten Moduls der ersten Ausführungsform,
9 ist ein Diagramm zur Darstellung der Strömung des Wärmemediums zur Zeit des Abkühlens des dritten Moduls der ersten Ausführungsform,
10 ist ein Diagramm zur Darstellung der gesamten Konfiguration einer Vorrichtung zur Temperaturregulierung in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform,
11 ist ein Diagramm zur Darstellung der Strömung eines Wärmemediums zur Zeit des Aufwärmens eines ersten Moduls der zweiten Ausführungsform,
12 ist ein Diagramm zur Darstellung der Strömung des Wärmemediums zur Zeit des Aufwärmens eines zweiten Moduls der zweiten Ausführungsform,
13 ist ein Diagramm zur Darstellung der Strömung des Wärmemediums zur Zeit des ersten Aufwärmens eines dritten Moduls der zweiten Ausführungsform,
14 ist ein Diagramm zur Darstellung der Strömung des Wärmemediums zur Zeit des zweiten Aufwärmens des dritten Moduls der zweiten Ausführungsform,
15 ist ein Diagramm zur Darstellung der Strömung des Wärmemediums zur Zeit des Abkühlens des dritten Moduls der zweiten Ausführungsform,
16 ist ein Diagramm zur Darstellung der gesamten Konfiguration einer Vorrichtung zur Regulierung der Temperatur in Übereinstimmung mit einer dritten Ausführungsform,
17 ist ein Diagramm zur Darstellung der Strömung eines Wärmemediums zur Zeit des Aufwärmens eines ersten Moduls der dritten Ausführungsform,
18 ist ein Diagramm zur Darstellung der Strömung des Wärmemediums zur Zeit des Aufwärmens eines zweiten Moduls der dritten Ausführungsform,
19 ist ein Diagramm zur Darstellung der Strömung des Wärmemediums zur Zeit des Aufwärmens eines dritten Moduls der dritten Ausführungsform,
20 ist ein Diagramm zur Darstellung der Strömung des Wärmemediums zur Zeit des Abkühlens des dritten Moduls der dritten Ausführungsform,
21 ist ein Diagramm zur Darstellung der gesamten Konfiguration einer Vorrichtung zur Regulierung der Temperatur in Übereinstimmung mit einer vierten Ausführungsform,
22 ist eine Zeittafel zur Darstellung des Prozesses der Wärmeübertragung zwischen Modulen der vierten Ausführungsform,
23 ist ein Diagramm zur Darstellung der Strömung eines Wärmemediums und so weiter zur Zeit des Aufwärmens eines ersten Moduls der vierten Ausführungsform,
24 ist ein Diagramm zur Darstellung der Strömung des Wärmemediums und so weiter zur Zeit des Aufwärmens eines zweiten Moduls der vierten Ausführungsform,
25 ist ein Diagramm zur Darstellung der Strömung des Wärmemediums und so weiter zur Zeit des Abkühlens des zweiten Moduls der vierten Ausführungsform,
26 ist ein Diagramm zur Darstellung der Strömung des Wärmemediums und so weiter zur Zeit des Abkühlens des zweiten Moduls der vierten Ausführungsform,
27 ist ein Diagramm zur Darstellung der Strömung des Wärmemediums und so weiter zur Zeit des Abkühlens der Module der vierten Ausführungsform,
28 ist ein Diagramm zur Darstellung der gesamten Konfiguration einer Vorrichtung zur Regulierung der Temperatur in Übereinstimmung mit einer fünften Ausführungsform,
29 ist ein Diagramm zur Darstellung der Strömung eines Wärmemediums und so weiter zur Zeit des Aufwärmens eines ersten Moduls der ersten Ausführungsform,
30 ist ein Diagramm zur Darstellung der Strömung eines Wärmemediums und so weiter zur Zeit des Aufwärmens eines zweiten Moduls der fünften Ausführungsform,
31 ist ein Diagramm zur Darstellung der Strömung eines Wärmemediums und so weiter zur Zeit des Abkühlens des zweiten Moduls der fünften Ausführungsform,
32 ist ein Diagramm zur Darstellung der Strömung eines Wärmemediums und so weiter zur Zeit des Aufwärmens des ersten Moduls der fünften Ausführungsform,
33 ist ein Diagramm zur Darstellung der gesamten Konfiguration einer Vorrichtung zur Regulierung der Temperatur in Übereinstimmung mit einer sechsten Ausführungsform,
34 ist ein Diagramm zur Darstellung der Strömung eines Wärmemediums und so weiter zur Zeit des Aufwärmens eines ersten Moduls der sechsten Ausführungsform,
35 ist ein Diagramm zur Darstellung der Strömung des Wärmemediums und so weiter zum Zeitpunkt des Aufwärmens eines zweiten Moduls der sechsten Ausführungsform,
36 ist ein Diagramm zur Darstellung der Strömung des Wärmemediums und so weiter zur Zeit des Abkühlens des zweiten Moduls der sechsten Ausführungsform,
37 ist ein Diagramm zur Darstellung der Strömung des Wärmemediums und so weiter zur Zeit des Abkühlens der Module der sechsten Ausführungsform,
38 ist ein Diagramm zur Darstellung der Strömung des Wärmemediums und so weiter zur Zeit des Aufwärmens des zweiten Moduls aufgrund der Wärmeübertragung zwischen den Modulen in der sechsten Ausführungsform,
39 ist ein Diagramm zur Darstellung der Strömung des Wärmemediums und so weiter zur Zeit des Aufwärmens des ersten Moduls aufgrund der Wärmeübertragung zwischen den Modulen in der sechsten Ausführungsform,
40 ist ein Diagramm zur Darstellung der gesamten Konfiguration einer Vorrichtung zur Regulierung der Temperatur in Übereinstimmung mit einer siebten Ausführungsform, und
41 ist ein Diagramm zur Darstellung der gesamten Konfiguration einer Vorrichtung zur Regulierung der Temperatur in Übereinstimmung mit einer achten Ausführungsform.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die verschiedenen Ausführungsformen werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Für gleiche oder äquivalente Komponenten in den verschiedenen Ausführungsformen werden entsprechende Bezugszeichen in den Figuren verwendet.
(Erste Ausführungsform)
Eine erste Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 9 beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Vorrichtung 1 zur Regulierung der Temperatur nach der vorliegenden Erfindung auf eine Temperaturregulierungseinrichtung 1 angewendet, die die Temperatur einer Batteriepackung 100 reguliert, die in einem Fahrzeug angeordnet ist. Ein elektrisches Fahrzeug oder ein Hybridfahrzeug, das durch einen Elektromotor (nicht dargestellt) zum Fahren mit der Batteriepackung 100, die als Antriebsquelle dient, wird im Folgenden als Fahrzeug bezeichnet.
Wie in 1 dargestellt, umfasst die Vorrichtung 1 zur Regulierung der Temperatur nach der vorliegenden Ausführungsform einen Wärmemediumkreis 10 mit parallel geschalteten Modulen M1 bis M3 in der Batteriepackung 100, eine Hochtemperatur-Wärmequelle (z. B. ein Wärmeaustauschabschnitt, durch den Hochdruckkältemittel in einem Kältemittelkreis einer Klimaanlage für das Fahrzeuginnere strömt; einen Wärmeaustauschteil, durch den das Kühlmittel der Antriebsmaschine strömt) 2 und ein Außen-Wärmetauscher 3, der einen Wärmeaustausch zwischen der Außenluft und einem Wärmemedium durchführt. Wasser, Öl, Luft oder dergleichen kann als Wärmemedium verwendet werden.
Wie 2 dargestellt, erhält man die Batteriepackung 100 der vorliegenden Ausführungsform durch Parallelschaltung von drei ersten bis dritten Modulen M1 bis M3, von denen jedes durch eine Reihenschaltung von Batteriezellen 100a konfiguriert ist, und sie dient als Hochspannungs-Kraftversorgung, die eine vorbestimmte hohe Spannung erzeugt, die im Fahrzeug benötigt wird. Die Batteriezelle 100a, die die kleinste Einheit von jedem der Module M1 bis M3 ist, ist durch eine sekundäre Batterie ausgebildet (z. B. Lithium-Ionen-Batterie, Leihakkumulator), die geladen und entladen werden kann.
Die Batteriepackung 100 ist an einen Inverter (nicht dargestellt) über einen Verteiler 200 angeschlossen. Der Inverter wandelt einen von den Modulen M1 bis M3 der Batteriepackung 100 gelieferten Gleichstrom in einen Wechselstrom und liefert (entlädt) den umgewandelten Wechselstrom in verschiedene Arten von elektrischen Ladungen so, wie sie der Elektromotor zum Fahren benötigt. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Fahrzeugantriebsenergie umkehrbar umgewandelt in elektrische Energie über einen Motorgenerator oder den Inverter zur Zeit der Regeneration des Fahrzeugs. Die Module M1 bis M3 können mit der umkehrbar umgewandelten elektrischen Energie geladen werden.
Der Verteiler 200 enthält einen ersten bis einen dritten Schalter SW1 bis SW3, die an jeweiligen Leitungen zum Anschluss der Module M1 bis M3 und des Inverters angeordnet sind. Durch diese ersten bis dritten Schalter SW1 bis SW3 kann das Schalten zwischen ihren entsprechenden Modulen M1 bis M3 und dem Inverter erfolgen. Der erste Schalter SW1 wird zum Beispiel eingeschaltet, sodass das erste Modul M1 und der Inverter zusammen verbunden werden, um das erste Modul M1 in einen Zustand zu bringen, wobei durch dieses das Be- und Entladen stattfinden kann. Vorliegend werden die zweite und dritte Schalter SW2 und SW3 ausgeschaltet, sodass die zweite und dritte Module M2, M3 in einem Zustand sind, worin das Be- und Entladen nicht erfolgen kann. Die Schalter SW1 bis SW3 sind an eine Steuereinrichtung 60 angeschlossen, die darunter ausführlicher beschrieben wird und ihre Schaltungen werden anhand eines Ausgangssignals von der Steuereinrichtung 60 geregelt.
Batterietemperatursensoren (Batterietemperaturerfassungseinrichtungen) 601a bis 601c, die Batterietemperaturen erfassen, Spannungssensoren 602a bis 602c, die Spannungen der Module M1 bis M3 und so weiter erfassen, sind für die Module M1 bis M3 der Batteriepackung 100 angeordnet. Diese Sensoren 601a bis 601c und 602a bis 602c sind an die Steuereinrichtung 60 angeschlossen, die darunter beschrieben werden, um Erfassungssignale (Erfassungswerte) zur Steuereinrichtung 60 auszugeben.
Unter Bezugnahme auf 1 sind Wärmemediumkanäle (nicht gezeigt), durch die ein Wärmemedium fliesst, innerhalb der Module M1 bis M3 der Batteriepackung 100 ausgeführt. Wärme wird zwischen den Modulen M1 bis M3 und dem Wärmemedium über die Wärmemediumdurchgänge ausgetauscht.
Am Wärmemediumkreislauf 10 an beiden Endseiten der Module M1 bis M3 (an einer Endseite in einer Stapelrichtung der Batteriezellen 100a) sind die erste bis dritte Wärmemediumpumpen (Druckfördereinrichtung für das Wärmemedium) 11a bis 11c angeordnet, wodurch die Druckförderung des Wärmemediums in die innerhalb der Module M1 bis M3 gebildeten Wärmemediumdurchgänge erfolgt.
Jede der Wärmemediumpumpen 11a bis 11c ist eine elektrisch betätigte Pumpe, die aus einem Druckfördermechanismus und einem Elektromotor besteht, der den Druckfördermechanismus antreibt. Betriebe des Elektromotors der Wärmemediumpumpen 11a bis 11c werden durch Steuersignale aus der Steuereinrichtung 60 geregelt.
Die erste bis dritte Öffnungs- und Schliessventile 12a bis 12c zur Steuerung der Zuflüsse der Wärmemedien in die innerhalb der Module M1 bis M3 gebildeten Wärmemediumdurchgänge sind am Wärmemediumkreislauf 10 an der anderen Endseite der Module M1 bis M3 (an der anderen Endseite in Stapelrichtung der Batteriezellen 100a) angeordnet. Jedes der Öffnungs- und Dosierventile 12a bis 12c ist ein elektromagnetisches Ventil, dessen Öffnungs- und Dosierbetrieb vom von der Steuereinrichtung 60 ausgegebenen Steuersignal (von der Steuerspannung) gesteuert wird.
Strömungsdurchgänge für das Wärmemedium im Wärmemediumkreislauf 10 können durch das Öffnen und Schliessen der ersten bis dritten Öffnungs- und Dosierventile 12a bis 12c geschaltet werden. Zum Beispiel mit dem ersten Öffnungs- und Schliessventil 12a in geöffneten Zustand und den zweiten und dritten Öffnungs- und Schliessventilen 12b, 12c in geschlossenem Zustand können sie in den Strömungsdurchgang für das Wärmemedium geschaltet werden, durch den das Wärmemedium in den innerhalb des ersten Moduls M1 gebildeten Wärmemediumdurchgang fliesst. Dementsprechend dienen die Öffnungs- und Schliessventile 12a bis 12c der vorliegenden Ausführungsform als eine Einrichtung zum Schalten eines Strömungsdurchgangs, der den Strömungsdurchgang für das Wärmemedium im Wärmemediumkreislauf 10 schaltet.
Ein Schaltventil für den Strömungsdurchgang 13 zum Schalten des Strömungsdurchgangs für das Wärmemedium in den Wärmemediumkreislauf 10 ist zwischen der Hochtemperatur-Wärmequelle 2 und dem Aussenwärmetauscher 3 in den Wärmemediumkreislauf 10 angeordnet. Der Betrieb des Schaltventils 13 für den Strömungsdurchgang wird vom von der Steuereinrichtung ausgegebenen Steuersignal (von der Steuerspannung) gesteuert.
Dieses Schaltventil für den Strömungsdurchgang 13 ist als ein elektromagnetisches Ventil ausgeführt, mit der Funktion eines Öffnungs- und Schliessventils, das das Wärmemedium in die Hochtemperatur-Wärmequelle 2 oder den Aussenwärmetauscher 3 nicht fliessen lässt, zusätzlich zu einer Funktion eines Dreiwegeventils, das zwischen einem Strömungsdurchgang, durch den das Wärmemedium in die Hochtemperatur-Wärmequelle 2-Seite fliesst, und einem Strömungsdurchgang, durch den das Wärmemedium in die Aussenwärmetauscher 3-Seite fliesst, schaltet. Mit anderen Worten schaltet das Schaltventil 13 für den Strömungsdurchgang den Wärmemediumkreislauf 10 zwischen dem Strömungsdurchgang für das Wärmemedium, durch den das von den Wärmemediumpumpen 11a bis 11c gespeiste Wärmemedium in die Hochtemperatur-Wärmequelle 2 fliesst, dem Strömungsdurchgang für das Wärmemedium, durch den das Wärmemedium in den Aussenwärmetauscher 3 fliesst, und dem Strömungsdurchgang für das Wärmemedium, durch den das Wärmemedium in die Hochtemperatur-Wärmequelle 2 oder den Aussenwärmetauscher 3 nicht fliesst.
Dementsprechend dient das Schaltventil 13 für den Strömungsdurchgang der vorliegenden Ausführungsform als die Einrichtung zum Schalten eines Strömungsdurchgangs zum Schalten des Strömungsdurchgangs für das Wärmemedium in den Wärmemediumkreislauf 10, ähnlich den Öffnungs- und Schliessventilen 12a bis 12c. Das Schaltventil 13 für den Strömungsdurchgang kann aus zwei elektromagnetischen Ventilen eines Dreiwegeventils und eines Öffnungs- und Schliessventils bestehen.
Die einen elektrischen Steuerteil bildende Steuereinrichtung 60 der vorliegenden Ausführungsform wird hierunter beschrieben. Die Steuereinrichtung 60 besteht aus einem weitbekannten Microrechner umfassend eine CPU, ROM und RAM und seinem Peripheriestromkreise in dieser Steuereinrichtung 60. Ein Steuerprogram zum Steuern des Be- und Entladens und zur Temperaturregelsteuerung der die Batteriepackung 100 bildenden Module M1 bis M3 ist in einer Speichereinrichtung wie dem ROM gespeichert. Die Steuereinrichtung 60 ist eine Steuerungseinrichtung zur Ausführung von verschiedenen Typen Betrieben und Behandlungen auf der Basis des Steuerprogramms.
Verschiedene Typen von Sensoren wie die Batterietemperatursensoren 601a bis 601c, und die Spannungssensoren 602a bis 602c, die oben beschrieben wurden, sind an eine Eingangsseite der Steuereinrichtung 60 angeschlossen. Die Ausgangssignale von verschiedenen Typen von Sensoren werden in die Steuereinrichtung 60 eingegeben.
Verschiedene Typen von Steuerungsausrüstungen wie die erste bis dritte Ventile SW1 bis SW3, die Wärmemediumpumpen 11a bis 11c, die Öffnungs- und Schliessventile 12a bis 12c, und das Schaltventil 13 für den Strömungsdurchgang, die oben beschrieben wurden, sind an eine Ausgangsseite der Steuereinrichtung 60 angeschlossen. Die Steuereinrichtung 60 gibt ein vorbestimmtes Ausgangssignal an verschiedene Typen von Steuerungsausrüstungen aus.
Eine Steuerungseinrichtung, die verschiedene Typen von Steuerungsausrüstungen steuert, ist mit der Steuereinrichtung 60 einteilig konfiguriert, um diese zu steuern. In der vorliegenden Ausführungsform dient eine Konfiguration (Hardware und Software) der Steuereinrichtung zum Steuern der Betriebe von Steuerausrüstungen als eine Steuereinrichtung für die Steuerausrüstungen.
Zum Beispiel bildet eine Konfiguration der Steuereinrichtung 60 zum Steuern der Betriebe der Elektromotoren der Wärmemediumpumpen 11a bis 11c eine Steuereinrichtung zur Druckförderung des Wärmemediums. Eine Konfiguration der Steuereinrichtung 60, zur Steuerung der Betriebe der ersten bis dritten Öffnungs- und Schliessventile 12a bis 12c und dem Schaltventil 13 für den Strömungsdurchgangbildet eine Steuereinrichtung zum Schalten des Strömungsdurchgangs.
Eine Konfiguration der Steuereinrichtung 60, die die Betriebe der ersten bis dritten Schalter SW1 bis SW3 steuert, bildet eine Steuereinrichtung zum Be- und Entladen. Eine Konfiguration der Steuereinrichtung 60 zur Ermittlung der Module M1 bis M3, durch die das Be- und Entladen erfolgt, bildet eine Einrichtung zur Ermittlung der Batteriebenutzung 60a.
Ein konkretes Beispiel des durch die Steuereinrichtung 60 der vorliegenden Ausführungsform ausgeführten Prüfungsverfahrens wird unter Bezugnahme auf ein in 3 dargestelltes Ablaufdiagramm hierunter beschrieben. Ein Diagramm (a) in 3 verdeutlicht die Temperaturveränderungen der Module M1 bis M3. Ein Diagramm (b) in 3 verdeutlicht die Veränderungen der Mengen an gespeicherter Elektrizität in den Modulen M1 bis M3. Durchgezogene Linien in Fig. bezeichnen die Veränderungen der Temperatur und der Menge an gespeicherter Elektrizität des ersten Moduls M1. Abwechselnd lange und kurze gestrichelte Linien in 3 bezeichnen die Veränderungen der Temperatur und der Menge an gespeicherter Elektrizität des zweiten Moduls M2. Abwechselnd lange und zwei kurze gestrichelte Linien in 3 bezeichnen die Veränderungen der Temperatur und der Menge an gespeicherter Elektrizität des dritten Moduls M3.
In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Prüfungsverfahren zum Entladungs- und Temperatursteuerung der Module M1 bis M3 hierunter beschrieben, im Falle wie, die Fahrzeugfahrt in einem Zustand anfängt, wo die Menge an gespeicherter Elektrizität SOC in jedem der Module M1 bis M3 eine obere Grenzmenge ist und die Batterietemperature kleiner ist als eine Untergrenzwerttemperatur wie im Winter. Durch die Steuereinrichtung 60 der vorliegenden Ausführungsform werden die Module einen elektrischen Strom in einer vorbestimmten Reihenfolge des ersten Moduls M1 => des zweiten Moduls M2 => des dritten Moduls M3 ausgeben.
Wenn ein Zündschalter des Fahrzeugs eingeschaltet ist, die Steuereinrichtung 60 das Beladen der Erfassungssignale anhand verschiedener Typen von Sensoren wiederholt, die Erfassung von Betriebszuständen (Ausgangssignalen) von verschiedenen Typen von Steuerungsausrüstungen gemäss dem Erfassungssignal oder ähnlichem, sowohl als von Signalausgängen in verschiedene Typen von Steuerungsausrüstungen mit jeder vorbestimmten Steuerperiode t.
Wenn spezifisch ein Zündschalter des Fahrzeugs eingeschaltet ist, als Erwärmungsvorgang vor der Fahrt, wird die Erwärmung des ersten zu verwendenden Moduls M1 (Entladung) gestartet (Zeit tO).
In diesem Erwärmungsvorgang vor der Fahrt (Erwärmungsvorgang des ersten Moduls M1) wird das erste Öffnungs- und Schliessventil 12A im Wärmemediumkreislauf 10 geöffnet, und werden die zweite und dritte Öffnungs- und Schliessventile 12b, 12c geschlossen. Zusätzlich wird die Steuereinrichtung 60 in den Strömungsdurchgang für das Wärmemedium geschaltet, durch den das Wärmemedium nach der Hochtemperatur-Wärmequelle 2-Seite durch das Schaltventil 13 für den Strömungsdurchgang fliesst.
Dann bestimmt die Steuereinrichtung 60 die Betriebszustände von verschiedenen Typen von Steuervorrichtungen. Zum Beispiel wird das in den Elektromotor der ersten Wärmemediumpumpen 11a ausgegebene Steuersignal (Drehgeschwindigkeit) ermittelt, sodass die Batterietemperatur des ersten Moduls M1 in einem vorbestimmten Schutztemperaturbereich liegt.
Wie gezeigt in den Batterietemperaturmerkmalen in 4 liegt der Schutztemperaturbereich in einem Bereich, der gleich oder höher ist als eine untere Grenzschutztemperatur, die zur Begrenzung der Ausgangsreduzierungen der Module M1 bis M3 der Batteriepackung 100 und so weiter gesetzt wird, und der gleich oder kleiner ist als eine obere Grenzschutztemperatur, der zur Begrenzung der Beschädigung der Module M1 bis M3 und so weiter gesetzt wird.
Die in die Elektromotoren der zweiten und dritten Wärmemediumpumpen 11b, 11c ausgegebenen Steuersignale werden ermittelt, um die Betriebe der zweiten und dritten Wärmemediumpumpen 11b, 11c anzuhalten (die Drehgeschwindigkeit ist als Null ermittelt).
Wenn die wie oben ermittelten Ausgangssignale von der Steuereinrichtung 60 in verschiedene Typen von Steuerungsausrüstungen ausgegeben werden, im Erwärmungsvorgang vor der Fahrt, wie durch schwarze Pfeile in 5 angezeigt, zirkuliert das von der ersten Wärmemediumpumpe 11a druckgespeiste Wärmemedium um den Wärmemediumkreislauf 10 herum, in dieser Reihenfolge: vom ersten Modul M1 => durch die Hochtemperatur-Wärmequelle 2 => die erste Wärmemediumpumpe 11a.
In mehr spezifischer Weise nimmt das Wärmemedium die Wärme der Hochtemperatur-Wärmequelle 2 auf, beim Übergang durch die Hochtemperatur-Wärmequelle 2, und dann steigt seine Temperatur an. Nach diesem Prozess, als das Wärmemedium, dessen Temperatur erhöht wird, durch den Wärmemediumdurchgang des ersten Moduls M1 strömt, wird die Wärme des Wärmemediums ins erste Modul M1 abgegeben.
Wie oben, im Erwärmungsvorgang vor der Fahrt des Fahrzeugs kann die Erwärmung des ersten Moduls M1 dadurch erfolgen, dass die Temperatur des ersten Moduls M1 anhand der Wärme der Hochtemperatur-Wärmequelle 2 erhöht wird.
Dann, als die Batterietemperatur des ersten Moduls M1 bis auf die untere Grenzschutztemperatur oder mehr erhöht wird (siehe Zeit t1 in 3), schaltet die Steuereinrichtung 60 den ersten Schalter SW1 ein, wobei die zweite und dritte Schalter SW2 und 3 des Verteilers 200 ausgeschaltet werden. Dementsprechend wird der Elektromotor zur Fahrt anhand der elektrischen im ersten Modul M1 angestauten Energie angetrieben. So wird die Fahrt anhand des ersten Moduls M1 gestartet. Beim Einsatz (Entladung) des ersten Moduls M1 wird dieses selbst erhitzt, sodass der Erwärmungsvorgang des ersten Moduls M1 (Wärmeübertragung von der Hochtemperatur-Wärmequelle 2 zum Modul M1) angehalten wird.
Die Bewegung des Fahrzeugs durch das erste Modul M1 wird fortgesetzt, und als die Menge an gespeicherter Elektrizität im ersten Modul M1 kleiner wird als ein vorbestimmter Referenzbetrag (siehe Zeit t2 in 3), wird die Erwärmung des zweiten anschliessend zu verwendenten Moduls M2 (Entladung) gestartet. Der Referenzbetrag wird so ermittelt, dass die Zeit zur Erhöhung der Temperatur des zweiten Moduls M2 bis zur unteren Grenzschutztemperatur oder mehr durch den Erwärmungsvorgang kleiner ist als eine Zeit zur Erreichung eines unteren Grenzbetrags für das erste Modul M1.
Das erste Modul M1, das im Gebrauch momentan ist (zur Entladung von Elektrizität) wird an einer verhältnismässig höhen Temperatur (an der Obergrenzschutztemperatur oder weniger) beibehalten, da vor der Fahrt des Fahrzeugs und seiner Selbsterhitzung während der Entladung seine Temperatur im Erwärmungsvorgang steigt. Dementsprechend erfolgt in der vorliegenden Ausführungsform die Erwärmung des zweiten Moduls M2 durch wirksamen Einsatz der Wärme des momentan benutzten ersten Moduls M1.
In diesem Erwärmungsvorgang des zweiten Moduls M2 werden die erste und zweite Öffnungs- und Schliessventile 12a, 12b des Wärmemediumkreislaufs 10 geöffnet, und werden das dritte Öffnungs- und Schliessventil 12c geschlossen. Zusätzlich wird das Schaltventil 13 für den Strömungsdurchgang in den Strömungsdurchgang für das Wärmemedium geschaltet, durch den das Wärmemedium in die Hochtemperatur-Wärmequelle 2 oder den Aussenwärmetauscher 3 nicht fliesst. Dann erfolgt die Betätigung der ersten Wärmemediumpumpe 11a, wobei die Betriebe der zweiten und dritten Wärmemediumpumpen 11b, 11c angehalten werden.
Als Ergebnis zirkuliert in diesem Erwärmungsvorgang des zweiten Moduls M2, wie durch schwarze Pfeile in 6 angezeigt, das von der ersten Wärmemediumpumpe 11a druckgespeiste Wärmemedium um den Wärmemediumkreislauf 10 herum in dieser Reihenfolge, vom ersten Modul M1 => durch das zweite Modul M2 => zur ersten Wärmemediumpumpe 11a. Also fliesst das Wärmemedium, das zur Absorbierung der Wärme des ersten Moduls M1 durch den Wärmemediumdurchgang des ersten Moduls M1 geströmt ist, durch den Wärmemediumdurchgang des ersten Moduls M2, und wird die Wärme des Wärmemediums ins zweite Modul M2 abgegeben.
Wie oben wird im Erwärmungsvorgang des zweiten Moduls M2 die Wärme des ersten Moduls M1 an das zweite Modul M2 übertragen, sodass die Erwärmung des zweiten Moduls M2 erfolgen kann. Bei der Erwärmung des zweiten Moduls M2 wird das erste Modul M1 abgekühlt. Deshalb kann der obige Erwärmungsvorgang des zweiten Moduls M2 als ein Abkühlvorgang des ersten Moduls M1 betrachtet werden.
Wenn dann die Menge an gespeicherter Elektrizität im ersten Modul M1 einem vorbestimmten unteren Referenzbetrag nahe kommt (siehe Zeit t3 in 3), wird die Leistungsquelle für das sich bewegende Fahrzeug vom ersten Modul M1 ins zweite Modul M2 geschaltet. Spezifisch wird der erste Schalter SW1 des Verteilers 200 von EIN auf AUS geschaltet, und der zweite Schalter SW2 von AUS auf EIN geschaltet. Dementsprechend wird der Elektromotor zur Fahrt anhand der elektrischen im zweiten Modul M2 angestauten Energie angetrieben. So wird die Fahrt anhand des zweiten Moduls M2 gestartet. Beim Einsatz (Entladung) des zweiten Moduls M2 wird dieses selbst erhitzt, sodass der Erwärmungsvorgang des zweiten Moduls M2 (Wärmeübertragung vom ersten Modul M1 zum zweiten Modul M2) angehalten wird.
Wenn die Batterietemperatur (verbleibende Wärme) des Moduls M1, das die Entladung zu Ende geführt hat und schon benutzt worden ist, kleiner ist als die Batterietemperatur des dritten Moduls M3, das nach dem zweiten Modul M2 anschliessend zu verwenden ist, wird die erste Erwärmung des dritten Moduls M3 durch den wirksamen Einsatz der Wärme des ersten benutzten Moduls M1 ausgeführt.
In diesem ersten Erwärmungsvorgang des dritten Moduls M3 werden die erste und dritte Öffnungs- und Schliessventile 12a, 12c des Wärmemediumkreislaufs 10 geöffnet, und das zweite Öffnungs- und Schliessventil 12b geschlossen. Zusätzlich wird das Schaltventil 13 für den Strömungsdurchgang in den Strömungsdurchgang für das Wärmemedium geschaltet, durch den das Wärmemedium in die Hochtemperatur-Wärmequelle 2 oder den Aussenwärmetauscher 3 nicht fliesst. Dann erfolgt die Betätigung der ersten Wärmemediumpumpe 11a, wobei die Betriebe der zweiten und dritten Wärmemediumpumpen 11b, 11c angehalten werden.
Als Ergebnis zirkuliert im ersten Erwärmungsvorgang des dritten Moduls M3, wie durch schwarze Pfeile in 7 angezeigt, das von der ersten Wärmemediumpumpe 11a druckgespeiste Wärmemedium um den Wärmemediumkreislauf 10 herum in dieser Reihenfolge, vom ersten Modul M1 => durch das dritte Modul M3 => zur ersten Wärmemediumpumpe 11a. Das Wärmemedium also, das durch den Wärmemediumdurchgang des ersten Moduls M1 geströmt ist, um die Wärme des ersten Moduls M1 zu absorbieren, fliesst durch den Wärmemediumdurchgang des dritten Moduls M3, und die Wärme des Wärmemediums wird ins dritte Modul M3 abgegeben.
Wie oben im ersten Erwärmungsvorgang des dritten Moduls M3 wird die Wärme des benutzten ersten Moduls 1 an das dritte anschliessend zu verwendende Modul M3 übertragen. Dementsprechend kann die erste Erwärmung des dritten Moduls M3 erfolgen. Gleichzeitig mit der ersten Erwärmung des dritten Moduls M3 kann das erste Modul M1 abgekühlt werden.
Die Bewegung des Fahrzeugs durch das zweite Modul M2 wird fortgesetzt, und als die Menge an gespeicherter Elektrizität im zweiten Modul M2 kleiner wird als ein vorbestimmter Referenzbetrag (nicht gezeigt), wird die zweite Erwärmung des dritten anschliessend zu verwendenten Moduls M3 (Entladung) gestartet.
Im zweiten Erwärmungsvorgang des dritten Moduls M3 werden die zweite und dritte Öffnungs- und Schliessventile 12b, 12c des Wärmemediumkreislaufs 10 geöffnet, und werden das erste Öffnungs- und Schliessventil 12a geschlossen. Zusätzlich wird das Schaltventil 13 für den Strömungsdurchgang in den Strömungsdurchgang für das Wärmemedium geschaltet, durch den das Wärmemedium in die Hochtemperatur-Wärmequelle 2 oder den Aussenwärmetauscher 3 nicht fliesst. Dann erfolgt die Betätigung der zweiten Wärmemediumpumpe 11b, wobei die Betriebe der ersten und dritten Wärmemediumpumpen 11a, 11c angehalten werden.
Als Ergebnis zirkuliert im zweiten Erwärmungsvorgang des dritten Moduls M3, wie durch schwarze Pfeile in 8 angezeigt, das von der zweiten Wärmemediumpumpe 11b druckgespeiste Wärmemedium um den Wärmemediumkreislauf 10 herum in dieser Reihenfolge, vom zweiten Modul 2 => in das dritte Modul M3 => in die zweite Wärmemediumpumpe 11b.
Wie oben, im zweiten Erwärmungsvorgang des dritten Moduls M3 wird die Wärme des laufend benutzten zweiten Moduls M2 an das dritte Modul M3 übertragen. Dementsprechend kann die Erwärmung des dritten Moduls M3 erfolgen und kann das zweite Modul M2 abgekühlt.
Wenn dann die Menge an gespeicherter Elektrizität im zweiten Modul M2 einem vorbestimmten unteren Referenzbetrag nahe kommt (nicht gezeigt), wird die Leistungsquelle für das sich bewegende Fahrzeug vom zweiten Modul M2 ins dritte Modul M3 geschaltet. Spezifisch wird der zweite Schalter SW2 von EIN auf AUS geschaltet, wobei der erste Schalter SW1 Verteilers 200 ausgeschaltet wird. Hinzu kommt, dass der dritte Schalter SW3 von AUS auf EIN geschaltet wird. Dementsprechend wird der Elektromotor zur Fahrt anhand der elektrischen im dritten Modul M3 angestauten Energie angetrieben. So wird die Fahrt anhand des dritten Moduls M3 gestartet. Wenn nach diesem Vorgang die Bewegung durch das dritte Modul M3 zu Ende gekommen ist, wird die Abkühlung des dritten Moduls M3 angelassen.
Im Abkühlvorgang des dritten Moduls M3 wird das dritte Öffnungs- und Schliessventil 12c im Wärmemediumkreislauf 10 geöffnet, und die erste und zweite Öffnungs- und Schliessventile 12a, 12b geschlossen. Zusätzlich wird das Schaltventil 13 für den Strömungsdurchgang in den Strömungsdurchgang für das Wärmemedium geschaltet, durch den das Wärmemedium in Richtung des Aussenwärmetauschers 3 fliesst. Dann erfolgt die Betätigung der dritten Wärmemediumpumpe 11c, wobei die Betriebe der ersten und zweiten Wärmemediumpumpen 11a, 11b angehalten werden.
Als Ergebnis zirkuliert im dritten Erwärmungsvorgang des dritten Moduls M3, wie durch schwarze Pfeile in 9 angezeigt, das durch die dritte Wärmemediumpumpe 11c druckgespeiste Wärmemedium um den Wärmemediumkreislauf 10 herum in dieser Reihenfolge, vom dritten Modul M3 => in den Aussenwärmetauscher 3 => in die dritte Wärmemediumpumpe 11c.
Wie oben, im Abkühlvorgang des dritten Moduls M3 wird die Wärme des benutzten dritten Moduls M3 nach der Aussenluft durch den Aussenwärmetauscher 3 abgegeben, sodass die Abkühlung des dritten Moduls M3 erfolgen kann.
In der Temperaturregulierungsvorrichtung 1 der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann durch die Steuerung der Betriebe der ersten bis dritten Wärmemediumpumpen 11a bis 11c, die erste bis dritte Öffnungs- und Schliessventile 12a bis 12c und das Schaltventil 13 für den Strömungsdurchgang, durch wirksamen Einsatz der Wärme eines Teils der Module M1 bis M3 die Regulierung der Temperatur eines anderen Teils der Module erfolgen. Dementsprechend kann die Regulierung der Temperaturen der Module M1 bis M3 in der Batteriepackung 100 zusammen mit einem zunehmenden Betrag der Energie wirksam erfolgen, die von der Aussenwelt begrenzt wird.
In der vorliegenden Ausführungsform wird aus den Modulen M1 bis M3 die Wärme des benutzten Moduls oder des bereits verwendeten Moduls an das anschliessend zu verwendenten Modul übertragen. Dementsprechend kann die Wärme des benutzten Moduls oder des bereits verwendeten Moduls wirksam benutzt werden.
Die erste bis dritte Wärmemediumpumpen 11a bis 11c, die erste bis dritte Öffnungs- und Schliessventile 12a bis 12c und das Schaltventil 13 für den Strömungsdurchgang der vorliegenden Ausführungsform bilden eine Wärmeübertragungseinrichtung, die die Wärme eines Teils der Module M1 bis M3 an einen anderen Teil der Module überträgt.
(Zweite Ausführungsform)
Eine zweite Ausführungsform wird hierunter unter Bezugnahme der 10 bis 15 beschrieben.
Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform derart, dass eine Wärmemediumpumpe 11 in einem Wärmemediumkreislauf 10 angeordnet ist und ein Wärmemedium in Wärmemediumdurchgänge der Module M1 bis M3 anhand der einen Wärmemediumpumpe 11 fliesst. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Erklärung mit der Beschreibung eines Teils gegeben, der ähnlich oder gleichwertig der ersten Ausführungsform ist und weggelassen oder vereinfacht worden ist.
Wie in 10 angezeigt enthält eine Temperaturregulierungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform vier bis sechs Öffnungs- und Schliessventile 12d bis 12f an Stellungen, wo die erste bis dritte Wärmemediumpumpen 11a bis 11c im Wärmemediumkreislauf 10 angebracht sind. Grundsätzliche Konfigurationen der vierten bis sechsten Öffnungs- und Schliessventile 12d bis 12f sind ähnlich den ersten bis dritten Öffnungs- und Schliessventilen 12a bis 12c, die in der ersten Ausführungsform beschrieben sind.
Die Wärmemediumpumpe 11, die das Wärmemedium druckspeist, ist an einem Zweigdurchgang 10a des Wärmemediumkreislaufs 10 vorhanden, wo ein Fluss des Wärmemediums zweigt. Diese Wärmemediumpumpe 11 ist zwischen Verbindungsstellen des Zweigdurchgangs 10a mit den vierten bis sechsten Öffnungs- und Schliessventilen 12d bis 12f, und einer Verbindungsstelle des Zweigdurchgangs 10a mit einer Hochtemperatur-Wärmequelle 2 und einem Aussenwärmetauscher 3 angebracht.
Ein siebtes Öffnungs- und Schliessventil 12g ist an einem Zusammenflussdurchgang 10b des Wärmemediumkreislaufs 10 vorhanden, wo die Wärmemedien zusammenfliessen. Dieses siebte Öffnungs- und Schliessventil 12g ist zwischen Verbindungsstellen des Zusammenflussdurchgangs 10b mit den Modulen M1 bis M3 und einem Schaltventil 13 für den Strömungsdurchgang angeordnet.
Erster bis dritter Nebendurchgänge 10c bis 10e sind zur Änderung von Strömungsdurchgängen für das Wärmemedium von mindestens zwei Modulen der Modulen M1 bis M3 im Wärmemediumkreislauf 10 angeordnet. Zusätzlich sind achtes bis zehntes Öffnungs- und Schliessventile 12h bis 12j zum Öffnen oder Schliessen der Nebendurchgänge 10c bis 10e jeweils für die Nebendurchgänge 10c bis 10e angebracht.
Spezifisch verbindet der erste Nebendurchgang 10c eine Stelle zwischen dem vierten Öffnungs- und Schliessventil 12d und dem ersten Modul M1, und einer Stelle zwischen dem siebten Öffnungs- und Schliessventil 12g und dem Schaltventil 13 für den Strömungsdurchgang miteinander. Der zweite Nebendurchgang 10d verbindet eine Stelle zwischen dem fünften Öffnungs- und Schliessventil 12e und dem zweiten Modul M2, und einer Stelle zwischen dem siebten Öffnungs- und Schliessventil 12g und dem Schaltventil 13 für den Strömungsdurchgang miteinander. Der dritte Nebendurchgang 10e verbindet eine Stelle zwischen dem sechsten Öffnungs- und Schliessventil 12f und dem dritten Modul M2, und einer Stelle zwischen dem siebten Öffnungs- und Schliessventil 12g und dem Schaltventil 13 für den Strömungsdurchgang miteinander
Jedes des vierten bis zehnten Öffnungs- und Schliessventile 12d bis 12j ist als ein elektromagnetisches Ventil ausgeführt, dessen Betrieb von einem Ausgangssignal aus einer Steuereinrichtung 60 gesteuert wird. Zusammen mit den Schaltventilen 13 für den Strömungsdurchgang funktionieren diese vierte bis zehnte Öffnungs- und Schliessventile 12d bis 12j als die Einrichtung zum Schalten eines Strömungsdurchgangs.
Ein Fluss des Wärmemediums im Wärmemediumkreislauf 10 zur Zeit der Erwärmungsvorgänge der ersten bis dritten Module M1 bis M3 im oben konfigurierten Wärmemediumkreislauf 10 und zur Zeit eines Abkühlvorgangs des dritten Moduls M3 wird hierunter unter Bezugnahme der 11 bis 15 beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Zeitablauf zur Ausführung der Erwärmung und der Abkühlung der Module M1 bis M3 ähnlich der ersten Ausführungsform.
(a) Erwärmung des ersten Moduls M1
Im Erwärmungsvorgang des ersten Moduls M1 werden das vierte Öffnungs- und Schliessventil 12d und das siebte Öffnungs- und Schliessventil 12g im Wärmemediumkreislauf 10 geöffnet; und die Öffnungs- und Schliessventile 12e, 12f, 12h bis 12j anders als die vierte und siebte Öffnungs- und Schliessventile 12d, 12g geschlossen. Zusätzlich wird das Schaltventil 13 für den Strömungsdurchgang in den Strömungsdurchgang für das Wärmemedium geschaltet, durch den das Wärmemedium nach der Hochtemperatur-Wärmequelle 2-Seite fliesst. Dann wird die Wärmemediumpumpe 11 betätigt.
Als Ergebnis, im Erwärmungsvorgang des ersten Moduls M1, wie durch schwarze Pfeile in 11 angezeigt, zirkuliert das von der Wärmemediumpumpe 11 druckgespeiste Wärmemedium um den Wärmemediumkreislauf 10 herum, in dieser Reihenfolge: vom ersten Modul M1 => durch die Hochtemperatur-Wärmequelle 2 => die erste Wärmemediumpumpe 11. In diesem Falle wird die Wärme der Hochtemperatur-Wärmequelle 2 zum ersten Modul M1 über das Wärmemedium abgegeben.
Wie oben, im Erwärmungsvorgang des ersten Moduls M1 wird die Wärme der Hochtemperatur-Wärmequelle 2 zum ersten Modul M1 übertragen, sodass die Erwärmung des ersten Moduls M1 erfolgen kann.
(b) Erwärmung des zweiten Moduls M2
Im Erwärmungsprozess des zweiten Moduls M2 werden das vierte Öffnungs- und Schliessventil 12d und das neunte Öffnungs- und Schliessventil 12i im Wärmemediumkreislauf 10 geöffnet; und die Öffnungs- und Schliessventile 12e bis 12h, 12j anders als die vierte und neunte Öffnungs- und Schliessventile 12d, 12i geschlossen. Zusätzlich wird das Schaltventil 13 für den Strömungsdurchgang in den Strömungsdurchgang für das Wärmemedium geschaltet, durch den das Wärmemedium nach der Hochtemperatur-Wärmequelle 2-Seite fliesst. In diesem Falle wird der Betrieb der Hochtemperatur-Wärmequelle 2 angehalten, sodass die Wärme der Hochtemperatur-Wärmequelle 2 zum Wärmemedium nicht übertragen wird. Dann wird die Wärmemediumpumpe 11 betätigt.
Als Ergebnis, im Erwärmungsvorgang des zweiten Moduls M2, wie durch Pfeile in 12 angezeigt, zirkuliert das von der Wärmemediumpumpe 11 druckgespeiste Wärmemedium um den Wärmemediumkreislauf 10 herum, in dieser Reihenfolge: vom ersten Modul M1 => ins zweite Modul M2 => durch die Hochtemperatur-Wärmequelle 2 => die erste Wärmemediumpumpe 11. In diesem Falle wird die Wärme des ersten Moduls M1 zum zweiten Modul M2 über das Wärmemedium abgegeben.
Wie oben, im Erwärmungsprozess des zweiten Moduls M2 wird die Wärme des ersten Moduls M1 zum zweiten Modul M2 übertragen, sodass die Erwärmung des zweiten Moduls M2 erfolgen kann. Gleichzeitig mit der Erwärmung des zweiten Moduls M2 kann das erste Modul M1 abgekühlt werden.
(c) Erste Erwärmung des dritten Moduls M3
Im ersten Erwärmungsvorgang des dritten Moduls M3 werden das vierte Öffnungs- und Schliessventil 12d und die neunte und zehnte Öffnungs- und Schliessventile 12i, 12j im Wärmemediumkreislauf 10 geöffnet; und die Öffnungs- und Schliessventile 12e bis 12h anders als das vierte Öffnungs- und Schliessventil 12d und die neunte und zehnte Öffnungs- und Schliessventile 12i, 12j geschlossen. Zusätzlich wird das Schaltventil 13 für den Strömungsdurchgang in den Strömungsdurchgang für das Wärmemedium geschaltet, durch den das Wärmemedium nach der Hochtemperatur-Wärmequelle 2-Seite fliesst. In diesem Falle wird der Betrieb der Hochtemperatur-Wärmequelle 2 angehalten, sodass die Wärme der Hochtemperatur-Wärmequelle 2 zum Wärmemedium nicht übertragen wird. Dann wird die Wärmemediumpumpe 11 betätigt.
Als Ergebnis zirkuliert im ersten Erwärmungsvorgang des dritten Moduls M3, wie durch schwarze Pfeile in 13 angezeigt, das von der Wärmemediumpumpe 11 druckgespeiste Wärmemedium um den Wärmemediumkreislauf 10 herum, in dieser Reihenfolge: vom ersten Modul M1 => ins zweite Modul M2 und ins dritte Modul M3 => durch die Hochtemperatur-Wärmequelle 2 => die erste Wärmemediumpumpe 11. In diesem Fall wird die Wärme des ersten Moduls M1 zum zweiten Modul M2 und zum driten Modul M3 über das Wärmemedium abgegeben.
Wie oben im ersten Erwärmungsvorgang des dritten Moduls M3 wird die Wärme des ersten Moduls M1 zum zweiten Modul M2 und zum dritten Modul M3 übertragen, sodass die Erwärmung des zweiten Moduls M2 und des dritten Moduls M3 erfolgen kann. Gleichzeitig mit der ersten Erwärmung der zweiten und dritten Module M2, M3 kann das erste Modul M1 abgekühlt werden.
(c) Zweite Erwärmung des dritten Moduls M3
Im zweiten Erwärmungsvorgang des dritten Moduls M3 werden das fünfte Öffnungs- und Schliessventil 12e und das zehnte Öffnungs- und Schliessventil 12j im Wärmemediumkreislauf 10 geöffnet; und die Öffnungs- und Schliessventile 12d, 12f bis 12i anders als das fünfte Öffnungs- und Schliessventil 12e und das zehnte Öffnungs- und Schliessventil 12j geschlossen. Zusätzlich wird vom Schaltventil 13 für den Strömungsdurchgang der Strömungsdurchgang für das Wärmemedium geschaltet, sodass das Wärmemedium nach der Hochtemperatur-Wärmequelle 2 fliesst. In diesem Falle wird der Betrieb der Hochtemperatur-Wärmequelle 2 angehalten, sodass die Wärme der Hochtemperatur-Wärmequelle 2 zum Wärmemedium nicht übertragen wird. Dann wird die Wärmemediumpumpe 11 betätigt.
Als Ergebnis zirkuliert im zweiten Erwärmungsvorgang des dritten Moduls M3, wie durch schwarze Pfeile in 14 angezeigt, das von der Wärmemediumpumpe 11 druckgespeiste Wärmemedium um den Wärmemediumkreislauf 10 herum, in dieser Reihenfolge: vom zweiten Modul M2 => ins dritte Modul M3 => durch die Hochtemperatur-Wärmequelle 2 => die erste Wärmemediumpumpe 11. In diesem Falle wird die Wärme des zweiten Moduls M2 zum zweiten Modul M3 über das Wärmemedium abgegeben.
Wie oben, im zweiten Erwärmungsvorgang des dritten Moduls M3 wird die Wärme des zweiten Moduls M2 an das dritte Modul M3 übertragen, sodass die Erwärmung des dritten Moduls M3 erfolgen kann. Gleichzeitig mit der ersten Erwärmung des dritten Moduls M3 kann das zweite Modul M2 abgekühlt werden.
(e) Abkühlung des dritten Moduls M3
Im Abkühlvorgang des dritten Moduls M3, werden das sechste Öffnungs- und Schliessventil 12f und das siebte Öffnungs- und Schliessventil 12g im Wärmemediumkreislauf 10 geöffnet; und die Öffnungs- und Schliessventile 12d, 12e, 12h bis 12j anders als die sechste Öffnungs- und Dosierventil 12f und das siebte Öffnungs- und Schliessventil 12g geschlossen. Zusätzlich wird das Schaltventil 13 für den Strömungsdurchgang in einen Strömungsdurchgang für das Wärmemedium geschaltet, durch den das Wärmemedium in Richtung des Aussenwärmetauschers 3 fliesst. Dann wird die Wärmemediumpumpe 11 betätigt.
Als Ergebnis zirkuliert im Abkühlvorgang des dritten Moduls M3, wie durch schwarze Pfeile in 15 angezeigt, das von der Wärmemediumpumpe 11 druckgespeiste Wärmemedium um den Wärmemediumkreislauf 10 herum, in dieser Reihenfolge, vom dritten Modul M3 => in den Aussenwärmetauscher 3 => in die Wärmemediumpumpe 11. In diesem Falle wird die Wärme des dritten Moduls M3 nach der Aussenluft durch den Aussenwärmetauscher 3 abgegeben.
Wie oben, im Abkühlvorgang des dritten Moduls M3 wird die Wärme des dritten Moduls M3 nach der Aussenluft abgegeben, sodass die Abkühlung des dritten Moduls M3 erfolgen kann.
In der oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsform kann durch die Steuerung der Betriebe der Wärmemediumpumpen 11, der vierten bis zehnten Öffnungs- und Schliessventile 12d bis 12j und der Einrichtung 13 zum Schalten eines Strömungsdurchgangs, durch wirksamen Einsatz der Wärme eines Teils der Module M1 bis M3, die Regulierung der Temperatur eines anderen Teils der Module erfolgen. Dementsprechend kann ähnlich wie für die erste Ausführungsform die Regulierung der Temperaturen der Module M1 bis M3 in der Batteriepackung 100 zusammen mit einem zunehmenden Betrag der Energie wirksam erfolgen, die von der Aussenwelt begrenzt wird.
Die Wärmemediumpumpe 11, die vierte bis zehnte Öffnungs- und Schliessventile 12d bis 12j und die Einrichtung 13 zum Schalten eines Strömungsdurchgangs der vorliegenden Ausführungsform bilden eine Wärmeübertragungseinrichtung, die die Wärme eines Teils der Module M1 bis M3 an einen anderen Teil der Module überträgt.
(Dritte Ausführungsform)
Eine dritte Ausführungsform wird hierunter unter Bezugnahme der 16 bis 20 beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Erklärung mit der Beschreibung eines Teils gegeben, der ähnlich oder gleichwertig den ersten und zweiten Ausführungsformen ist und weggelassen oder vereinfacht worden ist.
Ein Wärmemediumkreislauf 10 der vorliegenden Ausführungsform ist derart ausgeführt, dass ein erstes Modul M1, ein zweites Modul M2 und ein drittes Modul M3 in dieser Ordnung auf einer Stromabwärtsseite einer Wärmemediumpumpe 11 in Reihe geschaltet sind, und dass eine Hochtemperatur-Wärmequelle 2 und ein Aussenwärmetauscher 3 auf einer Stromabwärtsseite des dritten Moduls M3 parallel geschaltet sind.
Spezifisch wie in 16 angezeigt im Wärmemediumkreislauf 10 der vorliegenden Ausführungsform ist eine Eingangsseite eines Wärmemediumdurchgangs des ersten Moduls M1 an die Stromabwärtsseite der Wärmemediumpumpe 11 angeschlossen; und eine Eingangsseite eines Wärmemediumdurchgangs des zweiten Moduls M2 und ein Schaltventil 13 für den Strömungsdurchgang sind an eine Ausgangsseite des Wärmemediumdurchgangs des ersten Moduls M1 durch ein erstes Dreiwegeventil 14a angeschlossen. Eine Eingangsseite eines Wärmemediumdurchgangs des dritten Moduls M3 und das Schaltventil 13 für den Strömungsdurchgang sind an eine Ausgangsseite des Wärmemediumdurchgangs des zweiten Moduls M2 durch ein zweites Dreiwegeventil 14b angeschlossen. Das Schaltventil M3 für den Strömungsdurchgang ist an eine Ausgangsseite des Wärmemediumdurchgangs des dritten Moduls M3 angeschlossen.
Gemäss einem Ausgangssignal von einer Steuereinrichtung 60 schaltet das erste Dreiwegeventil 14a zwischen einem Wärmemediumdurchgang, der die Ausgangsseite des Wärmemediumdurchgangs des ersten Moduls M1 verbindet, und der Eingangsseite des Wärmemediumdurchgangs des zweiten Moduls M2; und einem Wärmemediumdurchgang, der die Ausgangsseite des Wärmemediumdurchgangs des ersten Moduls M1 und dem Schaltventil 13 für den Strömungsdurchgang.
Gemäss einem Ausgangssignal von der Steuereinrichtung 60 schaltet das zweite Dreiwegeventil 14b zwischen einem Wärmemediumdurchgang, der die Ausgangsseite des Wärmemediumdurchgangs des ersten Moduls M2 verbindent, und der Eingangsseite des Wärmemediumdurchgangs des dritten Moduls M3; und einem Wärmemediumdurchgang, der die Ausgangsseite des Wärmemediumdurchgangs des zweiten Moduls M2 und dem Schaltventil 13 für den Strömungsdurchgang.
Jedes der Dreiwegeventile 14a, 14b ist als ein elektrisches Dreiwegeventil ausgeführt, dessen Betrieb gemäss dem Ausgangssignal von der Steuereinrichtung 60 gesteuert wird. Zusammen mit dem Schaltventil 13 für den Strömungsdurchgang funktioniert jedes der Dreiwegeventile 14a, 14b als die Einrichtung zum Schalten eines Strömungsdurchgangs.
Ein Strömungsdurchgang für das Wärmemedium im Wärmemediumkreislauf 10 zur Zeit der Erwärmungsvorgänge der Module M1 bis M3 im oben ausgeführten Wärmemediumkreislauf 10 und zur Zeit eines Abkühlvorgangs des dritten Moduls M3 wird hierunter unter Bezugnahme der 17 bis 20 beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Zeitablauf zur Ausführung der Erwärmung und der Abkühlung der Module M1 bis M3 ähnlich der ersten Ausführungsform.
(a) Erwärmungsvorgang des ersten Moduls M1.
Im Erwärmungsvorgang des ersten Moduls M1 schaltet das erste Dreiwegeventil 14a des Wärmemediumkreislaufs 10 in den Wärmemediumdurchgang, der die Ausgangsseite des Wärmemediumdurchgangs des ersten Moduls M1 und das Schaltventil 13 für den Strömungsdurchgang verbindet. Zusätzlich wird das Schaltventil 13 für den Strömungsdurchgang in einen Strömungsdurchgang für das Wärmemedium geschaltet, durch den das Wärmemedium in Richtung der Hochtemperatur-Wärmequelle 2 fliesst. Dann wird die Wärmemediumpumpe 11 betätigt.
Als Ergebnis zirkuliert im Erwärmungsvorgang des ersten Moduls M1, wie durch schwarze Pfeile in 17 angezeigt, das von der Wärmemediumpumpe 11 druckgespeiste Wärmemedium um den Wärmemediumkreislauf 10 herum, in dieser Reihenfolge: vor ersten Modul M1 => durch die Hochtemperatur-Wärmequelle 2 => die erste Wärmemediumpumpe 11. In diesem Falle wird die Wärme der Hochtemperatur-Wärmequelle 2 zum ersten Modul M1 über das Wärmemedium abgegeben.
Wie oben, im Erwärmungsvorgang des ersten Moduls M1 wird die Wärme der Hochtemperatur-Wärmequelle 2 zum ersten Modul M1 übertragen, sodass die Erwärmung des ersten Moduls M1 erfolgen kann.
(b) Erwärmung des zweiten Moduls M2
Im Erwärmungsprozess des zweiten Moduls M2 schaltet das erste Dreiwegeventil 14a zwischen dem Wärmemediumdurchgang, der die Ausgangsseite des Wärmemediumdurchgangs des ersten Moduls M1 und die Eingangsseite des Wärmemediumdurchgangs des zweiten Moduls M2 verbindet. Zusätzlich schaltet das zweite Dreiwegeventil 14b in den Wärmemediumdurchgang, der die Ausgangsseite des Wärmemediumdurchgangs des zweiten Moduls M2 und das Schaltventil 13 für den Strömungsdurchgang verbindet. Zusätzlich wird das Schaltventil 13 für den Strömungsdurchgang in einen Strömungsdurchgang für das Wärmemedium geschaltet, durch den das Wärmemedium in Richtung der Hochtemperatur-Wärmequelle 2 fliesst. In diesem Falle wird der Betrieb der Hochtemperatur-Wärmequelle 2 angehalten, sodass die Wärme der Hochtemperatur-Wärmequelle 2 zum Wärmemedium nicht übertragen wird.
Als Ergebnis zirkuliert im Erwärmungsvorgang des zweiten Moduls M2, wie durch schwarze Pfeile in 18 angezeigt, das von der Wärmemediumpumpe 11 druckgespeiste Wärmemedium um den Wärmemediumkreislauf 10 herum, in dieser Reihenfolge: vom ersten Modul M1 => ins zweite Modul M2 => durch die Hochtemperatur-Wärmequelle 2 => die erste Wärmemediumpumpe 11. In diesem Falle wird die Wärme des ersten Moduls M1 zum zweiten Modul M2 über das Wärmemedium abgegeben.
Wie oben wird im Erwärmungsprozess des zweiten Moduls M2 die Wärme des ersten Moduls M1 an das zweite Modul M2 übertragen, sodass die Erwärmung des zweiten Moduls M2 erfolgen kann. Gleichzeitig mit der Erwärmung des zweiten Moduls M2 kann das erste Modul M1 abgekühlt werden.
(c) Erwärmung des dritten Moduls M3
Im Erwärmungsvorgang des dritten Moduls M3 schaltet das erste Dreiwegeventil 14a des Wärmemediumkreislaufs 10 in den Wärmemediumdurchgang, der die Ausgangsseite des Wärmemediumdurchgangs des ersten Moduls M1 und die Eingangsseite des Wärmemediumdurchgangs des zweiten Moduls M2 verbindet. Zusätzlich schaltet das zweite Dreiwegeventil 14b in den Wärmemediumdurchgang, der die Ausgangsseite des Wärmemediumdurchgangs des zweiten Moduls M2 und die Eingangsseite des Wärmemediumdurchgangs des dritten Moduls M3 verbindet. Zusätzlich wird das Schaltventil 13 für den Strömungsdurchgang in einen Strömungsdurchgang für das Wärmemedium geschaltet, durch den das Wärmemedium in Richtung der Hochtemperatur-Wärmequelle 2 fliesst. In diesem Falle wird der Betrieb der Hochtemperatur-Wärmequelle 2 angehalten, sodass die Wärme der Hochtemperatur-Wärmequelle 2 zum Wärmemedium nicht übertragen wird. Dann wird die Wärmemediumpumpe 11 betätigt.
Als Ergebnis zirkuliert im Erwärmungsvorgang des dritten Moduls M3, wie durch schwarze Pfeile in 19 angezeigt, das von der Wärmemediumpumpe 11 druckgespeiste Wärmemedium um den Wärmemediumkreislauf 10 herum, in dieser Reihenfolge: vom ersten Modul M1 => ins zweite Modul M2 => ins dritte Modul M3 => die Hochtemperatur-Wärmequelle 2 => die erste Wärmemediumpumpe 11. In diesem Fall wird die Wärme des ersten Moduls M1 und des zweiten Moduls M2 zum driten Modul M3 über das Wärmemedium abgegeben.
Wie oben im ersten Erwärmungsvorgang des dritten Moduls M3 wird die Wärme des ersten Moduls M1 und des zweiten Moduls M2 zum dritten Modul M3 übertragen, sodass die Erwärmung des dritten Moduls M3 erfolgen kann. Gleichzeitig mit der Erwärmung des dritten Moduls M3 können die erste und zweite Module M1, M2 abgekühlt werden.
(d) Abkühlvorgang des dritten Moduls M3
Im Abkühlvorgang des dritten Moduls M3 schaltet das erste Dreiwegeventil 14a im Wärmemediumkreislauf 10 in den Wärmemediumdurchgang, der die Ausgangsseite des Wärmemediumdurchgangs des ersten Moduls M1 und die Eingangsseite des Wärmemediumdurchgangs des zweiten Moduls M2 verbindet. Zusätzlich schaltet das zweite Dreiwegeventil 14b in den Wärmemediumdurchgang, der die Ausgangsseite des Wärmemediumdurchgangs des zweiten Moduls M2 und die Eingangsseite des Wärmemediumdurchgangs des dritten Moduls M3 verbindet. Zusätzlich wird das Schaltventil 13 für den Strömungsdurchgang in einen Strömungsdurchgang für das Wärmemedium geschaltet, durch den das Wärmemedium in Richtung des Aussenwärmetauschers 3 fliesst. Dann wird die Wärmemediumpumpe 11 betätigt.
Als Ergebnis zirkuliert im Abkühlvorgang des dritten Moduls M3, wie durch schwarze Pfeile in 20 angezeigt, das von der Wärmemediumpumpe 11 druckgespeiste Wärmemedium um den Wärmemediumkreislauf 10 herum, in dieser Reihenfolge, vom ersten Modul M1 => ins zweite Modul M2 => ins dritte Modul M3 => in den Aussenwärmetauscher 3 => in die Wärmemediumpumpe 11. In diesem Falle wird die Wärme des dritten Moduls M3 nach der Aussenluft durch den Aussenwärmetauscher 3 abgegeben.
Wie oben, im Abkühlvorgang des dritten Moduls M3 wird die Wärme des dritten Moduls M3 nach der Aussenluft abgegeben, sodass die Abkühlung des dritten Moduls M3 erfolgen kann.
In der oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsform durch die Steuerung der Betriebe der Wärmemediumpumpe 11, der ersten und zweiten Dreiwegeventile 14a, 114b und des Schaltventils 13 für den Strömungsdurchgang, durch wirksamen Einsatz der Wärme eines Teils der Module M1 bis M3, die Regulierung der Temperatur eines anderen Teils der Module erfolgen. Dementsprechend kann ähnlich wie für die erste und die zweite Ausführungsformen die Regulierung der Temperaturen der Module M1 bis M3 in der Batteriepackung 100 zusammen mit einem zunehmenden Betrag der Energie wirksam erfolgen, die von der Aussenwelt begrenzt wird.
Die Wärmemediumpumpe 11, die erste und zweite Dreiwegeventile 14a, 14b und das Schaltventil 13 für den Strömungsdurchgang der vorliegenden Ausführungsform bilden eine Wärmeübertragungseinrichtung, die die Wärme eines Teils der Module M1 bis M3 an einen anderen Teil der Module überträgt.
(Vierte Ausführungsform)
Eine vierte Ausführungsform wird hierunter unter Bezugnahme der 21 bis 27 beschrieben.
In der vorliegenden Ausführungsform wird es angezeigt, dass die Wärmeübertragung zwischen zwei ersten und zweiten M1, M2 erfolgt, die eine Batteriepackung 100 bilden, durch einen Dampfverdichtungskühlvorgang 30 erfolgt. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Erklärung mit der Beschreibung eines Teils gegeben, der ähnlich oder gleichwertig der ersten Ausführungsform ist und weggelassen oder vereinfacht worden ist.
Wie in 21 dargestellt ist ein Wärmemediumkreislauf 10 der vorliegenden Ausführungsform als Ergebnis einer Parallelschaltung der Module M1, M2 in der Batteriepackung 100 konfiguriert; eine Hochtemperatur-Wärmequelle 2; ein Aussenwärmetauscher 3, wodurch der Wärmeaustausch zwischen der Aussenluft und einem Wärmemedium erfolgt; eine Niedertemperatur-Wärmequelle (zB ein Wärmeaustauschteil, durch den Niederdruckkältemittel im Kältemittelkreis zur Klimaanlage des Fahrzeuginnenraums fliesst); und ein Kondensator 32 und Verdampfer 34 im Kältemittelkreis 30 zur Batterietemperaturregulierung, die hierunter näher beschrieben wird. In der vorliegenden Ausführungsform werden sie zusammen verbunden, so dass die Hochtemperatur-Wärmequelle 2, das erste Modul M1, der Verdampfer 34, der Kondensator 32, das zweite Modul M2, die Niedertemperatur-Wärmequelle 4 und der Aussenwärmetauscher 3 in dieser Ordnung angeordnet.
Die erste und zweite Wärmemediumpumpen 11a, 11b, wodurch die Druckförderung des Wärmemediums in die innerhalb der Module M1 bis M2 gebildeten Wärmemediumdurchgänge erfolgt, sind im Wärmemediumkreislauf 10 an einer Endseite der Module M1 und M2 angeordnet.
An einem Zweigdurchgang 10a des Wärmemediumkreislaufs 10, wo ein Fluss des Wärmemediums zweigt, ist ein elftes Öffnungs- und Schliessventil 12k zum Öffnen und Schliessen eines Wärmemediumdurchgangs zwischen einer Ausgangsseite des Verdampfers 34 und einer Ausgangsseite des Kondensators 32 angeordnet; und ein zwölftes Öffnungs- und Schliessventil 12l zum Öffnen und Schliessen eines Wärmemediumdurchgangs ist zwischen einer Eingangsseite einer zweiten Wärmemediumpumpe 11b und einer Eingangsseite der Niedertemperatur-Wärmequelle 4 angeordnet.
Diese elfte und zwölfte Öffnungs- und Schliessventile 12k, 12l, sind elektromagnetische Ventile, deren Betriebe von einem Ausgangssignal von einer Steuereinrichtung 60 gesteuert werden. Das Öffnen und Schliessen der elften und zwölften Öffnungs- und Schliessventile 12k, 12l kann zwischen Strömungsdurchgängen für das Wärmemedium im Wärmemediumkreislauf 10 schalten. Dem entsprechend dienen die elfte und zwölfte Öffnungs- und Schliessventile 12k, 12l der vorliegenden Ausführungsform als die Einrichtung zum Schalten eines Strömungsdurchgangs zum Schalten des Strömungsdurchgangs für das Wärmemedium im Wärmemediumkreislauf 10.
Auf der anderen Seite, entlang eines Zweigdurchgangs 10b des Wärmemediumkreislaufs 10, wo Ströme von Wärmemedien zusammenfliessen, sind die erste bis fünfte Schaltventile 13a bis 13e für den Strömungsdurchgang zum Schalten des Strömungsdurchgangs für das Wärmemedium jeweils an einer Ausgangsseite eines Wärmemediumdurchgangs des ersten Moduls M1, an einer Eingangsseite des Verdampfers 34, an einer Eingangsseite des Kondensators 32, an der Eingangsseite des Wärmemediumdurchgangs des zweiten Moduls M2, und an einer Ausgangsseite der Niedertemperatur-Wärmequelle 4 angeordnet.
Betriebe dieser ersten bis fünften Schaltventils für den Strömungsdurchgänge 13a bis 13e werden von Ausgangssignalen von der Steuereinrichtung 60 gesteuert. Der Strömungsdurchgang für das Wärmemedium im Wärmemediumkreislauf 10 kann geschaltet durch die Steuerung der ersten bis fünften Schaltventile 13a bis 13e für den Strömungsdurchgang werden. Dementsprechend, ähnlich der elften und zwölften Öffnungs- und Schliessventilen 12k, 12l dienen die erste bis fünfte Schaltventile 13a bis 13e für den Strömungsdurchgang der vorliegenden Ausführungsform als die Einrichtung zum Schalten eines Strömungsdurchgangs zum Schalten des Strömungsdurchgangs für das Wärmemedium im Wärmemediumkreislauf 10.
Der Kühlvorgang 30 zur Temperaturregulierung wird anschliessend hierunter beschrieben. Dieser Kühlvorgang 30 ist als ein Dampfverdichtungskühlvorgang (Wärmepumpvorgang) ausgeführt. Im Kühlvorgang 30 der vorliegenden Ausführungsform wird ein normales Fluorkohlenstoff-Kühlmittel für sein Kühlmittel angewandt. Der Vorgang 30 bildet einen unterkritischen Kühlvorgang, in welchem der Druck des Hochdruckkühlmittels den kritischen Druck des Kühlmittels nicht überschreitet.
Ein Kompressor 31 saugt das Kühlmittel an, verdichtet es und führt as ab, und ist ein elektrischer Kompressor, der einen Verdichtungsmechanismus mit fester Kapazität (nicht gezeigt) mit einem festen Abführvolumen von einem Elektromotor (nicht gezeigt) antreibt. Zum Beispiel können mehrere Arten von Verdichtungsmechanismen wie ein Schnecken-Verdichtungsmechanismus oder ein Flügelzellen-Verdichtungsmechanismus für den Verdichtungsmechanism verwendet werden.
Der Elektromotor ist ein Motor, dessen Betrieb (Drehgeschwindigkeit) durch ein Steuersignal aus der Steuereinrichtung 60 gesteuert wird. Ein Wechselstrommotor oder ein Gleichstrommotor kann für den Elerktromotor eingesetzt werden. Eine Kühlmittelablassleistung des Verdichtungsmechanismus kann durch diese Steuerung der Drehgeschwindigkeit geändert werden. Dementsprechend bildet in der vorliegenden Ausführungsform der Elektromotor eine Einrichtung zur Änderung der Ablassleistung für den Verdichtungsmechanismus.
Die Eingangsseite des Kondensators 32 ist an eine Ablassöffnungsseite des Verdichters 31 angeschlossen. Ein Kühlmitteldurchgang, in den das Kühlmittel einströmt, und ein Wärmemediumdurchgang, durch den das Wärmemedium fliesst, sind im Kondensator 32 gebildet. Der Kondensator 32 ist eine Wärmeabgabeeinrichtung, die Wärme zwischen dem vom Kompressor 31 abgegebene Hochdruckkühlmittel und dem Wärmemedium austauscht, um die Wärme des Hochdruckkühtmittels zum Wärmemedium freizugeben, wobei das Wärmemedium erhitzt wird.
Eine Eingangsseite eines Temperatur-Expansionsventils 33 ist an die Ausgangsseite des Kondensators 32 angeschlossen. Wie weit bekannt geregelt das Temperatur-Expansionsventils 33 eine Kühlmittelflussmenge durch die Regulierung seines Ventilöffnungsgrads, sodass ein Überhitzungsgrad des Kühlmittels am Ausgang des Verdampfers 34 einen vorbestimmten Wert erreicht.
Die Eingangsseite des Verdampfers 34 ist an eine Ausgangsseite des Temperatur-Expansionsventils 33 angeschlossen. Dieser Verdampfer 34 ist eine Verdampfungseinrichtung, die zwischen dem Niederdruckkühlmittel, dessen Druck vom Temperatur-Expansionsventil 33 verringert wird, und dem Wärmemedium, um das Niederdruckkühlmittel zu verdampfen, Wärme austauscht, wobei das Wärmemedium abgekühlt wird. Hinzu kommt, dass die Ausgangsseite des Verdampfers 34 an eine Saugseite des Verdichters 31 angeschlossen ist.
Verschiedene Typen von Steuerungsausrüstungen im Kühlvorgang 30, zusätzlich zu verschiedenen Typen von Steuerungsausrüstungen 11a, 11b, 12k, 12l, 13a bis 13e im Wärmemediumkreislauf 10 sind an eine Ausgangsseite der Steuereinrichtung 60 der vorliegenden Ausführungsform angeschlossen. Eine Konfiguration der Steuereinrichtung 60 zur Steuerung des Elektromotors des Verdichters 31 bildet eine Steuereinrichtung der Ablassleistung, die eine Kühlmittelablassleistung steuert.
Ein konkretes Beispiel des durch die Steuereinrichtung 60 der vorliegenden Ausführungsform ausgeführten Prüfungsverfahrens wird unter Bezugnahme auf ein in 22 dargestelltes Ablaufdiagramm hierunter beschrieben. Ein Diagramm (a) in 22 verdeutlicht die Temperaturveränderungen der Module M1, M2. Ein Diagramm (b) in 22 verdeutlicht die Veränderungen der Mengen an gespeicherter Elektrizität in den Modulen M1 bis M2. Durchgezogene Linien in Fig. bezeichnen die Veränderungen der Temperatur und der Menge an gespeicherter Elektrizität des ersten Moduls M1. Abwechselnd lange und kurze gestrichelte Linien in 22 bezeichnen die Veränderungen der Temperatur und der Menge an gespeicherter Elektrizität des zweiten Moduls M2.
In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Steuervorgang beschrieben, zur Entladungs- und Temperatursteuerung der Module M1, M2, im Falle wie, die Fahrzeugfahrt in einem Zustand anfängt, wo die Menge an gespeicherter Elektrizität SOC in jedem der Module M1 bis M2 eine obere Grenzwertmenge ist und die Batterietemperature kleiner ist als eine Untergrenzwerttemperatur wie im Winter. Durch die Steuereinrichtung 60 der vorliegenden Ausführungsform werden die Module einen elektrischen Strom in einer vorbestimmten Reihenfolge des ersten Moduls M1 => des zweiten Moduls M2 ausgeben.
Wenn ein Zündschalter des Fahrzeugs eingeschaltet ist, wiederholt die Steuereinrichtung 60 das Beladen der Erfassungssignale anhand verschiedener Typen von Sensoren, die Erfassung von Betriebszuständen (Ausgangssignalen) von verschiedenen Typen von Steuerungsausrüstungen gemäss dem Erfassungssignal oder ähnlichem, sowohl als von Signalausgängen in verschiedene Typen von Steuerungsausrüstungen mit jeder vorbestimmten Steuerperiode t.
Wenn spezifisch ein Zündschalter des Fahrzeugs eingeschaltet ist, als Erwärmungsprozess vor der Fahrt, wird die Erwärmung des ersten zu verwendenden Moduls M1 (Entladung) gestartet (Zeit tO).
In diesem Erwärmungsvorgang des ersten Moduls M1 wird das elfte Öffnungs- und Schliessventil 12k im Wärmemediumkreislauf 10 geöffnet; und das erste Schaltventil 13a für den Strömungsdurchgang wird in einen Strömungsdurchgang für das Wärmemedium geschaltet, durch den das Wärmemedium nach der Hochtemperatur-Wärmequelle 2-Seite fliesst. Zusätzlich wird das zweite Schaltventil 13b für den Strömungsdurchgang in einen Strömungsdurchgang für das Wärmemedium geschaltet, wobei das Wärmemedium nach dem Verdampfer 34 oder dem dritten Schaltventil 13 für den Strömungsdurchgang nicht fliesst. Dann erfolgt die Betätigung der ersten Wärmemediumpumpe 11a, wobei die Betriebe der zweiten Wärmemediumpumpe 11b und des Kompressors 31 im Kühlvorgang 30 angehalten werden.
Als Ergebnis zirkuliert im Erwärmungsvorgang des ersten Moduls M1, wie durch schwarze Pfeile in 23 angezeigt, das von der ersten Wärmemediumpumpe 11a druckgespeiste Wärmemedium um den Wärmemediumkreislauf 10 herum, in dieser Reihenfolge: vom ersten Modul M1 => durch die Hochtemperatur-Wärmequelle 2 => die erste Wärmemediumpumpe 11a. In diesem Falle wird die Wärme der Hochtemperatur-Wärmequelle 2 zum ersten Modul M1 über das Wärmemedium abgegeben.
Wie oben, im Erwärmungsvorgang des ersten Moduls M1 wird die Wärme der Hochtemperatur-Wärmequelle 2 zum ersten Modul M1 übertragen, sodass die Erwärmung des ersten Moduls M1 erfolgen kann.
Wenn anschliessend die Batterietemperatur des ersten Moduls M1 bis auf die untere Grenzschutztemperatur oder mehr erhöht wird (siehe Zeit t1 in 22), schaltet die Steuereinrichtung 60 den ersten Schalter SW1 ein, wobei die zweite und dritte Schalter SW2 und 3 des Verteilers 200 ausgeschaltet werden. Dementsprechend wird der Elektromotor zur Fahrt anhand der elektrischen im ersten Modul M1 angestauten Energie angetrieben. So wird die Fahrt anhand des ersten Moduls M1 gestartet. Beim Einsatz (Entladung) des ersten Moduls M1 wird dieses selbst erhitzt, sodass der Erwärmungsvorgang des ersten Moduls M1 (Wärmeübertragung von der Hochtemperatur-Wärmequelle 2 zum Modul M1) angehalten wird.
Die Bewegung des Fahrzeugs durch das erste Modul M1 wird fortgesetzt, und als die Menge an gespeicherter Elektrizität im ersten Modul M1 kleiner wird als ein vorbestimmter Referenzbetrag (siehe Zeit t2 in 22), wird die Erwärmung des zweiten anschliessend zu verwendenten Moduls M2 (Entladung) gestartet.
Das erste Modul M1, das im Gebrauch momentan ist (zur Entladung von Elektrizität), wird an einer verhältnismässig höhen Temperatur (an der Obergrenzschutztemperatur oder weniger) beibehalten, da vor der Fahrt des Fahrzeugs und seiner Selbsterhitzung während der Entladung seine Temperatur im Erwärmungsvorgang steigt. Dementsprechend erfolgt in der vorliegenden Ausführungsform die Erwärmung des zweiten Moduls M2 durch wirksamen Einsatz der Wärme des momentan benutzten ersten Moduls M1.
In diesem Erwärmungsprozess des zweiten Moduls M2 wird das elfte Öffnungs- und Schliessventil 12k im Wärmemediumkreislauf 10 geöffnet; und werden die erste und zweite Schaltventile 13a, 13b für den Strömungsdurchgang geschaltet, sodass das Wärmemedium durch das erste Modul M1 und den Verdampfer 34 in den Kühlvorgang 30 fliesst. Zudem wird das zwölfte Öffnungs- und Schliessventil 12l im Wärmemediumkreislauf 10 geöffnet; und die dritte und vierte Schaltventile 13c, 13d für den Strömungsdurchgang werden so geschaltet, dass das Wärmemedium durch das zweite Modul M2 und den Verdampfer 32 in den Kühlvorgang 30 fliesst. Dann werden die erste und zweite Wärmemediumpumpen 11a und der Kompressor 31 im Kühlvorgang 30 betätigt. In diesem Fall zum Beispiel stellt die Steuereinrichtung 60 das Ausgangssignal in den Elektromotor des Kompressors 31 fest, sodass die Batterietemperaturen des zweiten Moduls M2 eine gewünschte Temperatur erreicht.
Als Ergebnis zirkuliert im Erwärmungsvorgang des zweiten Moduls M2, wie durch schwarze Pfeile in 24 angezeigt, das von der ersten Wärmemediumpumpe 11a druckgespeiste Wärmemedium um den Wärmemediumkreislauf 10 herum, in dieser Reihenfolge: vom ersten Modul M1 => in den Verdampfer 34 im Kühlvorgang 30 => in die erste Wärmemediumpumpe 11a. Zusätzlich zirkuliert das von der zweiten Wärmemediumpumpe 11b druckgespeiste Wärmemedium um den Wärmemediumkreislauf 10 herum, in dieser Reihenfolge: vom zweiten Modul M2 => in den Kondensator 32 im Kühlvorgang 30 => in die zweite Wärmemediumpumpe 11b.
Im Kühlvorgang 30 fliesst das vom Kompressor 31 abgelassene Kühlmittel wie durch die weissen Pfeile in 24 angezeigt.
Spezifisch fliesst das vom Kompressor 31 abgelassene Hochdruck-Kühlmittel in den Kondensator 32. Das Hochdruckkühlmittel, das in den Kondensator 32 geströmt ist, tauscht Wärme mit dem Wärmemedium aus, das durch das zweite Modul M2 in den Wärmemediumkreislauf 10 fliesst, um die Wärme freizugeben. Dementsprechend wird das Wärmemedium durch das zweite Modul M2 aufgeheizt. Zusätzlich fliesst im Wärmemediumkreislauf 10 das im Kondensator 32 erhitzte Wärmemedium ins zweite Modul M2, sodass das zweite Modul M2 aufgeheizt wird.
Der Druck des vom Kondensator 32 ausströmenden Hochdruck-Kühlmittels wird verringert, bis er das Niederdruckkühlmittel am Temperatur-Expansionsventil 33 erreicht. Das Niederdruckkühlmittel, dessen Druck vom Temperatur-Expansionsventil 33 verringert worden ist, fliesst dann in den Verdampfer 34, Das Niederdruckkühlmittel, das in den Verdampfer 34 geströmt ist, saugt die Wärme vom das Wärmemedium an, das durch das erste Modul M1 in den Wärmemediumkreislauf 10 fliesst, um verdampft zu werden. Das Kühlmittel, das aus dem Verdampfer 34 geströmt ist, wird in den Kompressor 31 angesogen, um nochmals verdichtet zu werden.
Dementsprechend wird das durch das zweite Modul M1 strömende Wärmemedium abgekühlt. Zusätzlich fliesst im Wärmemediumkreislauf 10 das vom Verdampfer 34 abgekühlte Wärmemedium ins erste Modul M1, sodass das erste Modul M1 abgekühlt wird.
Wie oben, im Erwärmungsprozess des zweiten Moduls M2 wird die Wärme des ersten Moduls M1 vom Verdampfer 34 im Kühlvorgang 30 durch das Wärmemedium absorbiert; und die vom Verdampfer 34 absorbierte Wärme kann zum zweiten Modul M2 am Kondensator 32 über das Wärmemedium freigegeben. Im Erwärmungsprozess des zweiten Moduls M2 der vorliegenden Ausführungsform also wird die Wärme des ersten Moduls M1 zum zweiten Modul M2 durch den Kühlvorgang 30 übertragen. Als Ergebnis kann die Erwärmung des zweiten Moduls M2 erfolgen. Gleichzeitig mit der Erwärmung des zweiten Moduls M2 kann also das erste Modul M1 abgekühlt werden. In diesem Fall wird die Wärme zwischen dem ersten Modul M1 und dem zweiten Modul M2 durch Einsatz des Kühlvorgangs 30 übertragen. Dies bewirkt, dass die Temperatur des zweiten Moduls M2 bis auf eine Temperatur erhöht werden kann, die höher ist als das erste Modul M1.
Wenn dann die Menge an gespeicherter Elektrizität im ersten Modul M1 einem vorbestimmten unteren Referenzbetrag nahe kommt (siehe Zeit t3 in 3), wird die Leistungsquelle für das sich bewegende Fahrzeug vom ersten Modul M1 ins zweite Modul M2 geschaltet. Spezifisch wird der erste Schalter SW1 des Verteilers 200 von EIN auf AUS geschaltet, und der zweite Schalter SW2 von AUS auf EIN geschaltet. Dementsprechend wird der Elektromotor zur Fahrt anhand der elektrischen im zweiten Modul M2 angestauten Energie angetrieben. So wird die Fahrt anhand des zweiten Moduls M2 gestartet. Beim Einsatz (Entladung) des zweiten Moduls M2 wird dieses selbst erhitzt, sodass der Erwärmungsvorgang des zweiten Moduls M2 (Wärmeübertragung vom ersten Modul M1 zum zweiten Modul M2) angehalten wird. Wenn die Fahrt des zweiten Moduls M2 endet, wird die Abkühlung des zweiten Moduls M2 angelassen.
Im Abkühlvorgang des zweiten Moduls M2 wird das zwölfte Öffnungs- und Schliessventil 12l im Wärmemediumkreislauf 10 geöffnet; und das elfte Öffnungs- und Schliessventil 12k geschlossen. Zusätzlich werden die vierte und fünfte Schaltventile 13d, 13e für den Strömungsdurchgang in einen Strömungsdurchgang für das Wärmemedium geschaltet, wobei das Wärmemedium durch das zweite Modul M2 und den Aussenwärmetauscher 3 fliesst. Dann erfolgt die Betätigung der zweiten Wärmemediumpumpe 11b, wobei die Betriebe der zweiten Wärmemediumpumpe 11a und des Kompressors 31 im Kühlvorgang 30 angehalten werden.
Als Ergebnis zirkuliert im Abkühlvorgang des zweiten Moduls M2, wie durch schwarze Pfeile in 25 angezeigt, das von der zweiten Wärmemediumpumpe 11b druckgespeiste Wärmemedium um den Wärmemediumkreislauf 10 herum, in dieser Reihenfolge, vom zweiten Modul M2 => in den Aussenwärmetauscher 3 => in die Wärmemediumpumpe 11b.
Wie oben, im Abkühlvorgang des zweiten Moduls M2 wird die Wärme des benutzten zweiten Moduls M2 nach der Aussenluft durch den Aussenwärmetauscher 3 abgegeben, sodass die Abkühlung des zweiten Moduls M2 erfolgen kann.
Der Abkühlvorgang des zweiten Moduls M2 ist zur Abgabe der Wärme des benutzten zweiten Moduls M2 nach der Aussenluft durch den Aussenwärmetauscher 3 nicht begrenzt. Im Abkühlvorgang des zweiten Moduls M2 zum Beispiel können die vierte und fünfte Schaltventile 13d, 13e für den Strömungsdurchgang in einen Strömungsdurchgang für das Wärmemedium geschaltet werden, wobei das Wärmemedium durch das zweite Modul M2 und die Niedertemperatur-Wärmequelle 4 fliesst; und die Wärme des zweiten Moduls M2 kann durch die Niedertemperatur-Wärmequelle 4 absorbiert werden. Dementsprechend kann die Abkühlung des zweiten Moduls M2 erfolgen.
In diesem Falle, wie durch schwarze Pfeile in 26 angezeigt, zirkuliert das von der zweiten Wärmemediumpumpe 11b druckgespeiste Wärmemedium um den Wärmemediumkreislauf 10 herum, in dieser Reihenfolge, vom zweiten Modul M2 => in die Niedertemperatur-Wärmequelle 4 => in die zweite Wärmemediumpumpe 11b.
Wenn die Module M1, M2 gleichzeitig abgekühlt werden sollen, können die erste bis fünfte Schaltventile 13a bis 13e für den Strömungsdurchgang in einen Strömungsdurchgang für das Wärmemedium geschaltet werden, wobei das Wärmemedium, das durch die Niedertemperatur-Wärmequelle 4 geströmt ist, gleichzeitig in die erste und zweite Module M1 und M2 fliesst. Dann erfolgt die Betätigung der ersten Wärmemediumpumpe 11a und der zweiten Wärmemediumpumpe 11b, wobei der Betrieb des Kompressors 31 im Kühlvorgang 30 angehalten wird.
Dementsprechend wird die Wärme der Module M1, M2 an der Niedertemperatur-Wärmequelle 4 absorbiert, sodass die Abkühlung der Module M1, M2 erfolgen kann. In diesem Falle, wie durch schwarze Pfeile in 27 angezeigt, zirkuliert das von der ersten Wärmemediumpumpe 11a druckgespeiste Wärmemedium um den Wärmemediumkreislauf 10 herum, in dieser Reihenfolge, vom ersten Modul M1 => in die Niedertemperatur-Wärmequelle 4 => in die zweite Wärmemediumpumpe 11a. Das von der zweiten Wärmemediumpumpe 11b druckgespeiste Wärmemedium zirkuliert um den Wärmemediumkreislauf 10 herum in dieser Reihenfolge, vom zweiten Modul 2 => in die Niedertemperatur-Wärmequelle 4 => in die zweite Wärmemediumpumpe 11b.
In der Temperaturregulierungsvorrichtung 1 der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann durch die Steuerung der Betriebe der ersten und zweiten Wärmemediumpumpen 11a, 11b, der elften und zwölften Öffnungs- und Schliessventile 12k, 12i und der Schaltventile 13a bis 13e für den Strömungsdurchgang, und des Kompressors 31 im Kühlvorgang 30, durch wirksamen Einsatz der Wärme eines Teils der Module M1, M2, die Regulierung der Temperatur eines anderen Teils der Module erfolgen. Dementsprechend kann die Regulierung der Temperaturen der Module M1, M2 in der Batteriepackung 100 zusammen mit einem zunehmenden Betrag der Energie wirksam erfolgen, die von der Aussenwelt begrenzt wird.
In der vorliegenden Ausführungsform erfolgt die Wärmeübertragung der Module M1, M2 über den Kühlvorgang 30. Dementsprechend kann das Modul mit einer niedrigen Temperatur vor der Ausführung der Wärmeübertragung auf eine höhere Temepratur erwärmt als das als eine Wärmequelle dienende Modul.
Die erste und zweite Wärmemediumpumpen 11a, 11b; die elfte und zwölfte Öffnungs- und Schliessventile 12k, 12l; die Schaltventile 13a bis 13e für den Strömungsdurchgang; und der Kühlvorgang 30 der vorliegenden Ausführungsform bilden eine Wärmeübertragungseinrichtung, die die Wärme eines Teils der Module M1, M2 an einen anderen Teil der Module überträgt.
(Fünfte Ausführungsform)
Eine fünfte Ausführungsform wird hierunter unter Bezugnahme der 28 bis 32 beschrieben.
Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der vierten Ausführungsform hauptsächlich derart, dass ein Vierwegeventil 35 zum Schalten eines Kühlmittelstroms einem Kühlvorgang 30 zugesetzt wird. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Erklärung mit der Beschreibung eines Teils gegeben, der ähnlich oder gleichwertig den ersten bis vierten Ausführungsformen sind und weggelassen oder vereinfacht worden sind.
Wie in 28 illustriert ist ein Wärmemediumkreislauf 10 der vorliegenden Ausführungsform als Ergebnis einer Parallelschaltung der Module M1, M2 in einer Batteriepackung 100 konfiguriert; eine Hochtemperatur-Wärmequelle 2; ein Aussenwärmetauscher 3, wodurch der Wärmeaustausch zwischen der Aussenluft und dem Wärmemedium erfolgt; und ein erster Wärmetauscher 36 und ein zweiter Wärmetauscher 37 im Kühlvorgang 30. In der vorliegenden Ausführungsform sind sie zusammen verbunden, sodass das erste Modul M1, der zweite Wärmetauscher 37, der erste Wärmetauscher 36, das zweite Modul M2, die Hochtemperatur-Wärmequelle 2 und der Aussenwärmetauscher 3 sind in dieser Reihenfolge angeordnet.
Eine zweite Wärmemediumpumpe 11b ist im Wärmemediumkreislauf 10 an einer Seite des zweiten Moduls M2 angeordnet. Ein dreizehntes Öffnungs- und Schliessventil 12m zum Öffnen und Schliessen einer Stromabwärtsseite eines Wärmemediumdurchgangs des zweiten Moduls M2 ist an der anderen Endseite des zweiten Moduls M2 angeordnet.
Das dreizehnte Öffnen-/Schliessventil 12m ist ein elektromagnetisches Ventil, dessen Betrieb von einem Ausgangssignal von einer Steuereinrichtung 60 gesteuert wird. Zusammen mit einem elften Öffnungs- und Schliessventil 12k und mit Schaltventilen 13b, 13c, 13e, für den Strömungsdurchgang, dient das dreizehnte Öffnungs- und Schliessventil 12m als die Einrichtung zum Schalten eines Strömungsdurchgangs.
Im Kühlvorgang 30 der vorliegenden Ausführungsform ist das Vierwegeventil 35 als eine Einrichtung zum Schalten eines Strömungsdurchgangs eines Kühlmittels zum Schalten eines Strömungsdurchgangs des Kühlmittels an einer Austrittseite eines Kompressors 31 angeordnet. Der Betrieb dieses Vierwegeventils 35 wird von einem Ausgangssignal von einer Steuereinrichtung 60 gesteuert. Spezifisch schaltet gemäss dem Ausgangssignal von der Steuereinrichtung 60 das Vierwegeventil 35 zwischen einem ersten Kühlmittelströmungsdurchgang, wobei das vom Kompressor 31 abgelassene Kühlmittel durch den ersten Wärmetauscher 36 => ein Temperatur-Expansionsventil 33 => den zweiten Wärmetauscher 37 => den Kompressor 31 fliesst; und einem zweiten Kühlmittelströmungsdurchgang, wobei das Kühlmittel durch den zweiten Wärmetauscher 37 => das Temperatur-Expansionsventil 33 => den ersten Wärmetauscher 36 => den Kompressor 31 fliesst.
Wenn der Kühlmittelströmungsdurchgang des Kühlvorgangs 30 in den ersten Kühlmittelströmungsdurchgang vom Vierwegeventil 35 geschaltet wird, funktioniert der erste Wärmetauscher 36 als eine Kondensationseinrichtung und der zweite Wärmetauscher 37 funktioniert als die Verdampfungseinrichtung. Wenn der Kühlmittelströmungsdurchgang des Kühlvorgangs 30 in den zweiten Kühlmittelströmungsdurchgang vom Vierwegeventil 35 geschaltet wird, funktioniert der zweite Wärmetauscher 37 als die Kondensationseinrichtung, und der erste Wärmetauscher 36 funktioniert als die Verdampfungseinrichtung.
In der oben ausgeführten Temperaturregulierungsvorrichtung 1 wird ein Fluss des Wärmemediums im Wärmemediumkreislauf 10 zur Zeit der Erwärmungsvorgänge der Module M1, M2 und zur Zeit eines Abkühlvorgangs des zweiten Moduls M2 unter Bezugnahme der 29 bis 32 beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Zeitablauf zur Ausführung der Erwärmung und der Abkühlung der Module M1, M2 ähnlich der vierten Ausführungsform.
(a) Erwärmung des ersten Moduls M1
Im Erwärmungsvorgang des ersten Moduls M1 wird das elfte Öffnungs- und Schliessventil 12k im Wärmemediumkreislauf 10 geöffnet, und das dreizehnte Öffnungs- und Schliessventil 12m geschlossen. Zusätzlich werden die zweite, dritte und fünfte Schaltventile 13b, 13c, 13e für den Strömungsdurchgang in einen Strömungsdurchgang für das Wärmemedium geschaltet, der eine Ausgangsseite eines Wärmemediumdurchgangs des ersten Moduls M1 und die Hochtemperatur-Wärmequelle 2 verbindet. Dann wird eine erste Wärmemediumpumpe 11a betätigt.
Als Ergebnis, im Erwärmungsvorgang des ersten Moduls M1, wie durch schwarze Pfeile in 29 angezeigt, zirkuliert das von der ersten Wärmemediumpumpe 11a druckgespeiste Wärmemedium um den Wärmemediumkreislauf 10 herum, in dieser Reihenfolge: vom ersten Modul M1 => durch die Hochtemperatur-Wärmequelle 2 => die erste Wärmemediumpumpe 11a. In diesem Falle wird die Wärme der Hochtemperatur-Wärmequelle 2 zum ersten Modul M1 über das Wärmemedium abgegeben.
Wie oben, im Erwärmungsvorgang des ersten Moduls M1 wird die Wärme der Hochtemperatur-Wärmequelle 2 zum ersten Modul M1 übertragen, sodass die Erwärmung des ersten Moduls M1 erfolgen kann.
(b) Erwärmung des zweiten Moduls M2
Im Erwärmungsvorgang des zweiten Moduls M2 wird das elfte Öffnungs- und Schliessventil 12k im Wärmemediumkreislauf 10 geöffnet; und das zweite Schaltventil 13b für den Strömungsdurchgang wird in einen Strömungsdurchgang für das Wärmemedium geschaltet, der eine Ausgangsseite des Wärmemediumdurchgangs des ersten Moduls M1 und eine Eingangsseite des zweiten Wärmetauschers 37 verbindet. Zusätzlich wird das dreizehnte Öffnungs- und Schliessventil 12m im Wärmemediumkreislauf 10 geöffnet; und die vierte und fünfte Schaltventile 13c, 13e für den Strömungsdurchgang in einen Strömungsdurchgang für das Wärmemedium werden geschaltet werden, die eine Ausgangsseite des Wärmemediumdurchgangs des zweiten Moduls M2 und eine Eingangsseite des ersten Wärmetauschers 36 verbindet.
Dementsprechend wird der Kühlmittelströmungsdurchgang im Kühlvorgang 30 vom Vierwegeventil 35 geschaltet, sodass das vom Kompressor 31 abgelassene Kühlmittel durch den ersten Wärmetauscher 36 => das Temperatur-Expansionsventil 33 => den zweiten Wärmetauscher 37 => den Kompressor 31 fliesst. Dann werden die erste und zweite Wärmemediumpumpen 11a, 11b und der Kompressor 31 betätigt.
Als Ergebnis zirkuliert im Erwärmungsvorgang des zweiten Moduls M2, wie durch schwarze Pfeile in 30 angezeigt, das von der ersten Wärmemediumpumpe 11a druckgespeiste Wärmemedium um den Wärmemediumkreislauf 10 herum, in dieser Reihenfolge: vom ersten Modul M1 => in den zweiten Wärmetauscher 37 im Kühlvorgang 30 => in die erste Wärmemediumpumpe 11a. Zusätzlich zirkuliert das von der zweiten Wärmemediumpumpe 11b druckgespeiste Wärmemedium um den Wärmemediumkreislauf 10 herum, in dieser Reihenfolge: vom zweiten Modul M2 => in den ersten Wärmetauscher 36 im Kühlvorgang 30 => in die zweite Wärmemediumpumpe 11b.
Im Kühlvorgang 30 fliesst das vom Kompressor 30 abgeführte Kühlmittel wie durch die weissen Pfeile in 30 angezeigt.
Spezifisch fliesst das vom Kompressor 31 abgelassene Hochdruck-Kühlmittel in den ersten Wärmetauscher 36, der als die Kondensationseinrichtung dient. Das Hochdruckkühlmittel, das in den ersten Wärmetauscher 36 geströmt ist, tauscht Wärme mit dem Wärmemedium aus, das durch das zweite Modul M2 in den Wärmemediumkreislauf 10 fliesst, um die Wärme freizugeben. Dementsprechend wird das Wärmemedium durch das zweite Modul M2 aufgeheizt. Zusätzlich fliesst im Wärmemediumkreislauf 10 das im ersten Wärmetauscher 36 erhitzte Wärmemedium ins zweite Modul M2, sodass das zweite Modul M2 aufgeheizt wird.
Der Druck des vom ersten Wärmetauschers 36 ausströmenden Hochdruck-Kühlmittels wird verringert, bis er das Niederdruckkühlmittel am Temperatur-Expansionsventil 33 erreicht. Das Niederdruckkühlmittel, dessen Druck vom Temperatur-Expansionsventil 33 verringert worden ist, fliesst dann in den zweiten Wärmetauscher 37, der als die Verdampfungseinrichtung dient. Das Niederdruckkühlmittel, das in den zweiten Wärmetauscher 37 geströmt ist, saugt die Wärme vom das Wärmemedium an, das durch das erste Modul M1 in den Wärmemediumkreislauf 10 fliesst, um verdampft zu werden. Das Kühlmittel, das aus dem zweiten Wärmetauscher 37 geströmt ist, wird in den Kompressor 31 angesogen, um nochmals verdichtet zu werden.
Dementsprechend wird das durch das erste Modul M1 strömende Wärmemedium abgekühlt. Zusätzlich fliesst im Wärmemediumkreislauf 10 das vom zweiten Wärmetauscher 37 abgekühlte Wärmemedium in das erste Modul M1, sodass das erste Modul M1 abgekühlt wird.
Wie oben, im Erwärmungsprozess des zweiten Moduls M2 wird die Wärme des ersten Moduls M1 zum zweiten Modul M2 durch den Kühlvorgang 30 übertragen, sodass die Erwärmung des zweiten Moduls M2 erfolgen kann. Gleichzeitig mit der Erwärmung des zweiten Moduls M2 kann das erste Modul M1 abgekühlt werden. In diesem Falle wird die Wärme des ersten Moduls M1 zum zweiten Modul M2 durch den Kühlvorgang 30 übertragen. Demzufolge kann die Temperatur des zweiten Moduls M2 bis auf eine Temperatur erhöht werden, die höher ist als das erste Modul M1.
(c) Abkühlung des zweiten Moduls M2
Im Abkühlvorgang des zweiten Moduls M2 wird das dreizehnte Öffnungs- und Schliessventil 12m im Wärmemediumkreislauf 10 geöffnet; und das elfte Öffnungs- und Schliessventil 12k geschlossen. Zusätzlich werden die dritte und fünfte Schaltventile 13c, 13e für den Strömungsdurchgang in einen Strömungsdurchgang für das Wärmemedium geschaltet, wobei das durch den Wärmemediumdurchgang des zweiten Moduls M2 strömende Wärmemedium durch den Aussenwärmetauscher 3 fliesst. Dann erfolgt die Betätigung der zweiten Wärmemediumpumpe 11b, wobei die Betriebe der ersten Wärmemediumpumpe 11a und des Kompressors 31 im Kühlvorgang 30 angehalten werden.
Als Ergebnis zirkuliert im Abkühlvorgang des zweiten Moduls M2, wie durch schwarze Pfeile in 31 angezeigt, das von der zweiten Wärmemediumpumpe 11b druckgespeiste Wärmemedium um den Wärmemediumkreislauf 10 herum, in dieser Reihenfolge, vom zweiten Modul M2 => in den Aussenwärmetauscher 3 => in die Wärmemediumpumpe 11b. In diesem Falle wird die Wärme des zweiten Moduls M2 nach der Aussenluft durch den Aussenwärmetauscher 3 abgegeben.
Wie oben, im Abkühlvorgang des zweiten Moduls M2 wird die Wärme des zweiten Moduls M2 nach der Aussenluft abgegeben, sodass die Abkühlung des zweiten Moduls M2 erfolgen kann.
(d) Wärmeübertragung zwischen den Modulen M1, M2
Im oben beschriebenen Erwärmungsvorgang des zweiten Moduls M2 ist es angezeigt, dass die Wärme des ersten Moduls M1 zum zweiten Modul M2 durch den Kühlvorgang 30 übertragen wird. Umgekehrt kann die Erwärmung des ersten Moduls M1 auch durch die Übertragung der Wärme des zweiten Moduls M2 zum ersten Modul M1 über den Kühlvorgang 30 erfolgen.
In solch einem Erwärmungsvorgang des ersten Moduls M1 wird der Wärmemediumkreislauf 10 in einen Strömungsdurchgang für das Wärmemedium geschaltet, das dem Erwärmungsvorgang des zweiten Moduls M2 ähnlich ist. Dementsprechend wird der Kühlmittelströmungsdurchgang im Kühlvorgang 30 vom Vierwegeventil 35 geschaltet, sodass das vom Kompressor 31 abgelassene Kühlmittel durch den zweiten Wärmetauscher 37 => das Temperatur-Expansionsventil 33 => den ersten Wärmetauscher 36 => den Kompressor 31 fliesst.
Als Ergebnis, wie durch schwarze Pfeile in 32 angezeigt, zirkuliert das von der ersten Wärmemediumpumpe 11a druckgespeiste Wärmemedium um den Wärmemediumkreislauf 10 herum, in dieser Reihenfolge: vom ersten Modul M1 => in den zweiten Wärmetauscher 37 im Kühlvorgang 30 => in die erste Wärmemediumpumpe 11a. Zusätzlich zirkuliert das von der zweiten Wärmemediumpumpe 11b druckgespeiste Wärmemedium um den Wärmemediumkreislauf 10 herum, in dieser Reihenfolge: vom zweiten Modul M2 => in den ersten Wärmetauscher 36 im Kühlvorgang 30 => in die zweite Wärmemediumpumpe 11b.
Im Kühlvorgang 30 fliesst das vom Kompressor 31 abgeführte Kühlmittel wie durch die weissen Pfeile in 32 angezeigt. Spezifisch fliesst das vom Kompressor 31 abgelassene Hochdruck-Kühlmittel in den zweiten Wärmetauscher 37, der als die Kondensationseinrichtung dient. Das Hochdruckkühlmittel, das in den zweiten Wärmetauscher 37 geströmt ist, saugt die Wärme an, wobei das Wärmemedium durch das erste Modul M1 in den Wärmemediumkreislauf 10 fliesst, um die Wärme freizugeben. Dementsprechend wird das Wärmemedium durch das erste Modul M1 aufgeheizt. Zusätzlich fliesst im Wärmemediumkreislauf 10 das im zweiten Wärmetauscher 37 erhitzte Wärmemedium ins zweite Modul M1, sodass das erste Modul M1 aufgeheizt wird.
Der Druck des vom zweiten Wärmetauschers 37 ausströmenden Hochdruck-Kühlmittels wird verringert, bis er das Niederdruckkühlmittel am Temperatur-Expansionsventil 33 erreicht. Das Niederdruckkühlmittel, dessen Druck vom Temperatur-Expansionsventil 33 verringert worden ist, fliesst dann in den Verdampfer 36, der als die Verdampfungseinrichtung dient. Das Niederdruckkühlmittel, das in den ersten Wärmetauscher 36 geströmt ist, saugt die Wärme vom das Wärmemedium an, das durch das zweite Modul M2 in den Wärmemediumkreislauf 10 fliesst, um verdampft zu werden. Das Kühlmittel, das aus dem zweiten Wärmetauscher 36 geströmt ist, wird in den Kompressor 31 angesogen, um nochmals verdichtet zu werden.
Dementsprechend wird das durch das zweite Modul M2 strömende Wärmemedium abgekühlt. Zusätzlich fliesst im Wärmemediumkreislauf 10 das vom ersten Wärmetauscher 36 abgekühlte Wärmemedium in das erste Modul M2, sodass das zweite Modul M2 abgekühlt wird.
Wie oben, im von der Wärme des zweiten Moduls M2 hervorgebrachten Erwärmungsvorgang des ersten Moduls M1, wird die Wärme des ersten Moduls M2 zum zweiten Modul M1 über den Kühlvorgang 30 übertragen. Dementsprechend kann die Erwärmung des ersten Moduls M1 erfolgen. Gleichzeitig mit der Erwärmung des ersten Moduls M1 kann das zweite Modul M2 abgekühlt werden.
In der vorstehend beschriebenen Temperaturregulierungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform kann durch die Steuerung der Betriebe der ersten und zweiten Wärmemediumpumpen 11a, 11b, der elften und dreizehnten Öffnungs- und Schliessventile 12k, 12m, der Schaltventile 13b, 13c, 13e für den Strömungsdurchgang, und des Kompressors 31 im Kühlvorgang 30, durch wirksamen Einsatz der Wärme eines Teils der Module M1, M2, die Regulierung der Temperatur eines anderen Teils der Module erfolgen. Dementsprechend kann die Regulierung der Temperaturen der Module M1, M2 in der Batteriepackung 100 zusammen mit einem zunehmenden Betrag der Energie wirksam erfolgen, die von der Aussenwelt begrenzt wird.
In der vorliegenden Ausführungsform erfolgt die Wärmeübertragung der Module M1, M2 über den Kühlvorgang 30. Dementsprechend kann die Erwärmung des Moduls, das vor der Ausführung der Wärmeübertragung eine niedrige Temperatur aufweist, auf eine höhere Temperatur erfolgen als das als eine Wärmequelle dienende Modul.
Die erste und zweite Wärmemediumpumpen 11a, 11b; die elfte und dreizehnte Öffnungs- und Schliessventile 12k, 12m; die Schaltventile 13b, 13c, 13e für den Strömungsdurchgang; und der Kühlvorgang 30 der vorliegenden Ausführungsform bilden eine Wärmeübertragungseinrichtung, die die Wärme eines Teils der Module M1, M2 an einen anderen Teil der Module überträgt.
(Sechste Ausführungsform)
Eine sechste Ausführungsform wird hierunter unter Bezugnahme der 33 bis 39 beschrieben.
Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der vierten Ausführungsform hauptsächlich derart, dass ein Wärmemediumkreislauf 10 aus drei Kreisläufen besteht. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Erklärung mit der Beschreibung eines Teils gegeben, der ähnlich oder gleichwertig den ersten bis fünften Ausführungsformen sind und weggelassen oder vereinfacht worden sind.
Wie in 33 enthält der Wärmemediumkreislauf 10 der vorliegenden Ausführungsform einen ersten Wärmemediumkreislauf 101, der an einen Wärmemediumdurchgang eines ersten Moduls M1 angeschlossen ist, einen zweiten Wärmemediumkreislauf 102, der an einen Wärmemediumdurchgang eines zweiten Moduls M2 angeschlossen ist, und einen dritten Wärmemediumkreislauf 103, der an einen ersten Aussenwärmetauscher 103a angeschlossen ist.
Eine erste Wärmemediumpumpe 11a, die an eine Eingangsseite des Wärmemediumdurchgangs des ersten Moduls M1 angeschlossen ist, zur Druckspeisung eines Wärmemediums in den Wärmemediumdurchgang des ersten Moduls M1, ist im ersten Wärmemediumkreislauf 101 angeordnet. Zusammen mit dem ersten Wärmemediumkreislauf 101 sind drei Dreiwegeventile 14c bis 14e vorhanden nämlich zum Schalten in: einen Strömungsdurchgang für das Wärmemedium, das das vom Wärmemediumdurchgang des ersten Moduls M1 ausströmendes Kühlmittel in einen ersten Kondensator 32a leitet, der hierunter näher beschrieben wird; einen Strömungsdurchgang für das Wärmemedium, das das vom Wärmemediumdurchgang des ersten Moduls M1 ausströmendes Kühlmittel in einen ersten Verdampfer 34a leitet, der hierunter näher beschrieben wird; und einen Strömungsdurchgang für das Wärmemedium, das das vom Wärmemediumdurchgang des ersten Moduls M1 ausströmendes Kühlmittel in einen zweiten Aussenwärmetauscher 104 leitet, der hierunter näher beschrieben wird.
Das Dreiwegeventil 14c der drei Dreiwegeventile 14c bis 14e schaltet einen Strömungsdurchgang für das Wärmemedium des ersten Wärmemediumkreislaufs 101 zwischen einem Strömungsdurchgang für das Wärmemedium, wobei das Wärmemedium nach dem zweiten Aussenwärmetauscher 104 fliesst, und einem Strömungsdurchgang für das Wärmemedium, wobei das Wärmemedium unter Umgehung des zweiten Aussenwärmetauschers 104 fliesst.
Das Dreiwegeventil 14d schaltet den Strömungsdurchgang für das Wärmemedium des ersten Wärmemediumkreislaufs 101 zwischen einem Strömungsdurchgang für das Wärmemedium, in welchem das Wärmemedium nach dem ersten Kondensator 32a fliesst, und einem Strömungsdurchgang für das Wärmemedium, wobei das Wärmemedium unter Umgehung des ersten Kondensators 32a fliesst.
Das Dreiwegeventil 14e schaltet den Strömungsdurchgang für das Wärmemedium des ersten Wärmemediumkreislaufs 101 zwischen einem Strömungsdurchgang für das Wärmemedium, in welchem das Wärmemedium nach dem ersten Verdampfer 34a fliesst, und einem Strömungsdurchgang für das Wärmemedium, wobei das Wärmemedium unter Umgehung des ersten Verdampfers 34a fliesst.
Eine zweite Wärmemediumpumpe 11b, die an eine Eingangsseite des Wärmemediumdurchgangs des zweiten Moduls M2 angeschlossen ist, zur Druckspeisung des Wärmemediums in den Wärmemediumdurchgang des zweiten Moduls M2, ist im zweiten Wärmemediumkreislauf 102 angeordnet. Zusammen mit dem zweiten Wärmemediumkreislauf 102 sind drei Dreiwegeventile 14f bis 14h vorhanden, nämlich zum Schalten in: einen Strömungsdurchgang für das Wärmemedium, das das vom Wärmemediumdurchgang des zweiten Moduls M2 ausströmendes Kühlmittel in einen zweiten Kondensator 32b leitet, der hierunter näher beschrieben wird; einen Strömungsdurchgang für das Wärmemedium, das das vom Wärmemediumdurchgang des zweiten Moduls M2 ausströmendes Kühlmittel in einen zweiten Verdampfer 34b leitet, der hierunter näher beschrieben wird; und einen Strömungsdurchgang für das Wärmemedium, das das vom Wärmemediumdurchgang des zweiten Moduls M2 ausströmendes Kühlmittel in einen zweiten Aussenwärmetauscher 104 leitet, der hierunter näher beschrieben wird.
Das Dreiwegeventil 14f der drei Dreiwegeventile 14f bis 14h schaltet einen Strömungsdurchgang für das Wärmemedium des zweiten Wärmemediumkreislaufs 102 zwischen einem Strömungsdurchgang für das Wärmemedium, wobei das Wärmemedium nach dem zweiten Aussenwärmetauscher 104 fliesst, und einem Strömungsdurchgang für das Wärmemedium, wobei das Wärmemedium unter Umgehung des zweiten Aussenwärmetauschers 104 fliesst.
Das Dreiwegeventil 14g schaltet den Strömungsdurchgang für das Wärmemedium des zweiten Wärmemediumkreislaufs 102 zwischen einem Strömungsdurchgang für das Wärmemedium, in welchem das Wärmemedium nach dem zweiten Kondensator 32b fliesst, und einem Strömungsdurchgang für das Wärmemedium, wobei das Wärmemedium unter Umgehung des zweiten Kondensators 32b fliesst.
Das Dreiwegeventil 14h schaltet den Strömungsdurchgang für das Wärmemedium des zweiten Wärmemediumkreislaufs 102 zwischen einem Strömungsdurchgang für das Wärmemedium, in welchem das Wärmemedium nach dem zweiten Verdampfer 34b fliesst, und einem Strömungsdurchgang für das Wärmemedium, wobei das Wärmemedium unter Umgehung des zweiten Verdampfers 34b fliesst.
Der zweite Aussenwärmetauscher 104 ist ein Verbund-Wärmetauscher, wodurch ein Wärmemedium des durch den ersten Wärmemediumkreislauf 101 strömenden Wärmemediums und das durch den zweiten Wärmemediumkreislauf 101 strömende Wärmemedium Wärme mit der Aussenluft durch einen Kühler 5 austauscht; und der zwischen dem durch den ersten Wärmemediumkreislauf 101 strömenden Wärmemedium und dem durch den zweiten Wärmemediumkreislauf 101 strömenden Wärmemedium Wärme austauscht.
Eine vierte Wärmemediumpumpe 11d, zum Umwälzen des Wärmemediums im Kreislauf, ist im dritten Wärmemediumkreislauf 103 angeordnet. Der erste Aussenwärmetauscher 103a, wodurch das durch den dritten Wärmemediumkreislauf 103 strömende Wärmemedium mit der durch den Kühler geblasenen Aussenluft Wärme austauscht, ist im dritten Wärmemediumkreislauf 103 an einer Wärmemediumsaugseite der vierten Wärmemediumpumpe 11d angeordnet. Ein Dreiwegeventil 14i, zum Schalten zwischen einem Strömungsdurchgang für das Wärmemedium, das von der vierten Wärmemediumpumpe 11d druckgespeiste Wärmemedium in einen dritten Kondensator 32c leitet, der hierunter näher beschrieben wird; und einem Strömungsdurchgang für das Wärmemedium, das Wärmemedium in einen dritten Verdampfer 34c leitet, ist im dritten Wärmemediumkreislauf 103 angeordnet.
Die Betriebe der drei Dreiwegeventile 14c bis 14i, die in diesen ersten bis dritten Wärmemediumkreisläufen 101 bis 103 angeordnet sind, werden von Ausgangssignalen von einer Steuereinrichtung 60 gesteuert. Hinzu kommt, dass die Dreiwegeventile 14c bis 14i als die Einrichtung zum Schalten eines Strömungsdurchgangs funktionieren, der zwischen der Strömungsdurchgängen für das Wärmemedium der Wärmemediumkreisläufe 101 bis 103 schaltet.
Im Kühlvorgang 30 der vorliegenden Ausführungsform sind der zweite Kondensator 32b, der dritte Kondensator 32c, der erste Kondensator 32a in dieser Ordnung in Reihe an einer Austrittseite eines Kompressors 31 zusammen verbunden. Der erste Kondensator 32a ist eine Wärmeabgabeeinrichtung, die die Wärme des Hochdruckkühtmittels zum durch den ersten Wärmemediumkreislauf 101 strömenden Wärmemedium abgibt. Der zweite Kondensator 32b ist eine Wärmeabgabeeinrichtung, die die Wärme des Hochdruckkühtmittels zum durch den zweiten Wärmemediumkreislauf 102 strömenden Wärmemedium abgibt. Der dritte Kondensator 32c ist eine Wärmeabgabeeinrichtung, die die Wärme des Hochdruckkühtmittels zum durch den dritten Wärmemediumkreislauf 103 strömenden Wärmemedium abgibt.
Im Kühlvorgang 30 der vorliegenden Ausführungsform sind der erste Verdampfer 34a, der dritte Verdampfer 34c und der zweite Kondensator 34b in dieser Ordnung in Reihe an einer Ausgangsseite eines Temperatur-Expansionsventils 33 zusammen verbunden. Dieser erste Verdampfer 34a ist eine Verdampfungseinrichtung, die die Wärme des durch den ersten Wärmemediumkreislauf 101 strömenden Wärmemediums absorbiert, um das Niederdruckkühlmittel zu verdampfen. Dieser zweite Verdampfer 34b ist eine Verdampfungseinrichtung, die die Wärme des durch den zweiten Wärmemediumkreislauf 102 strömenden Wärmemediums absorbiert, um das Niederdruckkühlmittel zu verdampfen. Dieser dritte Verdampfer 34c ist eine Verdampfungseinrichtung, die die Wärme des durch den dritten Wärmemediumkreislauf 103 strömenden Wärmemediums absorbiert, um das Niederdruckkühlmittel zu verdampfen.
In der oben ausgeführten Temperaturregulierungsvorrichtung 1 werden Flüsse des Wärmemedien in den Wärmemediumkreisläufen 101 bis 103 zur Zeit der Erwärmungsvorgänge der Module M1, M2 und zur Zeit eines Abkühlvorgangs des zweiten Moduls M2 unter Bezugnahme der 34 bis 39 beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Zeitablauf zur Ausführung der Erwärmung und der Abkühlung der Module M1, M2 ähnlich der vierten Ausführungsform.
(a) Erwärmungsvorgang des ersten Moduls M1
Im Erwärmungsvorgang des ersten Moduls M1 schaltet die Dreiwegeventile 14c bis 14a des ersten Wärmemediumkreislaufs 101 in den Wärmemediumdurchgang, der die Ausgangsseite des Wärmemediumdurchgangs des ersten Moduls M1 und die Eingangsseite des ersten Kondensators 32a verbindet. Das Dreiwegeventil 14i im dritten Wärmemediumkreislauf 103 schaltet in einen Strömungsdurchgang für das Wärmemedium, zum Führen des von der vierten Wärmemediumpumpe 11d druckgespeisten Wärmemediums in den dritten Verdampfer 34c. Die erste und zweite Wärmemediumpumpen 11a, 11d, und der Kompressor 31 im Kühlvorgang 30 werden also betätigt, wobei die zweite Wärmemediumpumpe 11b angehalten wird.
Als Ergebnis zirkuliert im Erwärmungsvorgang des ersten Moduls M1, wie durch schwarze Pfeile in 34 angezeigt, das von der ersten Wärmemediumpumpe 11a druckgespeiste Wärmemedium um den Wärmemediumkreislauf 101 herum, in dieser Reihenfolge: vom ersten Modul M1 => in den ersten Kondensator 34 im Kühlvorgang 30 => in die erste Wärmemediumpumpe 11a.
Ausserdem zirkuliert das von der vierten Wärmemediumpumpe 11d druckgespeiste Wärmemedium um den dritten Wärmemediumkreislauf 103, in dieser Reihenfolge: vom dritten Verdampfer 34c im Kühlvorgang 30 => in den ersten Aussenwärmetauscher 103a => die vierte Wärmemediumpumpe 11d.
Im Kühlvorgang 30 fliesst das vom Kompressor 31 abgeführte Kühlmittel wie durch die weissen Pfeile in 34 angezeigt. Spezifisch fliesst das vom Kompressor 31 abgelassene Hochdruck-Kühlmittel in dieser Reihenfolge vom zweiten Kondensator 32b => in den dritten Kondensator 32c => den ersten Kondensator 32a. In diesem Fall tauscht das Hochdruck-Kühlmittel, das in den ersten Kondensator 32a geströmt ist, Wärme mit dem Wärmemedium aus, das durch das erste Modul M1 im Wärmemediumkreislauf 101 fliesst, um die Wärme freizugeben. Dementsprechend wird das Wärmemedium durch das erste Modul M1 aufgeheizt. Zusätzlich fliesst im Wärmemediumkreislauf 101 das im ersten Wärmetauscher 32a erhitzte Wärmemedium ins erste Modul M1, sodass das erste Modul M1 aufgeheizt wird.
Der Druck des vom ersten Kondensator 32a ausströmenden Hochdruck-Kühlmittels wird verringert, bis er das Niederdruckkühlmittel am Temperatur-Expansionsventil 33 erreicht. Das Niederdruckkühlmittel, dessen Druck vom Temperatur-Expansionsventil 33 verringert worden ist, fliesst dann vom ersten Verdampfer 34a => in den dritten Verdampfer 34c => in den zweiten Verdampfer 34b. In diesem Falle absorbiert das in den dritten Verdampfer 34c einströmende Niederdruckkühlmittel die Wärme des Wärmemediums, das durch den dritten Wärmemediumkreislauf 103 fliesst, um verdampft zu werden. Im dritten Wärmemediumkreislauf 103 wird die Temperatur des Wärmemediums, dessen Temperatur im dritten Verdampfer 34c verringert wurde, durch die Aussenluft am ersten Aussenwärmetauscher 103a erhöht.
Wie oben, im Erwärmungsvorgang des ersten Moduls M1 wird die Wärme des Hochdruckkühtmittels im Kühlvorgang 30 zum ersten Modul M1 übertragen, sodass die Erwärmung des ersten Moduls M1 erfolgen kann.
(b) Erwärmung des zweiten Moduls M2.
Im Erwärmungsvorgang des zweiten Moduls M2 schaltet die ersten Dreiwegeventile 14c bis 14e des ersten Wärmemediumkreislaufs 101 in den Wärmemediumdurchgang, der die Ausgangsseite des Wärmemediumdurchgangs des ersten Moduls M1 und die Eingangsseite des ersten Verdampfers 34a verbindet. Die Dreiwegeventile 14f bis 14h des zweiten Wärmemediumkreislaufs 102 schalten in den Strömungsdurchgang für das Wärmemedium, der die Ausgangsseite des Wärmemediumdurchgangs des zweiten Moduls M2 und die Eingangsseite des zweiten Kondensators 32b verbindet.
Die erste und zweite Wärmemediumpumpen 11a, 11b, und der Kompressor 31 im Kühlvorgang 30 werden also betätigt, wobei die vierte Wärmemediumpumpe 11d angehalten wird.
Als Ergebnis zirkuliert im Erwärmungsvorgang des zweiten Moduls M2, wie durch schwarze Pfeile in 30 angezeigt, das von der ersten Wärmemediumpumpe 11a druckgespeiste Wärmemedium um den Wärmemediumkreislauf 101 herum, in dieser Reihenfolge: vom ersten Modul M1 => in den ersten Verdampfer 34a im Kühlvorgang 30 => in die erste Wärmemediumpumpe 11a.
Zusätzlich zirkuliert das von der zweiten Wärmemediumpumpe 11b druckgespeiste Wärmemedium um den Wärmemediumkreislauf 102, in dieser Reihenfolge: vom zweiten Modul M2 => in den zweiten Kondensator 32b im Kühlvorgang 30 => in die zweite Wärmemediumpumpe 11b.
Im Kühlvorgang 30 fliesst das vom Kompressor 31 abgeführte Kühlmittel wie durch die weissen Pfeile in 35 angezeigt. In diesem Fall tauscht das Hochdruck-Kühlmittel, das in den zweiten Kondensator 32b geströmt ist, Wärme mit dem Wärmemedium aus, das durch das zweite Modul M2 in den zweiten Wärmemediumkreislauf 102 fliesst, um die Wärme freizugeben. Dementsprechend wird das Wärmemedium durch das zweite Modul M2 aufgeheizt. Des Weiteren fliesst im zweiten Wärmemediumkreislauf 102 das im zweiten Kondensator 32b erhitzte Wärmemedium in den Wärmemediumdurchgang des zweiten Moduls M2, sodass das zweite Modul M2 aufgeheizt wird.
Vom in den ersten Verdampfer 34a einströmenden Niederdruckkühlmittel wird die Wärme des durch den ersten Wärmemediumkreislauf 101 strömenden Wärmemediums absorbiert, um verdampft zu werden. Dementsprechend wird das durch das erste Modul M1 strömende Wärmemedium abgekühlt. Ausserdem fliesst im ersten Wärmemediumkreislauf 101 das vom ersten Verdampfer 34a abgekühlte Wärmemedium in den Wärmemediumdurchgang des ersten Moduls M1, sodass das erste Modul M1 abgekühlt wird.
Wie oben, im Erwärmungsprozess des zweiten Moduls M2 wird die Wärme des ersten Moduls M1 zum zweiten Modul M2 über den Kühlvorgang 30 übertragen, sodass die Erwärmung des zweiten Moduls M2 erfolgen kann. Gleichzeitig mit der Erwärmung des zweiten Moduls M2 kann also das erste Modul M1 abgekühlt werden. In diesem Falle wird die Wärme des ersten Moduls M1 zum zweiten Modul M2 anhand des Kühlvorgangs 30 übertragen. Demzufolge kann die Temperatur des zweiten Moduls M2 bis auf eine Temperatur erhöht werden, die höher ist als das erste Modul M1.
(c) Abkühlung des zweiten Moduls M2
Im Abkühlvorgang des zweiten Moduls M2 schalten die Dreiwegeventile 14f bis 14h des zweiten Wärmemediumkreislaufs 102 in den Strömungsdurchgang für das Wärmemedium, die die Ausgangsseite des Wärmemediumdurchgangs des zweiten Moduls M2 und die Eingangsseite des zweiten Aussenwärmetauschers 104 verbindet. Dann erfolgt die Betätigung der zweiten Wärmemediumpumpe 11b, wobei die Betriebe der ersten und vierten Wärmemediumpumpen 11a, 11b und des Kompressors 31 im Kühlvorgang 30 angehalten werden.
Als Ergebnis zirkuliert im Abkühlvorgang des zweiten Moduls M2, wie durch schwarze Pfeile in 36 angezeigt, das von der zweiten Wärmemediumpumpe 11b druckgespeiste Wärmemedium um den Wärmemediumkreislauf 102, in dieser Reihenfolge, vom zweiten Modul M2 => in den zweiten Aussenwärmetauscher 104 => in die zweite Wärmemediumpumpe 11b. In diesem Falle wird die Wärme des zweiten Moduls M2 nach der Aussenluft durch den zweiten Aussenwärmetauscher 104 abgegeben.
Wie oben, im Abkühlvorgang des zweiten Moduls M2 wird die Wärme des zweiten Moduls M2 nach der Aussenluft abgegeben, sodass die Abkühlung des zweiten Moduls M2 erfolgen kann.
(d) Abkühlvorgang des Module M1, M2
Im Falle der Erwärmung der Module M1, M2 schalten die Dreiwegeventile 14c bis 14e des ersten Wärmemediumkreislaufs 101 in den Wärmemediumdurchgang, der die Ausgangsseite des Wärmemediumdurchgangs des ersten Moduls M1 und die Eingangsseite des ersten Verdampfers 34a verbindet. Die Dreiwegeventile 14f bis 14h des zweiten Wärmemediumkreislaufs 102 schalten in den Strömungsdurchgang für das Wärmemedium, der die Ausgangsseite des Wärmemediumdurchgangs des zweiten Moduls M2 und die Eingangsseite des zweiten Wärmetauschers 34b verbindet. Das Dreiwegeventil 14i im dritten Wärmemediumkreislauf 103 schaltet in einen Strömungsdurchgang für das Wärmemedium, zum Führen des von der vierten Wärmemediumpumpe 11d druckgespeisten Wärmemediums in den dritten Verdampfer 32c. Die Wärmemediumpumpen 11a, 11b, 11d, und der Kompressor 31 im Kühlvorgang 30 werden betätigt.
Als Ergebnis zirkuliert im Abkühlvorgang des Module M1, M2, wie durch schwarze Pfeile in 37 angezeigt, das von der ersten Wärmemediumpumpe 11a druckgespeiste Wärmemedium um den Wärmemediumkreislauf 101 herum, in dieser Reihenfolge: vom ersten Modul M1 => in den ersten Verdampfer 34a => in die erste Wärmemediumpumpe 11a. Zusätzlich zirkuliert das von der zweiten Wärmemediumpumpe 11b druckgespeiste Wärmemedium um den Wärmemedium kreislauf 102, in dieser Reihenfolge, vom zweiten Modul M2 => in den zweiten Verdampfer 34b => in die zweite Wärmemediumpumpe 11b. Ausserdem zirkuliert das von der vierten Wärmemediumpumpe 11d druckgespeiste Wärmemedium um den dritten Wärmemediumkreislauf 103, in dieser Reihenfolge vom dritten Kondensator 32b => in den ersten Aussenwärmetauscher 103a.
Im Kühlvorgang 30 fliesst das vom Kompressor 31 abgeführte Kühlmittel wie durch die weissen Pfeile in 37 angezeigt. In diesem Falle tauscht das Hochdruck-Kühlmittel, das in den dritten Kondensator 32c strömt, Wärme mit dem Wärmemedium aus, um den Wärmemediumkreislauf 103 umwälzt, um Wärme freizugeben.
Zudem absorbiert das in die ersten und zweiten Verdampfer 34a, 34b einströmende Niederdruckkühlmittel die Wärme des durch die erste und zweite Wärmemediumkreisläufe 101, 102 strömenden Wärmemediums, um verdampft zu werden. Demzufolge werden die Wärmemedien abgekühlt, die durch die erste und zweite Module M1, M2 geströmt sind, und die Module M1, M2 werden abgekühlt.
Wie oben, im Abkühlvorgang der Module M1, M2, wird die Wärme der Module M1, M2 nach der Aussenluft über den Kühlvorgang 30 abgegeben, sodass die Abkühlung der Module M1, M2 erfolgen kann.
(d) Erster Wärmeübertragung zwischen den Modulen M1 und M2
Im vorstehend beschriebenen Erwärmungsprozess des zweiten Moduls M2 ist es angezeigt, dass die Wärme des ersten Moduls M1 zum zweiten Modul M2 durch den Kühlvorgang 30 übertragen wird. Alternativ kann auch die Wärme des ersten Moduls M1 zum zweiten Modul M2 über den Kühlvorgang 30 übertragen werden.
In diesem Falle schalten die Dreiwegeventile 14c bis 14e des ersten Wärmemediumkreislaufs 101 in den Strömungsdurchgang für das Wärmemedium, die die Ausgangsseite des Wärmemediumdurchgangs des ersten Moduls M1 und die Eingangsseite des zweiten Aussenwärmetauschers 104 verbindet. Die Dreiwegeventile 14f bis 14h des zweiten Wärmemediumkreislaufs 102 schalten in den Strömungsdurchgang für das Wärmemedium, die die Ausgangsseite des Wärmemediumdurchgangs des zweiten Moduls M2 und die Eingangsseite des zweiten Aussenwärmetauschers 104 verbindet. Dann erfolgt die Betätigung der ersten und zweiten Wärmemediumpumpen 11a, 11b, wobei die Betriebe der vierten Wärmemediumpumpe 11d und des Kompressors 31 im Kühlvorgang 30 angehalten werden.
Als Ergebnis, wie durch schwarze Pfeile in 38 angezeigt, zirkuliert das von der ersten Wärmemediumpumpe 11a druckgespeiste Wärmemedium um den Wärmemediumkreislauf 101 herum, in dieser Reihenfolge, vom ersten Modul M1 => in den zweiten Aussenwärmetauscher 104 => in die erste Wärmemediumpumpe 11a. Zusätzlich zirkuliert das von der zweiten Wärmemediumpumpe 11b druckgespeiste Wärmemedium um den Wärmemediumkreislauf 102, in dieser Reihenfolge, vom zweiten Modul M2 => in den zweiten Aussenwärmetauscher 104 => in die zweite Wärmemediumpumpe 11b. In diesem Falle wird die Wärme des ersten Moduls M1 zum Wärmemedium abgegeben, das durch den zweiten Wärmemediumkreislauf 102 durch den zweiten Aussenwärmetauscher 104 fliesst. Dementsprechend werden das Wärmemedium, das durch das zweite Modul M2 geströmt, und das zweite Modul M2 aufgeheizt. Dann kann die Erwärmung des zweiten Moduls M2 erfolgen.
(f) Zweiter Wärmeübertragung zwischen den Modulen M1 und M2
Im oben beschriebenen Erwärmungsvorgang des zweiten Moduls M2 ist es angezeigt, dass die Wärme des ersten Moduls M1 zum zweiten Modul M2 über den Kühlvorgang 30 übertragen wird. Umgekehrt kann die Erwärmung des ersten Moduls M1 auch durch die Übertragung der Wärme des zweiten Moduls M2 zum ersten Modul M1 über den Kühlvorgang 30 erfolgen.
Im Erwärmungsvorgang des ersten Moduls M1 schalten die Dreiwegeventile 14c bis 14e des ersten Wärmemediumkreislaufs 101 in den Wärmemediumdurchgang, der die Ausgangsseite des Wärmemediumdurchgangs des ersten Moduls M1 und die Eingangsseite des ersten Verdampfers 32a verbindet. Zudem schalten die Dreiwegeventile 14f bis 14h des zweiten Wärmemediumkreislaufs 102 in den Strömungsdurchgang für das Wärmemedium, der die Ausgangsseite des Wärmemediumdurchgangs des zweiten Moduls M2 und die Eingangsseite des zweiten Wärmetauschers 34b verbindet. Die erste und zweite Wärmemediumpumpen 11a, 11b, und der Kompressor 31 im Kühlvorgang 30 werden also betätigt, wobei die vierte Wärmemediumpumpe 11d angehalten wird.
Als Ergebnis, wie durch schwarze Pfeile in 39 angezeigt, zirkuliert das von der ersten Wärmemediumpumpe 11a druckgespeiste Wärmemedium um den Wärmemediumkreislauf 101 herum, in dieser Reihenfolge: vom ersten Modul M1 => in den ersten Verdampfer 32a => in die erste Wärmemediumpumpe 11a. Zusätzlich zirkuliert das von der zweiten Wärmemediumpumpe 11b druckgespeiste Wärmemedium um den zweiten Wärmemediumkreislauf 102 herum, in dieser Reihenfolge, vom zweiten Modul M2 => in den zweiten Verdampfer 34b => in die zweite Wärmemediumpumpe 11b.
Im Kühlvorgang 30 fliesst das vom Kompressor 31 abgeführte Kühlmittel wie durch die weissen Pfeile in 39 angezeigt. In diesem Falle tauscht das Hochdruck-Kühlmittel, das in den ersten Kondensator 32a strömt, Wärme mit dem Wärmemedium aus, das um den Wärmemediumkreislauf 101 herum zirkuliert, um Wärme freizugeben. Dementsprechend werden das Wärmemedium, das durch den ersten Wärmemediumkreislauf 101 strömt, und das erste Modul M1 aufgeheizt.
Zudem wird vom Niederdruckkühlmittel, das in den zweiten Verdampfer 34b geströmt, die Wärme des Wärmemediums absorbiert, das durch den zweiten Wärmemediumkreislauf 102 fliesst, um verdampft zu werden. Dementsprechend werden das Wärmemedium aufgeheizt, das durch das zweite Modul M2 geströmt, und das zweite Modul M2 abgekühlt.
Wie oben, im von der Wärme des zweiten Moduls M2 hervorgebrachten Erwärmungsvorgang des ersten Moduls M1, wird die Wärme des zweiten Moduls M2 zum ersten Modul M1 über den Kühlvorgang 30 übertragen, sodass die Erwärmung des ersten Moduls M1 erfolgen kann. Gleichzeitig mit der Erwärmung des ersten Moduls M1 kann das zweite Modul M2 abgekühlt werden.
In der vorstehend beschriebenen Temperaturregulierungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform kann durch die Steuerung der Betriebe der Wärmemediumpumpen 11a, 11b, 11d, und der Dreiwegeventile 14e bis 14i entlang der ersten bis dritten Wärmemediumkreisläufen 101, 102, 103, und des Kompressors 31 im Kühlvorgang 30, durch wirksamen Einsatz der Wärme eines Teils der Module M1, M2, die Regulierung der Temperatur eines anderen Teils der Module erfolgen. Dementsprechend kann die Regulierung der Temperaturen der Module M1, M2 in der Batteriepackung 100 zusammen mit einem zunehmenden Betrag der Energie wirksam erfolgen, die von der Aussenwelt begrenzt wird.
In der vorliegenden Ausführungsform erfolgt die Wärmeübertragung der Module M1, M2 über den Kühlvorgang 30. Dementsprechend kann die Erwärmung des Moduls, das vor der Ausführung der Wärmeübertragung eine niedrige Temperatur aufweist, auf eine höhere Temperatur erfolgen, als das als eine Wärmequelle dienende Modul.
Die Wärmemediumpumpen 11a, 11b, die Dreiwegeventile 14e bis 14h und der Kühlvorgang 30 der vorliegenden Ausführungsform bilden eine Wärmeübertragungseinrichtung, die die Wärme eines Teils der Module M1, M2 an einen anderen Teil der Module überträgt.
(Siebte Ausführungsform)
Eine siebte Ausführungsform wird unter Bezugnahme der 40 beschrieben.
Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der sechsten Ausführungsform derart, dass Wärme zwischen Modulen M1 und M2 über ein thermoelektrisches Element (zB, eine Peltier-Vorrichtung) 40 übertragen wird, das einen Wärmeabgabeteil 41, der Wärme bei Erregung abgibt, und einen wärmeabsorbierenden Teil 42 enthält, der Wärme bei Erregung absorbiert. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Erklärung mit der Beschreibung eines Teils gegeben, der ähnlich oder gleichwertig den ersten bis sechsen Ausführungsformen sind und weggelassen oder vereinfacht worden sind.
Das thermoelektrische Element 40 ist an eine fahrzeugseitige Batterie 6 angeschlossen, die als eine Leistungsquelle für eine Steuereinrichtung 60 und so weiter dient. Das thermoelektrische Element 40 wird durch die Stromversorgung von der fahrzeugseitigen Batterie 6 gesteuert. Die Erregung des thermoelektrischen Elementes 40 wird durch die Steuereinrichtung 60 gesteuert.
Ein erster Wärmeabgabeteil 41a, der die im Wärmeabgabeteil 41 hergestellte Wärme an ein Wärmemedium abgibt, das durch einen ersten Wärmemediumkreislauf 101 fliesst, und ein zweiter Wärmeabgabeteil 41b, der die Wärme an ein Wärmemedium abgibt, das durch einen zweiten Wärmemediumkreislauf 102 fliesst, sind in thermischem Kontakt mit dem Wärmeabgabeteil 41 dieses thermoelektrischen Elementes 40 angeordnet.
Ein erster wärmeabsorbierender Teil 42a, der die Wärme vom Wärmemedium absorbiert, das durch den ersten Wärmemediumkreislauf 101 fliesst, und ein zweiter wärmeabsorbierender Teil 42b, der die Wärme vom Wärmemedium absorbiert, das durch den zweiten Wärmemediumkreislauf 102 fliesst, sind in thermischem Kontakt mit dem wärmeabsorbierenden Teil 42 dieses thermoelektrischen Elementes 40 angeordnet.
In der oben ausgeführten Temperaturregulierungsvorrichtung 1, zum Beispiel im Falle, wo die Wärme des ersten Moduls M1 zum zweiten Modul M2 übertragen wird, schalten die Dreiwegeventile 14c bis 14e entlang des ersten Wärmemediumkreislaufs 101 in einen Strömungsdurchgang für das Wärmemedium, der eine Ausgangsseite des Wärmemediumdurchgangs des ersten Moduls M1 und eine Eingangsseite des ersten wärmeabsorbierenden Teils 42a verbindet. Die Dreiwegeventile 14f bis to 14h des zweiten Wärmemediumkreislaufs 102 schalten in einen Strömungsdurchgang für das Wärmemedium, der eine Ausgangsseite des Wärmemediumdurchgangs des zweiten Moduls M2 und eine Eingangsseite des ersten Wärmetauschers 41b verbindet. Dann werden die erste und zweite Wärmemediumpumpen 11a, 11b betätigt, und das thermoelektrische Element 40 wird von der fahrzeugseitigen Batterie 6 mit Strom versorgt.
Als Ergebnis zirkuliert das von der ersten Wärmemediumpumpe 11a druckgespeiste Wärmemedium um den Wärmemediumkreislauf 101 herum, in dieser Reihenfolge: vom ersten Modul M1 => in den ersten wärmeabsorbierenden Teil 42a => in die erste Wärmemediumpumpe 11a. In diesem Falle wird die Wärme des Wärmemedium, das durch das erste Modul M1 geströmt ist, in den wärmeabsorbierenden Teil 42 des thermoelektrischen Elementes 40 über den ersten wärmeabsorbierenden Teil 42a absorbiert. Das Wärmemedium, das um den Wärmemediumkreislauf 101 herum zirkuliert, wird abgekühlt. Dementsprechend wird das erste Modul M1 abgekühlt.
Zusätzlich zirkuliert das von einer zweiten Wärmemediumpumpe 11b druckgespeiste Wärmemedium um den zweiten Wärmemediumkreislauf 102 herum, in dieser Reihenfolge, vom zweiten Modul M2 => in den zweiten Wärmeabgabeteil 41b => in die zweite Wärmemediumpumpe 11b. In diesem Falle wird am zweiten Wärmeabgabeteil 41b, die Wärme des Wärmeabgabeteils 41 des thermoelektrischen Elementes an das Wärmemedium abgegeben, das durch das zweite Modul M2 geströmt ist. Das Wärmemedium, das um den zweiten Wärmemediumkreislauf 102 herum zirkuliert, wird aufgeheizt. Dementsprechend wird das zweite Modul M2 aufgeheizt.
Wie oben wird die Wärme des ersten Moduls M1 zum zweiten Modul M2 über das thermoelektrische Element 40 übertragen, sodass die Erwärmung des zweiten Moduls M2 erfolgen kann. Gleichzeitig mit der Erwärmung des zweiten Moduls M2 kann das erste Modul M1 abgekühlt werden. In diesem Falle wird die Wärme des ersten Moduls M1 zum zweiten Modul M2 anhand des thermoelektrischen Elementes 40 übertragen. Demzufolge kann die Temperatur des zweiten Moduls M2 bis auf eine Temperatur erhöht werden, die höher ist als das erste Modul M1.
Umgekehrt, wenn die Übertagung der Wärme des zweiten Moduls M2 zum ersten Modul M1 erfolgt, schalten die Dreiwegeventile 14c bis 14e des ersten Wärmemediumkreislaufs 101 in den Strömungsdurchgang für das Wärmemedium, der die Ausgangsseite des Wärmemediumdurchgangs des ersten Moduls M1 und die Eingangsseite des ersten Wärmeabgabeteils 41a verbindet. Zudem schalten die Dreiwegeventile 14f bis 14h des zweiten Wärmemediumkreislaufs 102 in den Strömungsdurchgang für das Wärmemedium, der die Ausgangsseite des Wärmemediumdurchgangs des zweiten Moduls M2 und die Eingangsseite des zweiten Wärmetauschers 42b verbindet. Dann werden die erste und zweite Wärmemediumpumpen 11a, 11b betätigt, und das thermoelektrische Element 40 wird von der fahrzeugseitigen Batterie 6 mit Strom versorgt.
Als Ergebnis zirkuliert das von der ersten Wärmemediumpumpe 11a druckgespeiste Wärmemedium um den Wärmemediumkreislauf 101 herum, in dieser Reihenfolge: vom ersten Modul M1 => in den ersten Wärmeabgabeteil 41a => in die erste Wärmemediumpumpe 11a. In diesem Falle wird durch den ersten Wärmeabgabeteil 41a die Wärme des Wärmeabgabeteils 41 des thermoelektrischen Elementes an das Wärmemedium abgegeben, das durch das erste Modul M1 geströmt ist. Das Wärmemedium, das um den ersten Wärmemediumkreislauf 101 herum zirkuliert, wird aufgeheizt. Dementsprechend wird das erste Modul aufgeheizt.
Zusätzlich zirkuliert das von der zweiten Wärmemediumpumpe 11b druckgespeiste Wärmemedium um den zweiten Wärmemediumkreislauf 102 herum, in dieser Reihenfolge, vom zweiten Modul M2 => in den zweiten wärmeabsorbierenden Teil 42b => in die zweite Wärmemediumpumpe 11b. In diesem Falle wird die Wärme des Wärmemedium, das durch das zweite Modul M2 geströmt ist, in den wärmeabsorbierenden Teil 42 des thermoelektrischen Elementes 40 über den zweiten wärmeabsorbierenden Teil 42b absorbiert. Das Wärmemedium, das um den zweiten Wärmemediumkreislauf 102 herum zirkuliert, wird abgekühlt. Dementsprechend wird das zweite Modul M2 abgekühlt.
Wie oben wird die Wärme des zweiten Moduls M2 zum ersten Modul M1 über das thermoelektrische Element 40 übertragen, sodass die Erwärmung des ersten Moduls M1 erfolgen kann. Gleichzeitig mit der Erwärmung des ersten Moduls M1 kann das zweite Modul M2 abgekühlt werden. In diesem Falle wird die Wärme des zweiten Moduls M2 zum ersten Modul M1 anhand des thermoelektrischen Elementes 40 übertragen. Demzufolge kann die Temperatur des ersten Moduls M1 bis auf eine Temperatur erhöht werden, die höher ist als das zweite Modul M2.
In der vorstehend beschriebenen Temperaturregulierungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform kann durch die Steuerung der Betriebe der Wärmemediumpumpen 11a, 11b und der Dreiwegeventile 14c bis 14h entlang der ersten und zweiten Wärmemediumkreisläufe 101, 102 und die Erregung des thermoelektrischen Elementes 40, durch wirksamen Einsatz der Wärme eines Teils der Module M1, M2, die Regulierung der Temperatur eines anderen Teils der Module erfolgen. Dementsprechend kann die Regulierung der Temperaturen der Module M1, M2 in der Batteriepackung 100 zusammen mit einem zunehmenden Betrag der Energie wirksam erfolgen, die von der Aussenwelt begrenzt wird.
In der vorliegenden Ausführungsform erfolgt die Wärmeübertragung zwischen den Modulen M1, M2 über das thermoelektrische Element 40. Dementsprechend kann die Erwärmung des Moduls, das vor der Ausführung der Wärmeübertragung eine niedrige Temperatur aufweist, auf eine höhere Temperatur erfolgen, als das als eine Wärmequelle dienende Modul.
Die Wärmemediumpumpen 11a, 11b, die Dreiwegeventile 14e bis 14h und das thermoelektrische Element 40 der vorliegenden Ausführungsform bilden eine Wärmeübertragungseinrichtung, die die Wärme eines Teils der Module M1, M2 an einen anderen Teil der Module überträgt.
(Achte Ausführungsform)
Eine achte Ausführungsform wird unter Bezugnahme der 41 beschrieben. Durch eine Temperaturregulierungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform werden die Temperaturen der Module M1 bis M3 geregelt, die eine Batteriepackung 100 bilden, die Luft als ein Wärmemedium benutzen. Ein Luftsdurchlass (nicht gezeigt), durch den Luft fliessen kann, wird innerhalb jedes der Module M1 bis M3 der vorliegenden Ausführungsform gebildet.
Wie in 41 illustriert enthält die Temperaturregulierungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform ein Gehäuse 5, das einen Luftdurchlass für einen Luftstrom definiert, dessen Temperatur durch solch einen Kühlvorgang zur Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums geregelt wird. Ein Einlass 5a zur Lufteinführung ins Gehäuse 5, und ein Auslass zur Führung im Gehäuse 5 nach dem Äusseren des Fahrzeugs werden durch dieses Gehäuse gebildet.
Ein erster Luftdurchlass 51, durch den Luft nach den Modulen M1 bis M3 der Batteriepackung 100 fliesst, und ein zweiter Luftdurchlass 53 zur Rückführung der Luft, die durch die erste bis dritte Module M1 bis M3 zu einer Stromaufwärtsseite der ersten bis dritten Module M1 bis M3 geströmt ist, sind innerhalb des Gehäuses 5 gebildet. Die Luftdurchlässe 51, 52, die im Gehäuse 5 gebildet sind, stellen einen Wärmemediumkreislauf dar, in welchem luft als ein Wärmemedium fliesst.
Die Module M1 bis M3 der Batteriepackung 100 sind entlang des ersten Luftdurchlasses 51 nebeneinander angeordnet, in dieser Reihenfolge vom ersten Modul M1, in das zweite Modul M2 und das dritte Modul M3 in einer Luftströmungsrichtung. Eine Wärmequelle (zB, der Wärmetauscher, in welchem das Niederdruckkältemittel oder Niederdruckkältemittel im Kältemittelkreis zur Klimaanlage des Fahrzeuginnenraums fliesst) 58, zur Temperaturregulierung der vom Eingang 5a eingeleiteten Luft; und ein Gebläse 53, zum Blasen der Luft nach den Modulen M1 bis M3, sind im ersten Luftdurchlass 51 an der Stromaufwärtsseite des ersten Moduls M1 angeordnet.
Der zweite Luftdurchlass 52 steht mit dem ersten Luftdurchlass 51 in Verbindung durch einen ersten Verbindungsdurchlass 54a, der im ersten Luftdurchlass 51 zwischen dem ersten Modul M1 und dem zweiten Modul M2 gebildet ist. Der zweite Luftdurchlass 52 steht mit dem ersten Luftdurchlass 51 in Verbindung durch einen zweiten Verbindungsdurchlass 54b, der im ersten Luftdurchlass 51 zwischen dem zweiten Modul M2 und dem dritten Modul M3 gebildet ist. Der zweite Luftdurchlass 52 steht mit dem ersten Luftdurchlass 51 in Verbindung durch einen dritten Verbindungsdurchlass 54a, der im ersten Luftdurchlass 51 zwischen dem dritten Modul M3 und dem Auslass gebildet ist. Zudem steht der zweite Luftdurchlass 52 mit der Stromaufwärtsseite der Wärmequelle 58 in Verbindung in der Luftströmungsrichtung durch einen vierten Verbindungsdurchlass 54d, der zwischen dem Einlass 52 und der Wärmequelle 58 gebildet ist.
Innerhalb des Gehäuses 5 sind eine erste Öffnungs- und Schliesstür 57a zum selektiven Öffnen oder Schliessen einer Verbindung zwischen dem Einlass 5a und dem vierten Verbindungsdurchlass 54d; eine zweite Öffnungs- und Schliesstür 57 zum selektiven Öffnen oder Schliessen einer Verbindung zwischen dem Luftdurchlass, der im zweiten Modul M2 gebildet ist, und dem ersten Verbindungsdurchlass 54a; eine dritte Öffnungs- und Schliesstür 57c zum selektiven Öffnen oder Schliessen einer Verbindung zwischen dem Luftdurchlass, der im dritten Modul M3 gebildet ist, und dem zweiten Verbindungsdurchlass 54b; und eine vierte Öffnungs- und Schliesstür 57d zum selektiven Öffnen oder Schliessen einer Verbindung zwischen dem dritten Verbindungsdurchlass 54c und dem Auslass 5b angeordnet. Diese Öffnungs- und Schliesstüren 57a bis 57d werden durch Servomotoren angetrieben, die nicht gezeigt sind.
Die Betriebe der Servomotoren der Öffnungs- und Schliesstüren 57a bis 57d werden duch Ausgangssignale von einer Steuereinrichtung 60 gesteuert. Die Öffnungs- und Schliesstüren 57a bis 57d stellen die Einrichtung zum Schalten eines Strömungsdurchgangs dar, wodurch ein Luftströmungsdurchgang (Strömungsdurchgang für das Wärmemedium) im Gehäuse 5 geschaltet wird.
In der oben ausgeführten Temperaturregulierungsvorrichtung 1, zum Beispiel, wenn die Erwärmung des ersten Moduls M1 erfolgt, wird der vierte Verbindungsdurchlass 54d von der ersten Öffnungs- und Schliesstür 57a geschlossen; der erste Verbindungsdurchlass 54a wird von der zweiten Öffnungs- und Schliesstür 57b geschlossen; der zweite Verbindungsdurchlass 54b wird von der dritten Öffnungs- und Schliesstür 57c geschlossen; und der dritte Verbindungsdurchlass 54c wird von der vierten Öffnungs- und Schliesstür 57d geschlossen. Dann wird das Gebläse 53 betätigt, wobei ein Zufluss des Hochdruckkühlmittels oder Niederdruckkühlmittels zur Wärmequelle 58 angehalten wird.
Dementsprechend fliesst warme Luft, die von solch einem Kühlvorgang zur Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums aufgeheizt wird, ins Gehäuse durch den Einlass 5a. Dann fliesst die eingeleitete warme Luft durch den Luftdurchlass in das Modul M1 über das Gebläse 53, und das erste Modul M1 wird aufgeheizt. Die Luft, die durch den Luftdurchlass des ersten Moduls M1 geströmt ist, fliesst durch die Luftdurchlässe in die zweite und dritte Module M2, M3. Danach wird die Luft in den Fahrzeugaussenbereich durch den Auslass 5b ausgestossen.
Im Falle der Erwärmung des zweiten Moduls M2, wenn die Temperatur des ersten Moduls M1 höher ist als die Temperatur des zweiten Moduls M2, wie in 41 illustriert, wird der Einlass 5a vom ersten Öffnungs- und Schliessventil 57a geschlossen; der erste Verbindungsdurchlass 54a wird von der zweiten Öffnungs- und Schliesstür 57b geschlossen; der im dritten Modul M3 gebildete Verbindungsdurchlass wird von der dritten Öffnungs- und Schliesstür 57c geschlossen; und der Auslass 5b wird vom vierten Öffnungs- und Schliessventil 57d geschlossen. Dann wird das Gebläse 53 betätigt, wobei ein Zufluss des Hochdruckkühlmittels oder Niederdruckkühlmittels zur Wärmequelle 58 angehalten wird.
Dementsprechend fliesst die vom Gebläse 53 eingeblasene Luft durch den Luftdurchlass in das erste Modul M1 und absorbiert die Wärme des ersten Moduls M1, damit seine Temperatur erhöht wird. Dann fliesst die Luft, deren Temperatur erhöht worden ist, durch den Luftdurchlass in das zweite Modul M2 und das zweite Modul M2 wird also aufgeheizt. Die Luft, die durch den Luftdurchlass des zweiten Moduls M2 geströmt ist, wird ins Gebläse 53 durch den zweiten Luftdurchlass 52 im Gehäuse 5 angesogen, um nach dem ersten Modul M1 geblasen zu werden.
Wie oben kann die Erwärmung des zweiten Moduls M2 erfolgen, wobei die Wärme des ersten Moduls M1 zum zweiten Modul M2 über die geblasene Luft übertragen wird. Gleichzeitig mit der Erwärmung des zweiten Moduls M2 kann also das erste Modul M1 abgekühlt werden.
Im Falle der Erwärmung des dritten Moduls M3, wenn die Temperaturen der ersten und zweiten Module M1, M2 höher sind als die Temperatur des dritten Moduls M3, wird der Einlass 5a durch das erste Öffnungs- und Schliessventil 57a geschlossen; der erste Verbindungsdurchlass 54a wird von der zweiten Öffnungs- und Schliesstür 57b geschlossen; der zweite Verbindungsdurchlass 54b wird von der dritten Öffnungs- und Schliesstür 57c geschlossen; und der Auslass 5b wird vom vierten Öffnungs- und Schliessventil 57d geschlossen. Dann wird das Gebläse 53 betätigt, wobei ein Zufluss des Hochdruckkühlmittels oder Niederdruckkühlmittels zur Wärmequelle 58 angehalten wird.
Dementsprechend fliesst die vom Gebläse 53 eingeblasene Luft durch die Luftdurchlässe in die erste und zweite Module M1, M2 und absorbiert die Wärme der ersten und zweiten Module M1, M2, damit seine Temperatur erhöht wird. Dann fliesst die Luft, deren Temperatur erhöht worden ist, durch den Luftdurchlass in das dritte Modul M3, und das dritte Modul M3 wird aufgeheizt. Die Luft, die durch den Luftdurchlass des dritten Moduls M3 geströmt ist, wird ins Gebläse 53 durch den zweiten Luftdurchlass 52 im Gehäuse 5 angesogen, um nach dem ersten Modul M1 geblasen zu werden.
Wie oben kann die Erwärmung des dritten Moduls M3 erfolgen, wobei die Wärme der ersten und zweiten Module M1, M2 zum dritten Modul M3 über die geblasene Luft übertragen wird. Gleichzeitig mit der Erwärmung des dritten Moduls M3 können die erste und zweite Module M1, M2 abgekühlt werden.
Im Falle der Abkühlung des dritten Moduls M3, wenn die Temperaturen der ersten und zweiten Module M1, M2 niedriger sind als die Temperatur des dritten Moduls M3, ähnlich der oben beschriebenen Erwärmung des dritten Moduls M3, wird der Einlass 5a durch vom ersten Öffnungs- und Schliessventil 57a geschlossen; der erste Verbindungsdurchlass 54a wird von der zweiten Öffnungs- und Schliesstür 57b geschlossen; der zweite Verbindungsdurchlass 54b wird von der dritten Öffnungs- und Schliesstür 57c geschlossen; und der Auslass 5b wird vom vierten Öffnungs- und Schliessventil 57d geschlossen. Dann wird das Gebläse 53 betätigt, wobei ein Zufluss des Hochdruckkühlmittels oder Niederdruckkühlmittels zur Wärmequelle 58 angehalten wird.
Dementsprechend, wenn die vom Gebläse 53 eingeblasene Luft durch die Luftdurchlässe in die erste und zweite Module M1, M2 fliesst, werden die Wärme der geblasenen Luft nach den ersten und zweiten Modulen M1, M2 abgegeben und die geblasene Luft abgekühlt. Dann fliesst die abgekühlte Luft durch den Luftdurchlass in das dritte Modul M3 und das dritte Modul M3 wird abgekühlt. Die Luft, die durch den Luftdurchlass des dritten Moduls M3 geströmt ist, wird ins Gebläse 53 durch den zweiten Luftdurchlass 52 im Gehäuse 5 angesogen, um nach dem ersten Modul M1 geblasen zu werden.
Wie oben kann die Erwärmung des dritten Moduls M3 erfolgen, wobei die kalte Energie der ersten und zweiten Module M1, M2 zum dritten Modul M3 über die geblasene Luft übertragen wird.
In der Temperaturregulierungsvorrichtung 1 der vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsform kann durch die Steuerung der Betriebe des Gebläses 53 und der vierten Öffnungs- und Schliesstüren 57a bis 57d, durch wirksamen Einsatz der Wärme eines Teils der Module M1 bis M3, die Regulierung der Temperatur eines anderen Teils der Module erfolgen. Dementsprechend kann die Regulierung der Temperaturen der Module M1 bis M3 in der Batteriepackung 100 zusammen mit einem zunehmenden Betrag der Energie wirksam erfolgen, die von der Aussenwelt begrenzt wird.
Das Gebläse 53 und die Öffnungs- und Schliesstüren 57a bis 57d der vorliegenden Ausführungsform bilden eine Wärmeübertragungseinrichtung, die die Wärme eines Teils der Module M1 bis M3 an einen anderen Teil der Module überträgt.
In der vorliegenden Ausführungsform wird es angezeigt, dass durch wirksamen Einsatz der Wärme eines Teils der Module M1 bis M3 die Regulierung der Temperatur eines anderen Teils der Module erfolgt. Selbstverständlich können jedoch die Temperaturen der Module M1 bis M3 anhand der Wärme der Wärmequelle 58 geregelt werden.
Die Ausführungsformen sind oben beschrieben worden. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch auf die oben beschriebenen Ausführungsformen nicht beschränkt. Ohne vom Betrachtungsumfang der Ansprüche abzuweichen, wird die vorliegende Offenbarung auf die in den Ansprüchen aufgeführte Formulierung nicht beschränkt und einen Bereich bedeckt, in welchem sie von einem Fachmann leicht ersetzt werden können. Zudem kann eine Verbesserung, die auf einem von einem Fachmann normalerweise gezeigten Kenntnis beruht, zweckmässig zur vorliegenden Offenbarung zugesetzt werden. Zum Beispiel kann die vorliegende Offenbarung wie folgt sonstig geändert werden.

(1) In den obigen Ausführungsformen sind die Temperaturregulierungsvorgänge zur Zeit der Entladung von den die Batteriepackung 100 bildenden Modulen M1 bis M3 beschrieben worden. Jedoch können statt dieser Temperaturregulierungsvorgänge zum Beispiel zur Zeit der Ladung der Module M1 bis M3 ähnlich ausgeführt werden.
(2) In den obigen Ausführungsformen ist es angezeigt, dass Entladungen von den Modulen in einer vorbestimmten Ordnung erfolgen und dass die Erwärmung der Module gemäss der vorliegenden Entladungsordnung ausgeführt wird. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung auf diese nicht beschränkt. Wenn zum Beispiel die Mengen an gespeicherter Elektrizität in den Modulen M1 bis M3 von der ersten Ausführungsform und so weiter unterschiedlich sind, können die Module mit der grösseren Menge an gespeicherter Elektrizität als das bereits benutzte Modul vorrängig verwendet werden, wobei die Mengen der Wärmemedien, die in die Wärmemediumdurchgänge der Module fliessen, geregelt werden. Dementsprechend kann die Wärme der bereits benutzten Module übertragen werden eher als diese des Modules mit der gröseren Menge an gespeicherter Elektrizität. Zusätzlich erfolgt die Ermittlung der Benutzungsordnung der Module M1 bis M3 durch die Einrichtung zur Ermittlung der Batteriebenutzung 60a in der Steuereinrichtung 60.
(3) In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform zum Beispiel ist es illustriert, dass die Wärme des dritten Moduls M3 nach der Aussenluft durch den Aussenwärmetauscher 3 im Abkühlvorgang des dritten Moduls M3 abgegeben wird. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung auf dieses nicht beschränkt. Wenn zum Beispiel die Temperaturen der ersten und zweiten Module M1, M2 niedriger sind als die Temperatur des dritten Moduls M3, kann das dritte Modul M3 abgekühlt werden, wobei die Wärme des dritten Moduls M3 zu den ersten und zweiten Modulen M1, M2 übertragen wird.
(4) In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ist es illustriert, dass zum Beipiel under den Modulen M1 bis M3, die Wärme eines Moduls zu einem anderen Modul übertragen wird. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung auf dieses nicht beschränkt.

Zum Beipiel under den Modulen M1 bis M3 wird die Wärme von zwei Modulen oder mehr zu einem anderen Modul übertragen; die Wärme von zwei Modulen oder mehr kann zu den anderen zwei Modulen oder mehr übertragen werden; oder die Wärme eines Moduls kann zu den anderen zwei Modulen oder mehr übertragen werden.
Wenn es unter den Modulen M1 bis M3 mehr als ein Modul (Übertragungszielmodul) gibt, zu welchem die Wärme des Moduls übertragen wird, kann das Übertragungszielmodul mit der grösseren Wärmemenge, die mit dem als eine Wärmequelle dienenden Modul ausgetauscht wird, als ein anschliessend zu benutzendes Modul bestimmt werden. Zusätzlich erfolgt die Ermittlung der Benutzungsordnung der Module M1 bis M3 durch die Einrichtung zur Ermittlung der Batteriebenutzung 60a in der Steuereinrichtung 60.
Zudem kann die Wärme bevorzugt zum Modul der Übertragungszielmodule übertragen, das die grössere Menge an gespeicherter Elektrizität aufweist, wobei die Regulierung der Mengen der in die Übertragungszielmodule einströmenden Wärmemedien erfolgt.

(5) In den oben beschriebenen vierten bis sechsten Ausführungsformen ist es illustriert, dass der Dampfverdichtungskühlvorgang 30 für die Wärmeübertragungseinrichtung angewandt wird. Jedoch kann statt dieser zum Beispiel ein Adsorptionskühlvorgang oder ein Absorptionskühlvorgang für die Wärmeübertragungseinrichtung angewendet werden.
(6) In den obigen Ausführungsformen wird ein Beispiel der Temperaturregulierung der Batteriepackung 100 beschrieben, die aus den Modulen M1, M2 oder den drei Modulen M1 bis M3 durch die Temperaturregulierungsvorrichtung 1 besteht. Jedoch kann statt dieser die Temperatur der aus vier Modulen oder mehr gebildeten Batteriepackung 100 geregelt werden.
(7) In den obigen Ausführungsformen wird ein Beispiel der Anwendung der Batterietemperaturregulierungsvorrichtung 1 der vorliegenden Offenbarung an die Temperaturregulierung der im Fahrzeug angeordneten Batteriepackung 100 beschrieben. Jedoch kann zum Beispiel statt dieser die Batterietemperaturregulierungsvorrichtung 1 der vorliegenden Offenbarung an die Batteriepackung 100 angewendet werden, die in einem Haushalt, einer Fabrik oder ähnlichem eingesetzt wird.
(8) Die obigen Ausführungsformen können angemessen in Kombination soweit benutzt werden.

Während die vorliegende Offenbarung mit Bezugnahme auf ihre Ausführungsformen beschrieben worden ist, soll man verstehen, dass die Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen und Bauweisen begrenzt ist. Die vorliegende Offenbarung ist zur Deckung von unterschiedlichen Veränderungen und zusätzlichen gleichwertigen Anordnungen bestimmt, während die unterschiedlichen Kombinationen und Anordnungen, anderen Kombinationen und Anordnungen, die mehr, weniger oder ein einziges Element umfassen, auch dem Geist und dem Umfang der vorliegenden Offenbarung entsprechen.
Der in Verbindung mit dem Kühlvorgang 30 bzw. Kältemittelkreis 30 verwendete Ausdruck ”Kühlmittel” ist als ”Kältemittel” zu verstehen.

Claims

Batterietemperaturregulierungsvorrichtung, angepasst für eine Batteriepackung (100), die durch Parallelschaltung einer Anzahl von Batteriegruppen (M1 bis M3) konfiguriert ist, von denen jede eine Reihenschaltung einer Anzahl von Batteriezellen (100a) ist, die geladen und entladen werden können, wobei die Vorrichtung so konfiguriert ist, dass die Temperatur der Anzahl der Batteriegruppen (M1 bis M3) geregelt wird, und umfassend eine Wärmeübertragungseinrichtung (11, 11a bis 11c, 12a bis 12m, 13, 13a bis 13e, 14a, 14b, 14e bis 14h, 30, 40, 53, 57a bis 57d) zum Übertragen von Wärme eines Teils der Anzahl der Batteriegruppen (M1 bis M3) auf einen anderen Teil der Anzahl der Batteriegruppen (M1 bis M3).
Batterietemperaturregulierungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Teil der Anzahl der Batteriegruppen (M1 bis M3) wenigstens eine Anzahl der folgenden umfasst: eine laufend verwendete Anzahl der Anzahl Batteriegruppen (M1 bis M3); und eine bereits verwendete Anzahl der Anzahl der Batteriegruppen (M1 bis M3); und der andere Teil der Anzahl der Batteriegruppen (M1 bis M3) eine der Anzahl der Anzahl der Batteriegruppen (M1 bis M3) umfasst, die anschliessend benutzt werden soll.
Batterietemperaturregulierungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Einrichtung (60a) zur Ermittlung der Batteriebenutzung zur Ermittlung einer Anzahl der Anzahl der Batteriegruppen (M1 bis M3), die anschliessend benutzt werden soll, wobei die Einrichtung (60a) zur Ermittlung der Batteriebenutzung eine Anzahl des anderen Teils der Anzahl der Batteriegruppen (M1 bis M3) ermittelt, die die grösste Wärmemenge enthält, die mit dem Teil der Anzahl der Batteriegruppen (M1 bis M3) ausgetauscht wird, der die anschliessend zu verwendende der Anzahl der Batteriegruppen (M1 bis M3) wird.
Batterietemperaturregulierungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Teil der Anzahl der Batteriegruppen (M1 bis M3) eine laufend verwendete Anzahl der Anzahl der Batteriegruppen (M1 bis M3) umfasst; der andere Teil der Anzahl der Batteriegruppen (M1 bis M3) eine Anzahl der Anzahl der Batteriegruppen (M1 bis M3) mit einer grösseren Menge an gespeicherter Elektrizität als die laufend verwendete Anzahl der Anzahl der Batteriegruppen (M1 bis M3); und wenn eine Menge an gespeicherter Elektrizität in dem Teil der Anzahl von Batteriegruppen (M1 bis M3) kleiner wird als ein vorbestimmter Referenzbetrag, die Wärmeübertragungseinrichtung (11, 11a bis 11c, 12a bis 12m, 13, 13a bis 13e, 14a, 14b, 14e bis 14h, 30, 40, 53, 57a bis 57d) die Wärme des Teils der Anzahl der Batteriegruppen (M1 bis M3) auf den anderen Teil der Anzahl der Batteriegruppen (M1 bis M3) überträgt.
Batterietemperaturregulierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: die Wärmeübertragungseinrichtung (11a, 11b, 12k bis 12m, 13a bis 13e, 14e bis 14h, 30) einen Kältemittelkreis (30) mit einer Verdampfungseinrichtung (34, 34a bis 34c, 37) zum Verdampfen von Kältemittel und eine Wärmeabgabeeinrichtung (32, 32a bis 32c, 36); und die Verdampfungseinrichtung (34, 34a bis 34c, 37) Wärme zwischen einem Niederdruckkältemittel und dem Teil der Anzahl der Batteriegruppen (M1 bis M3) über ein Wärmemedium austauscht, um Wärme von dem Teil der Anzahl von Batteriegruppen (M1 bis M3) zu absorbieren, und die Wärmeabgabeeinrichtung (32, 32a bis 32c, 36) Wärme zwischen Hochdruckkältemittel und dem anderen Teil der Anzahl der Batteriegruppen (M1 bis M3) über ein Wärmemedium austauscht, so dass die Wärmeübertragungseinrichtung (11a, 11b, 12k bis 12m, 13a bis 13e, 14e bis 14h, 30) die Wärme des Teils der Anzahl der Batteriegruppen (M1 bis M3) auf den anderen Teil der Anzahl der Batteriegruppen (M1 bis M3) überträgt.
Batterietemperaturregulierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: die Wärmeübertragungseinrichtung (11a, 11b, 14e bis 14h, 40) ein thermoelektrisches Element (40) mit einem Wärmeabgabeteil (41) umfasst, der Wärme bei Erregung abgibt, und einen wärmeabsorbierenden Teil (42), der Wärme bei Erregung absorbiert; der wärmeabsorbierende Teil (42) Wärme von dem Teil der Anzahl von Batteriegruppen (M1 bis M3) über ein Wärmemedium absorbiert; und der wärmeabgebende Teil (41) Wärme an den anderen Teil der Anzahl von Batteriegruppen (M1 bis M3) über ein Wärmemedium abgibt.
Batterietemperaturregulierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: die Wärmeübertragungseinrichtung (11, 11a, 11b, 12d bis 12m, 13, 13a bis 13e, 14e bis 14h, 30, 40, 53, 57a bis 57d) an einem Wärmemediumkreis (10, 101, 102, 51, 52) angeordnet ist, durch den ein Wärmemedium fliesst; die Wärmeübertragungseinrichtung (11, 11a, 11b, 12d bis 12m, 13, 13a bis 13e, 14e bis 14h, 30, 40, 53, 57a bis 57d) eine Einrichtung zum Schalten eines Strömungsdurchgangs (12a to 12m, 13, 13a bis 13e, 14a bis 14h, 57a bis 57d) zum Schalten eines Strömungsdurchgangs für das Wärmemedium im Wärmemediumkreislauf (10, 101, 102, 51, 52) enthält; und die Einrichtung zum Schalten eines Strömungsdurchgangs (12a bis 12m, 13, 13a bis 13e, 14a bis 14h, 57a bis 57d) so gestaltet ist, dass sie in der Lage ist, den Strömungsdurchgang für das Wärmemedium zum Führen des Wärmemediums, das die Wärme des Teils der Anzahl von Batteriegruppen (M1 bis M3) absorbiert, in den anderen Teil der Anzahl von Batteriegruppen (M1 bis M3) zu schalten.