DE112012005653B4 - Temperaturanpassungvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Temperaturanpassungsvorrichtung, aufweisend:ein Peltier-Element (8), dem elektrische Leistung zugeführt wird, um einen Wärmetausch zwischen einer elektronischen Vorrichtung (1), die an einem Fahrzeug angebaut ist, und einem Wärmetauschabschnitt (341) des Fahrzeugs zu ermöglichen;einen Temperatursensor (12), der eine Temperatur der elektronischen Vorrichtung (1) erfasst;einen Peltier-Elementsteuerabschnitt (102), der die elektrische Leistung steuert, die dem Peltier-Element (8) zugeführt wird, der eine kontinuierliche Bestromung des Peltier-Elements (8) durchführt, wenn die Temperatur der elektronischen Vorrichtung (1) eine Solltemperatur nicht erreicht, und der eine intermittierende Bestromung des Peltier-Elements (8) durchführt, wenn die Temperatur der elektronischen Vorrichtung (1) die Solltemperatur erreicht,einen Erfassungsabschnitt (14), der Informationen über eine Temperatur der Luft außerhalb der elektronischen Vorrichtung (1) erhält;einen Speicherabschnitt (52), der Antriebsbedingungsinformationen speichert, in denen die Temperatur der Luft außerhalb der elektronischen Vorrichtung (1) und ein Stromwert einer elektrischen Leistung, die dem Peltier-Element (8) in der kontinuierlichen Bestromung zugeführt wird, miteinander assoziiert sind und der Stromwert in der kontinuierlichen Bestromung und ein Stromwert und eine Impulsbreite eines Impulsstroms in der intermittierenden Bestromung miteinander assoziiert sind; undeinen Abschnitt (106) zum Bestimmen von Bedingungen, der auf Basis eines Erfassungsergebnisses vom Erfassungsabschnitt (14) und der Antriebsbedingungsinformationen, die im Speicherabschnitt (52) gespeichert sind, den Stromwert von elektrischer Leistung, die dem Peltier-Element (8) in der kontinuierlichen Bestromung zugeführt wird, bestimmt und den Stromwert und die Impulsbreite des Impulsstroms in der intermittierenden Bestromung bestimmt,wobei der Peltier-Elementsteuerabschnitt (102) gemäß des Stromwerts und der Impulsbreite, die vom Abschnitt (106) zum Bestimmen von Bedingungen bestimmt worden sind, die intermittierende Bestromung durchführt, welche einen Nicht-Bestromungszustand, in welchem dem Peltier-Element keine elektrische Leistung zugeführt wird, wenn ein Temperaturunterschied zwischen einer ersten Oberfläche des Peltier-Elements (8), die als exotherme Oberfläche dient, und einer zweiten Oberfläche des Peltier-Elements (8), die als endotherme Oberfläche dient, als Ergebnis der Zufuhr von elektrischer Leistung zum Peltier-Element (8) größer wird als ein erster vorgegebener Wert, und einen Bestromungszustand, in welchem die Zufuhr von elektrischer Leistung zum Peltier-Element (9) neu gestartet wird, wenn der Temperaturunterschied zwischen den ersten und zweiten Oberflächen auf einen zweiten vorgegebenen Wert sinkt, der kleiner ist als der erste vorgegebene Wert, nachdem die Zufuhr von elektrischer Leistung zum Peltier-Element unterbrochen worden ist, umfasst, wobei sich der Bestromungszustand und der Nicht-Bestromungszustand abwechselnd wiederholen.

Description

  • [Gebiet der Technik]
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technologie zur Durchführung einer Temperaturanpassung an einer elektronischen Vorrichtung, beispielsweise einer Batterie, unter Verwendung eines Peltier-Elements.
  • [Technischer Hintergrund]
  • Hybridmotorfahrzeuge, Elektromotorfahrzeuge und dergleichen, in denen Batterien, beispielsweise Lithiumionenbatterien oder Nickel-Wasserstoff-Batterien, als Leistungsquellen verwendet werden, sind bekannt. Jede der Batterien dieser Arten weist einen Temperaturbereich auf, in dem angemessene Eingangs- und Ausgangskennwerte erreicht werden können. Wenn die Batterie bei einer Temperatur verwendet wird, die von dem Temperaturbereich abweicht, besteht die Möglichkeit einer Leistungsverschlechterung oder einer Verkürzung der Lebensdauer der Batterie. Daher werden Batterien für Hybridmotorfahrzeuge oder dergleichen anhand von verschiedenen Verfahren temperaturgesteuert.
  • Die JP H08- 148 189 A offenbart eine Temperaturanpassungsvorrichtung zum Anpassen der Temperatur einer Batterie für ein Elektromotorfahrzeug unter Verwendung eines Peltier-Elements. Die JP H08- 148 189 A offenbart ein Steuerverfahren, bei dem, wenn die Batterie in einem Hochtemperaturzustand ist, so dass die Temperatur der Batterie einen geeigneten Temperaturbereich übersteigt, bewirkt wird, dass ein Strom durch das Peltier-Element fließt, so dass die Batterie mit dem Peltier-Element gekühlt werden kann. Die JP H08- 148 189 A offenbart ein Steuerverfahren, bei dem, wenn die Batterie in einem Niedertemperaturzustand ist, so dass die Temperatur der Batterie unterhalb eines geeigneten Temperaturbereichs liegt, bewirkt wird, dass ein Strom durch das Peltier-Element fließt, so dass die Batterie mit dem Peltier-Element erwärmt werden kann. Eine weitere Vorrichtung zum Regeln der Temperatur einer Batterie ist aus der JP 2009 - 110 829 A bekannt. Die DE 10 2011 004 610 A1 offenbart schließlich eine Technologie zum Einstellen eines elektrischen Stroms für einen elektrothermischen Wandler in Form eines Peltier-Elements zum Temperieren eines elektrochemischen Energiespeichers eines Fahrzeugs, bei dem der elektrische Strom auf eine maximale Stromstärke eingestellt, wenn eine Temperatur des elektrochemischen Energiespeichers außerhalb eines Betriebstemperaturbereichs liegt, wobei die maximale Stromstärke eine maximale Temperierleistung des elektrothermischen Wandlers bewirkt.
  • [Kurzfassung der Erfindung]
  • [Technisches Problem]
  • Wenn der Temperaturunterschied zwischen der exothermen bzw. wärmeabgebenden Oberfläche und der endothermen bzw. wärmeaufnehmenden Oberfläche des Peltier-Elements zunimmt, nimmt jedoch die Leistungsziffer (coefficient of performance, COP) des Peltier-Elements ab, und die Temperaturanpassung kann nicht effizient durchgeführt werden.
  • Daher ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Schaffung einer Temperaturanpassungsvorrichtung, die in der Lage ist, eine Temperaturanpassung an einer elektronischen Vorrichtung, die an einem Fahrzeug angebaut ist, z.B. einer Batterie, unter Verwendung eines Peltier-Elements effizient durchzuführen.
  • [Lösung des Problems]
  • Um das oben beschriebene Problem zu lösen, wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Temperaturanpassungsvorrichtung geschaffen, die folgendes aufweist: ein Peltier-Element, welches mit elektrischer Leistung versorgt wird, um einen Wärmetausch zwischen einer elektronischen Vorrichtung, die an einem Fahrzeug angebaut ist, und einem Wärmetauschabschnitt des Fahrzeugs zuzulassen, einen Temperatursensor, der eine Temperatur der elektronischen Vorrichtung erfasst einen Peltier-Elementsteuerabschnitt, welcher die elektrische Leistung steuert, die dem Peltier-Element zugeführt wird, der eine kontinuierliche Bestromung des Peltier-Elements durchführt, wenn die Temperatur der elektronischen Vorrichtung eine Solltemperatur nicht erreicht, und der eine intermittierende Bestromung des Peltier-Elements durchführt, wenn die Temperatur der elektronischen Vorrichtung die Solltemperatur erreicht, einen Erfassungsabschnitt, der Informationen über eine Temperatur der Luft außerhalb der elektronischen Vorrichtung erhält, einen Speicherabschnitt, der Antriebsbedingungsinformationen speichert, in denen die Temperatur der Luft außerhalb der elektronischen Vorrichtung und ein Stromwert einer elektrischen Leistung, die dem Peltier-Element in der kontinuierlichen Bestromung zugeführt wird, miteinander assoziiert sind und der Stromwert in der kontinuierlichen Bestromung und ein Stromwert und eine Impulsbreite eines Impulsstroms in der intermittierenden Bestromung miteinander assoziiert sind, und einen Abschnitt zum Bestimmen von Bedingungen, der auf Basis eines Erfassungsergebnisses vom Erfassungsabschnitt und der Antriebsbedingungsinformationen, die im Speicherabschnitt gespeichert sind, den Stromwert von elektrischer Leistung, die dem Peltier-Element in der kontinuierlichen Bestromung zugeführt wird, bestimmt und den Stromwert und die Impulsbreite des Impulsstroms in der intermittierenden Bestromung bestimmt, wobei der Peltier-Elementsteuerabschnitt gemäß des Stromwerts und der Impulsbreite, die vom Abschnitt zum Bestimmen von Bedingungen bestimmt worden sind, die intermittierende Bestromung durchführt, welche einen Nicht-Bestromungszustand, in welchem dem Peltier-Element keine elektrische Leistung zugeführt wird,, wenn ein Temperaturunterschied zwischen einer ersten Oberfläche des Peltier-Elements, die als exotherme bzw. wärmeabgebende Oberfläche dient, und einer zweiten Oberfläche des Peltier-Elements, die als endotherme bzw. wärmeaufnehmende Oberfläche dient, infolge der Zufuhr von elektrischer Leistung zum Peltier-Element größer wird als ein erster vorgegebener Wert, und einen Bestromungszustand, in welchem die Zufuhr von elektrischer Leistung zum Peltier-Element neu gestartet wird, wenn der Temperaturunterschied zwischen den ersten und zweiten Oberflächen auf einen zweiten vorgegebenen Wert sinkt, der kleiner ist als der erste vorgegebene Wert, nachdem die Zufuhr von elektrischer Leistung zum Peltier-Element unterbrochen worden ist, umfasst, wobei sich der Bestromungszustand und der Nicht-Bestromungszustand abwechselnd wiederholen.
  • Beschrieben wird zudem die Schaffung einer Temperaturanpassungsvorrichtung, die folgendes aufweist: ein Peltier-Element, dem elektrische Leistung zugeführt wird, um einen Wärmetausch zwischen einer elektronischen Vorrichtung, die an einem Fahrzeug angebaut ist, und einem Wärmetauschabschnitt des Fahrzeugs zu ermöglichen, und einen Peltier-Elementsteuerabschnitt, der elektrische Leistung steuert, die dem Peltier-Element zugeführt wird, wobei der Peltier-Elementsteuerabschnitt durch intermittierende Lieferung bzw. Zufuhr von elektrischer Leistung zum Peltier-Element eine Temperaturbeibehaltungssteuerung an der elektronischen Vorrichtung durchführt.
  • [Vorteilhafte Wirkung der Erfindung]
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Temperaturanpassungsvorrichtung geschaffen werden, die in der Lage ist, eine Temperaturanpassung an einer an einem Fahrzeug angebauten elektronischen Vorrichtung, z.B. einer Batterie, unter Verwendung eines Peltier-Elements effizient durchzuführen.
  • Figurenliste
    • [1] 1 ist eine Skizze, die den Aufbau einer Vorrichtung zur Temperaturanpassung an einer Batterie darstellt.
    • [2] 2 ist ein Funktionsblockdiagramm, das Funktionen in Bezug auf eine Verarbeitung zur Temperaturanpassung an der Batterie mit der Temperaturanpassungsvorrichtung darstellt.
    • [3] 3 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Wert des Stroms, der zum Peltier-Element geliefert wird, und einer COP zeigt, wenn der Temperaturunterschied zwischen einer endothermen Oberfläche und einer exothermen Oberfläche geändert wird.
    • [4] 4 ist ein Graph, der Änderungen der elektrischen Leistung zeigt, die dem Peltier-Element zugeführt wird, wenn eine intermittierende Bestromungssteuerung durchgeführt wird.
    • [5] 5 ist ein Graph, der Änderungen der Temperatur der Batterie und Änderungen der Temperatur der endothermen Oberfläche des Peltier-Elements zeigt, wenn eine intermittierende Bestromungssteuerung durchgeführt wird.
    • [6] 6 ist ein Graph, der Änderungen der COP des Peltier-Elements zeigt, wenn eine intermittierende Bestromungssteuerung durchgeführt wird.
    • [7] 7 ist ein Ablaufschema, das den Ablauf des Prozesses zum Steuern des Peltier-Elements darstellt.
    • [8] 8 ist ein Ablaufschema, das den Ablauf des Prozesses zur Bestimmung von Antriebsbedingungen in der intermittierenden Bestromungssteuerung darstellt.
    • [9] 9 ist ein Ablaufschema, das den Ablauf des Prozesses für eine Korrektur des Stromwerts in einer kontinuierlichen Bestromung und des Prozesses für eine Bestimmung von Antriebsbedingungen in einer intermittierenden Bestromung auf Basis des korrigierten Stromwerts zeigt.
    • [10] 10 ist ein Funktionsblockschema, das Funktionen in Bezug auf eine Verarbeitung zur Temperaturanpassung an der Batterie mit einer Temperaturanpassungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform darstellt.
    • [11] 11 ist ein Ablaufschema, das den Ablauf eines Prozesses zum Steuern des Peltier-Elements gemäß der fünften Ausführungsform darstellt.
  • [Beschreibung von Ausführungsformen]
  • Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
  • (Erste Ausführungsform)
  • 1 zeigt den Aufbau einer Vorrichtung für eine Temperaturanpassung an einer Batterie 1 gemäß der ersten Ausführungsform. X-, Y- und Z-Achsen sind als drei Achsen dargestellt, die senkrecht zueinander sind. Elektrische Leistung bzw. Strom wird in der Batterie 1 gespeichert, an der durch diese Temperaturanpassungsvorrichtung eine Temperaturanpassung durchgeführt wird. Ein Elektromotor, der bewirkt, dass ein Fahrzeug fährt, kann unter Verwendung dieser elektrischen Leistung angetrieben werden. Das Fahrzeug kann ein Hybridfahrzeug sein, das einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor aufweist, der mit elektrischer Leistung, die von der Batterie 1 geliefert wird, drehend angetrieben wird, oder ein Elektrofahrzeug mit nur einer Leistungsquelle, d.h. einem Elektromotor, der mit elektrischer Leistung, die von der Batterie 1 geliefert wird, drehend angetrieben wird. Das Hybridfahrzeug kann ein Plug-in-Hybridfahrzeug sein, das die Batterie 1 aus einer Leistungsquelle aufladen kann, die außerhalb des Fahrzeugs bereitgestellt wird. Komponenten der Temperaturanpassungsvorrichtung werden mit Bezug auf 1 beschrieben.
  • Die Temperaturanpassungsvorrichtung weist eine Batterie 1, eine ECU 2, eine Leistungsversorgungseinheit 4, einen Relaisschalter 6, ein Peltier-Element 8, einen Peltier-Elementtemperatursensor 10, einen Batterietemperatursensor 12, einen Außenlufttemperatursensor 14, einen Kanal 16 und einen Lüfter 18 auf.
  • Die Batterie 1 weist einen Akku bzw. Batteriepack 3 und ein Gehäuse 31 auf. Die Batterie 1 kann beispielsweise in einem Gehäuseabschnitt vorgesehen sein, der unterhalb eines Gepäckraums in einem hinteren Abschnitt des Fahrzeugs ausgebildet ist.
  • Der Batteriepack 3 weist eine Mehrzahl von Zellen 30 auf. Jede Zelle 30 kann eine sekundäre Zelle sein, beispielsweise eine Lithiumionenzelle oder eine Nickel-Wasserstoffzelle. Jede Zelle 30 kann alternativ dazu ein Kondensator sein. Die in Mehrzahl vorhandenen Zellen 30 sind entlang der Y-Achsenrichtung gestapelt und elektrisch miteinander verbunden. Für diese Verbindung kann ein serielles oder paralleles Verbindungsverfahren oder ein Verfahren verwendet werden, das eine Kombination aus seriellen und parallelen Verbindungen verwendet. Ein Befestigungselement 38 ist an einer Z-Achsenrichtungs-Stirnfläche des Batteriepacks 3 vorgesehen. Das Befestigungselement 38 und ein Wärmesenkenteil 341 sind unter Verwendung von Befestigungselementen 40 miteinander verbunden, wodurch der Batteriepack 3 befestigt wird.
  • Der Batteriepack 3 ist im Gehäuse 31 untergebracht. Das Gehäuse 31 beinhaltet ein oberes Gehäuse 32 und ein unteres Gehäuse 34. Ein oberer Flansch 32a und ein unterer Flansch 34a sind jeweils am oberen Gehäuse 32 und am unteren Gehäuse 34 ausgebildet. Der obere Flansch 32a und der untere Flansch 34a sind mit Befestigungselementen 36 miteinander verbunden. Das obere Gehäuse 32 und das untere Gehäuse 34 sind dadurch zu einer Einheit kombiniert, die das Gehäuse 31 als dicht verschlossene Struktur bildet.
  • Das untere Gehäuse 34 weist den Wärmesenkenteil 341 auf (der einem Wärmetauschabschnitt des Fahrzeugs entspricht). Der Wärmesenkenteil 341 stellt einen Abschnitt des unteren Gehäuses 30 dar, steht mit seinem Z-Achsenrichtungs-Ende in enger Berührung mit dem Peltier-Element 8 und erstreckt sich an seinem anderen Z-Achsenrichtungs-Ende zu einer Stelle innerhalb des Kanals 16. Der Wärmesenkenteil 341 ermöglicht einen Wärmetausch zwischen dem Batteriepack 3 und Luft im Kanal 16 (im Folgenden als „Wärmetauschmedium“ bezeichnet). Der Wärmesenkenteil 341 kann ein Metall sein. Der Wärmesenkenteil 341 kann eine Mehrzahl von Rippen aufweisen. Die Rippen, die im Kanal 16 angeordnet sind, erleichtern einen Wärmetausch zwischen dem Batteriepack 3 und dem Wärmetauschmedium.
  • Die ECU 2 ist eine elektrische Steuereinheit, die eine Verarbeitung bzw. einen Prozess für eine Temperaturanpassung an der Batterie 1 durchführt durch Steuern der gesamten Temperaturanpassungsvorrichtung. Die ECU 2 steuert die Leistungsversorgungseinheit 4, um den Wert eines Stroms anzupassen, der von der Leistungsversorgungseinheit 4 aus durch das Peltier-Element 8 fließt. Die ECU 2 schaltet den Relaisschalter 6 ein/aus, um einen Strom von der Leistungsversorgungseinheit 4 zum Peltier-Element 8 zu liefern oder den Strom zu unterbrechen. Die ECU 2 ruft Temperaturinformationen als Ergebnis von Messungen, die mit dem Peltier-Elementtemperatursensor 10, dem Batterietemperatursensor 12 und dem Außenlufttemperatursensor 14 durchgeführt werden, ab und führt verschiedene Arten von Verarbeitungen auf Basis der abgerufenen Informationen durch. Die ECU 2 steuert auch den Betrieb des Lüfters 18. Die ECU 2 weist einen Prozessor 50, beispielsweise eine CPU oder eine MPU, und einen Speicher 52 auf. Die Funktionen der Durchführung der oben beschriebenen verschiedenen Arten von Verarbeitungen bzw. Prozessen werden durch Ausführen eines Programms, welches im Speicher 52 gespeichert ist, mit dem Prozessor 50 verwirklicht. Eine ASIC-Schaltung kann als Prozessor 50 vorgesehen sein. Die ASIC-Schaltung kann einen Teil oder die Gesamtheit der Verarbeitung durchführen, die von der ECU 2 durchgeführt werden soll.
  • Die Leistungsversorgungseinheit 4 speichert elektrische Leistung als Betriebsleistung, die dem Peltier-Element 8 zugeführt werden soll. Die Leistungsversorgungseinheit 4 kann notwendige elektrische Leistung unter der Steuerung der ECU 4 zum Peltier-Element 8 liefern. Die Leistungsversorgungseinheit 4 kann die Richtung eines Stroms ändern, der unter der Steuerung der ECU 2 dazu gebracht wird, durch das Peltier-Element 8 zu fließen. Wenn die Richtung eines Stroms, der durch das Peltier-Element 8 fließt, geändert wird, werden die exotherme Oberfläche und die endotherme Oberfläche des Peltier-Elements 8 gegenseitig vertauscht. Die Leistungsversorgungseinheit 4 kann eine zweckgebundene Batterie zur Zufuhr von Leistung zum Peltier-Element 8 oder eine Hilfsbatterie sein, die elektrische Leistung speichert, welche zu einem am Fahrzeug angebauten Zubehörteil (z.B. einem Audiogerät) geliefert werden soll.
  • Der Relaisschalter 6 ist ein Schalter zum Ein- und Ausschalten der Schaltung für einen Strom, der dazu gebracht wird, von der Leistungsversorgungseinheit 4 zum Peltier-Element 8 zu fließen. Der Relaisschalter 6 kann ein Kontaktrelais sein. Der Relaisschalter 6 wird unter der Steuerung der ECU 2, wie oben beschrieben, zwischen Ein- und Auszuständen umgeschaltet.
  • Das Peltier-Element 8 weist eine Mehrzahl von thermoelektrischen P- und N-Halbleiterteilen, die in einer Ebene angeordnet sind, und ein Paar Metallplatten auf, die an Stellen auf einander entgegengesetzten Seiten der Halbleiterteile angeordnet sind. Eine der Metallplatten steht mit dem Wärmesenkenteil 341 in Kontakt, während die andere Metallplatte mit dem Batteriepack 3 in Kontakt steht. Wenn bewirkt wird, dass Strom von einem der thermoelektrischen P- und N-Halbleiter zum jeweils anderen von den thermoelektrischen P- und N-Halbleitern fließt, absorbiert eine von den Metallplatten (die der zweiten Oberfläche entspricht, welche als endotherme Oberfläche dient) Wärme, während die andere Metallplatte (die der ersten Oberfläche entspricht, welche als exotherm Oberfläche dient) Wärme abgibt. Wärme kann von einer der Metallplatten zur anderen von den Metallplatten übertragen werden, das heißt, Wärme kann vom Wärmesenkenteil 341 zum Batteriepack 3 übertragen werden, um den Batteriepack 3 zu erwärmen.
  • Wenn die Richtung des Stroms umgekehrt wird, das heißt, wenn bewirkt wird, dass Strom vom jeweils anderen von den Halbleitern zu dem einen von den Halbleitern fließt, absorbiert die andere von den Metallplatten (die der zweiten Oberfläche entspricht, welche als endotherme Oberfläche dient) Wärme, während die andere von den Metallplatten (die der ersten Oberfläche entspricht, welche als exotherme Oberfläche dient) Wärme abgibt. Wärme kann dadurch von der anderen von den Metallplatten zu der einen von den Metallplatten übertragen werden, das heißt, Wärme kann vom Batteriepack 3 zum Wärmesenkenteil 341 übertragen werden, um den Batteriepack 3 zu kühlen.
  • Der Peltier-Elementtemperatursensor 10 erfasst die Temperaturen von der einen und der anderen von den Metallplatten des Peltier-Elements 8, um den Temperaturunterschied zwischen der endothermen Oberfläche und der exothermen Oberfläche zu messen.
  • Der Batterietemperatursensor 12 misst die Temperatur der Zelle 30. Der Batterietemperatursensor 12 kann als Temperatur der Batterie 1 beispielsweise die Temperatur einer stellvertretenden einen von den Zellen 30 messen oder die Temperaturen einer Mehrzahl oder jeder von den Zellen 30 messen und den Durchschnitt der gemessenen Temperaturen als Temperatur der Batterie 1 berechnen.
  • Der Außenlufttemperatursensor 14 erfasst die Temperatur im Raum außerhalb des Gehäuses 31. Die Temperatur von Außenluft wird verwendet, um gemäß der Außenlufttemperatur während des Erwärmens der Batterie 1 mit dem Peltier-Element 8 einen Strom zu bestimmen, der zum Peltier-Element 8 geliefert werden soll.
  • Der Kanal 16 weist eine Ansaugöffnung 16a und eine Auslassöffnung 16b auf. Das Wärmetauschmedium, das an der Ansaugöffnung 16a angesaugt wird, tauscht Wärme mit dem Wärmesenkenteil 341 und wird an der Auslassöffnung 16b ausgelassen. Die Ansaugöffnung 16a kann an einer Stelle innerhalb oder außerhalb eines Fahrzeugraums vorgesehen sein. Die Auslassöffnung 16b kann an einer Stelle innerhalb oder außerhalb eines Fahrzeugraums vorgesehen sein.
  • Die Lüftung 18 wird drehend angetrieben und führt dadurch das Wärmetauschmedium in den Kanal 16 ein. Die Lüftung 18 kann beispielsweise ein Sirocco-Lüfter, ein Querstromlüfter, ein Propellerlüfter oder ein Gebläse mit einem höheren Kompressionsverhältnis sein.
  • Nun wird ein Verfahren zum Anpassen der Temperatur der Batterie 1 mit der Temperaturanpassungsvorrichtung in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 2 ist ein Funktionsblockschema der Temperaturanpassungsvorrichtung in der vorliegenden Ausführungsform.
  • Die Temperaturanpassungsvorrichtung weist einen Peltier-Elementsteuerabschnitt 102, einen Batterietemperatur-Bestimmungs- bzw. - Feststellungsabschnitt 104, einen Abschnitt 106 zum Bestimmen der Bedingungen für eine intermittierende Bestromung und einen Abschnitt 108 zum Korrigieren der Bedingungen für eine intermittierende Bestromung auf. Die Funktionen dieser Abschnitte können dadurch verwirklicht werden, dass der Prozessor 50 in der ECU 2 ein Programm liest und ausführt, das im Speicher 52 gespeichert ist und das eine Temperaturanpassungsverarbeitung betrifft. Die Funktionen können zum Teil oder insgesamt mittels einer ASIC verwirklicht werden, wie oben beschrieben.
  • Der Peltier-Elementsteuerabschnitt 102 steuert die Zufuhr von elektrischer Leistung zum Peltier-Element 8, um die Verarbeitung zum Erwärmen und die Verarbeitung zum Kühlen der Batterie 1 mit dem Peltier-Element 8 zu steuern. In der vorliegenden Ausführungsform führt der Peltier-Elementsteuerabschnitt 102 eine kontinuierliche Bestromungssteuerung durch, um den Batteriepack 3 durch eine kontinuierliche Zufuhr von elektrischer Leistung zum Peltier-Element 8 auf eine Solltemperatur zu erwärmen, wenn die Temperatur des Batteriepacks 3 in einer Umgebung mit extrem niedriger Temperatur beträchtlich niedrig ist. Nach Erwärmen des Batteriepacks 3 auf die Solltemperatur führt der Peltier-Elementsteuerabschnitt 102 eine intermittierende Bestromungssteuerung (anders ausgedrückt eine Temperaturbeibehaltungssteuerung) durch, um ein Sinken der Temperatur des Batteriepacks 3 unter eine Untergrenzentemperatur zu verhindern, die um einen vorgegebenen Wert niedriger ist als die Solltemperatur, indem er elektrische Leistung gemäß Bedingungen, die vom nachstehend beschriebenen Abschnitt 106 zum Bestimmen der Bedingungen einer intermittierenden Bestromung bestimmt werden, zum Peltier-Element 8 liefert. Die Temperaturbeibehaltungssteuerung ist eine Steuerung zum Halten der Temperatur des Batteriepacks 3 zwischen der Solltemperatur und dem Untergrenzentemperatur und ist nicht so zu verstehen, als würde sie die Temperatur des Batteriepacks 3 auf einer bestimmten Temperatur halten.
  • Als Mittel zum Erwärmen des Batteriepacks 3 auf die Solltemperatur kann auch ein anderes Verfahren als das oben beschriebene kontinuierliche Bestromungssteuerverfahren verwendet werden. Das andere Verfahren kann ein Verfahren sein, das bewirkt, dass warme Luft im Fahrzeugraum durch ein Ansaugrohr, welches das Innere des Fahrzeugraums mit dem Gehäuse 31 verbindet, das jedoch nicht dargestellt ist, in das Gehäuse 31 gesaugt wird.
  • Bei der intermittierenden Bestromungssteuerung führt der Peltier-Elementsteuerabschnitt 102 durch Steuern der Leistungsversorgungseinheit 4 und des Relaisschalters 6 Strom mit einem vorgegebenen Wert periodisch in konstanten Intervallen dem Peltier-Element 8 zu. Anders ausgedrückt steuert der Peltier-Elementsteuerabschnitt 102 die Leistungsversorgungseinheit 4 und dergleichen so, dass ein Impulsstrom periodisch in konstanten Intervallen dem Peltier-Element 8 zugeführt wird. Somit wird eine intermittierende Bestromungssteuerung als Verfahren verwendet, mit dem eine Absenkung der Temperatur des Batteriepacks 3 nach Erreichen der Solltemperatur des Batteriepacks 3 begrenzt wird, wodurch die Absenkung der Temperatur des Batteriepacks 3 begrenzt werden kann, während gleichzeitig ein Anstieg des Verbrauchs von Leistung, die für eine intermittierende Bestromungssteuerung nötig ist, begrenzt wird.
  • Der Grund dafür, dass eine Absenkung der Temperatur des Batteriepacks 3 begrenzt werden kann, während ein Anstieg des Leistungsverbrauchs begrenzt wird, besteht darin, dass eine Vergrößerung eines Temperaturunterschieds ΔT zwischen der exothermen Oberfläche und der endothermen Oberfläche des Peltier-Elements 8 durch Durchführen einer intermittierenden Bestromungssteuerung begrenzt wird. Durch Begrenzen eines Anstiegs des Temperaturunterschieds zwischen der exothermen Oberfläche und der endothermen Oberfläche des Peltier-Elements 8 wird eine Verkleinerung der Leistungsziffer (COP) begrenzt, wodurch ein effizientes Erwärmen des Batteriepacks 3 möglich ist. COP ist eine Ziffer, mit der die Effizienz des Energieverbrauchs überprüft wird und kann durch Teilen der Kühlkapazität (W) durch den Kühlungsleistungsverbrauch (W) bestimmt werden.
  • Nun wird die Beziehung zwischen dem Strom, der dem Peltier-Element 8 zugeführt wird, und der COP beschrieben. 3 ist ein Graph, der den Wert des Stroms, der dem Peltier-Element 8 zugeführt wird, und die COP bei einer Änderung des Temperaturunterschieds ΔT zwischen der exothermen Oberfläche und der endothermen Oberfläche des Peltier-Elements 8 zeigt. Der Temperaturunterschied ΔT zwischen der exothermen Oberfläche und der endothermen Oberfläche des Peltier-Elements 8 wurde auf 5 °C, 10 °C, 20 °C und 40 °C eingestellt.
  • Wie in 3 dargestellt ist, wird die COP in einer Schwachstromregion negativ, wenn der Temperaturunterschied 20 °C überschreitet. Ein negativer Wert der COP bezeichnet einen Zustand, wo zwar Strom dem Peltier-Element 8 zugeführt wird, um den Batteriepack 3 zu erwärmen, der Batteriepack 3 jedoch andererseits durch Wärmeableitung durch das Peltier-Element 8 selbst gekühlt wird. Wenn ein Erwärmen in einer Situation gestartet wird, wo zum Beispiel die Außenlufttemperatur beträchtlich niedrig ist; die Temperatur der endothermen Oberfläche des Peltier-Elements 8 -40 °C beträgt; und die Temperatur der exothermen Oberfläche 0 °C beträgt (das heißt die Temperatur des Batteriepacks 0 °C beträgt), dann wird Wärme von der exothermen Oberfläche zur endothermen Oberfläche des Peltier-Elements 8 übertragen. Wärme im Batteriepack 3 wird dadurch durch das Peltier-Element 8 an die Außenluft abgegeben, und die Temperatur des Batteriepacks 3 wird weiter gesenkt. In einem solchen Fall ist somit die COP negativ. Die Zufuhr von Strom zum Kühlen des Batteriepacks 3 führt in einer bestimmten Situation zu einer Erwärmung des Batteriepacks 3. Die COP ist in einem solchen Fall ebenfalls negativ.
  • Wie aus 3 hervorgeht, wird die COP verkleinert, wenn der Temperaturunterschied ΔT zwischen der endothermen Oberfläche und der exothermen Oberfläche des Peltier-Elements 8 zunimmt. Daher kann die COP durch Unterbrechen der Zufuhr elektrischer Leistung zum Peltier-Element 8, bevor der Temperaturunterschied ΔT über einen ersten vorgegebenen Wert ansteigt, auf einer bestimmten Höhe gehalten werden. Der erste vorgegebene Wert kann nach Bedarf entsprechend dem Strom, der dem Peltier-Element 8 zugeführt wird, um einem COP-Sollwert geändert werden. Zum Beispiel kann die COP auch in einem Fall, wo der erste vorgegebene Wert auf 40 °C eingestellt ist, vergleichsweise hoch gehalten werden, indem man das Peltier-Element 8 mit einem hohen Stromwert ansteuert, der zur Niederstromregion gehört. Ein COP-Sollwert wird weiter unten beschrieben.
  • Der Batterietemperatur-Feststellungsabschnitt 104 stellt fest, ob die Temperatur des Batteriepacks 3 in einem Bestromungszustand während einer intermittierenden Bestromungssteuerung eine Solltemperatur erreicht hat oder nicht. Zum Beispiel kann in einem Fall, wo die Temperatur des Batteriepacks 3 durch eine intermittierende Bestromungssteuerung bei 0 °C gehalten werden soll (eine Haltetemperatur bei 0 °C liegt), eine Temperatur eingestellt werden, die etwas höher ist als 0 °C (eine Temperatur von etwa 2 °C oder 3 °C). Falls die Temperatur des Batteriepacks 3 durch eine intermittierende Bestromungssteuerung gehalten werden soll, kann die Temperatur des Batteriepacks 3 in der Nähe einer Haltetemperatur gehalten werden, indem man eine Temperatur, die etwas höher ist als die Haltetemperatur, als Solltemperatur einstellt, da die Temperatur sinkt, wenn die Bestromung unterbrochen wird.
  • Der Batterietemperatur-Feststellungsabschnitt 104 stellt auch fest, ob die Temperatur des Batteriepacks 3 eine Untergrenzentemperatur in einer intermittierenden Bestromungssteuerung erreicht hat, nachdem die Bestromung des Peltier-Elements 8, die vom Peltier-Elementsteuerabschnitt 102 durchgeführt wird, unterbrochen worden ist. Die Untergrenzentemperatur ist so, dass die Solltemperatur des Batteriepacks 3 durch Erwärmen schnell erreicht werden kann, nachdem sie auf die Untergrenzentemperatur gesenkt worden ist, wenn die Temperatur des Batteriepacks 3 nicht unter die Untergrenzentemperatur gesenkt wird. Wenn die Temperatur des Batteriepacks 3 unter die Untergrenzentemperatur gesenkt wird, dauert die Durchführung einer Erwärmung, bis die Solltemperatur des Batteriepacks 3 erreicht ist, daher beträchtlich lange und es ist schwierig, die Temperatur des Batteriepacks 3 durch eine intermittierende Bestromungssteuerung in der Nähe der Haltetemperatur zu halten.
  • Der Abschnitt 106 zum Bestimmen der Bedingungen einer intermittierenden Bestromung bestimmt Bedingungen für eine intermittierende Bestromungssteuerung zum Erwärmen des Batteriepacks 3 durch eine intermittierende Zufuhr von Strom zum Peltier-Element 8. Diese Vorgehensweise wird nachstehend ausführlicher beschrieben.
  • 4 zeigt Änderungen der elektrischen Leistung bzw. des Stroms, die/der während der Ausführung der Temperaturhaltesteuerung dem Peltier-Element 8 zugeführt wird. Die Abszisse stellt die Zeit dar, und die Ordinate stellt elektrische Leistung dar. Die durchgezogene Linie entspricht einer intermittierenden Bestromungssteuerung, während die gepunktete Linie einer kontinuierlichen Bestromungssteuerung entspricht.
  • Während einer intermittierenden Bestromungssteuerung wird, wie in 4 dargestellt, eine bestimmte elektrische Leistung für eine bestimmte Dauer (Breite) in bestimmten Intervallen dem Peltier-Element 8 zugeführt. Im Falle einer kontinuierlichen Bestromungssteuerung wird eine bestimmte elektrische Leistung, die niedriger ist als im Falle einer intermittierenden Bestromungssteuerung, kontinuierlich zugeführt.
  • 5 zeigt Änderungen der Temperatur des Batteriepacks 3 (d.h. der Temperatur der exothermen Oberfläche des Peltier-Elements 8) und Änderungen der Temperatur der endothermen Oberfläche des Peltier-Elements 8, wenn eine in 4 dargestellte intermittierende Bestromungssteuerung durchgeführt wird. Die Abszisse stellt die Zeit dar, und die Ordinate stellt die Temperatur dar. Die durchgezogene Linie entspricht Änderungen der Temperatur des Batteriepacks 3, während die Punkt-Strich-Linie Änderungen der Temperatur der endothermen Oberfläche des Peltier-Elements 8 darstellt. Wie aus 5 hervorgeht, steigt die Temperatur des Batteriepacks 3 allmählich an, nachdem zu dem Zeitpunkt, zu dem der Temperaturunterschied ΔT zwischen der endothermen Oberfläche und der exothermen Oberfläche des Peltier-Elements 8 ΔTmin (der dem zweiten vorgegebenen Wert entspricht) erreicht hat, eine Bestromung des Peltier-Elements 8 gestartet worden ist. Die Temperatur des Batteriepacks 3 nimmt allmählich ab, nachdem die Temperatur des Batteriepacks 3 weiter gestiegen ist und nachdem die Bestromung des Peltier-Elements 8 ab dem Zeitpunkt, zu dem der Temperaturunterschied ΔT auf ΔTmax (der dem zweiten vorgegebenen Wert entspricht) angestiegen ist, unterbrochen worden ist. Durch Wiederholen dieser Bestromung und dieser Unterbrechung der Bestromung kann die Durchschnittstemperatur des Batteriepacks 3 auf etwa 0 °C, das heißt auf die Haltetemperatur, gesteuert werden.
  • Andererseits ist die elektrische Leistung, die während einer kontinuierlichen Bestromungssteuerung in das Peltier-Element 8 eingespeist wird, geringer als während einer intermittierenden Bestromungssteuerung, und die Wärmemenge, die vom Wärmesenkenteil 341 auf den Batteriepack 3 übertragen wird, und die Wärmemenge, die aus dem Batteriepack 3 freigesetzt wird, sind einander ungefähr gleich. Daher wird die Temperatur des Batteriepacks 3 immer bei etwa 0 °C (einer festgelegten Temperatur) gehalten.
  • 6 zeigt Änderungen der COP des Peltier-Elements 8 in dem Fall, dass elektrische Leistung zugeführt wird, wie in 4 dargestellt. Die Abszisse stellt die Zeit dar, und die Ordinate stellt die COP dar. Die durchgezogene Linie entspricht der COP bei Ausführung einer intermittierenden Bestromungssteuerung, während die gepunktete Linie der COP bei Ausführung einer kontinuierlichen Bestromungssteuerung entspricht. Wenn eine intermittierende Bestromungssteuerung durchgeführt wird, ist die Wärmemenge, die aus dem Wärmesenkenteil 341 an den Batteriepack 3 freigesetzt wird, größer als die Wärmemenge, die vom Wärmesenkenteil 341 aus der Luft im Kanal 16 aufgenommen wird. Daher wird die Temperatur des Wärmesenkenteils 341 allmählich gesenkt, während die Temperatur des Batteriepacks 3 durch Übertragung von Wärme vom Wärmesenkenteil 341 allmählich erhöht wird. Bei einer Verlängerung des Zeitraums, über den das Peltier-Element 8 mit Energie versorgt wird, wird daher der Temperaturunterschied ΔT zwischen der endothermen Oberfläche und der exothermen Oberfläche des Peltier-Elements 8 vergrößert, und die COP wird allmählich verkleinert.
  • Im Falle einer kontinuierlichen Bestromungssteuerung sind die Wärmemenge, die vom Wärmesenkenteil 341 aufgenommen wird, und die Wärmemenge, die vom Wärmesenkenteil 341 freigesetzt wird, einander ungefähr gleich, da die Leistungsmenge, die während der kontinuierlichen Bestromungssteuerung eingespeist wird, kleiner ist als die während der intermittierenden Bestromungssteuerung. Die Wärmemenge, die vom Batteriepack 3 aufgenommen wird, und die Wärmemenge, die vom Batteriepack 3 freigesetzt wird, sind einander ebenfalls ungefähr gleich. Somit ist eine Variation des Temperaturunterschieds ΔT zwischen der endothermen Oberfläche und der exothermen Oberfläche des Peltier-Elements 8 bemerkenswert klein. Infolgedessen wird die COP immer relativ konstant gehalten.
  • Vergleicht man die COP bei Ausführung einer intermittierenden Bestromungssteuerung mit der COP bei Ausführung einer kontinuierlichen Bestromungssteuerung, ist die COP im Falle einer intermittierenden Bestromungssteuerung immer höher als die COP im Falle einer kontinuierlichen Bestromungssteuerung. Man kann daher sagen, dass die Temperaturbeibehaltung in dem Fall, dass eine intermittierende Bestromung durchgeführt wird, effizienter durchgeführt werden kann als in dem Fall, dass eine kontinuierliche Bestromung durchgeführt wird. Das heißt, eine Temperaturbeibehaltungssteuerung kann am Batteriepack 3 effizient durchgeführt werden, wenn man ΔTmin und ΔTmax so einstellt, dass die Soll-COP im Falle einer intermittierenden Bestromungssteuerung größer ist als im Falle einer kontinuierlichen Bestromungssteuerung.
  • Dann bestimmt der Abschnitt 106 zum Bestimmen der Bedingungen einer intermittierenden Bestromung den Stromwert eines Impulsstroms, die Periode (Frequenz), mit der der Impulsstrom geliefert wird, und die Dauer jedes Impulses (die Impulsbreite) im Impulsstrom, wobei es sich um Bedingungen dieser intermittierenden Bestromungssteuerung handelt (nachstehend auch mit dem Oberbegriff „Antriebsbedingungsinformationen“ bezeichnet). Der Abschnitt 106 zum Bestimmen der Bedingungen einer intermittierenden Bestromung ruft einen Stromwert ab, der nötig ist, um die Temperatur des Batteriepacks 3 bei einer kontinuierlichen Bestromungssteuerung auf der Haltetemperatur zu halten. Der bei einer kontinuierlichen Bestromung notwendige Stromwert wird vorab gemäß der Temperatur der Außenluft eingestellt und kann in einem vorgegebenen Speicherbereich (z.B. dem Speicher 52 in der ECU 2) gespeichert werden. Zum Beispiel werden in Bezug auf einen Fall, wo die Temperatur des Batteriepacks 3 bei 0 °C gehalten werden soll, ein Stromwert Xi [A] für eine kontinuierliche Bestromung bei einer Temperatur der Außenluft von -20 °C im Hauptspeicher 52 registriert und ein Stromwert X2 [A] für eine kontinuierliche Bestromung bei einer Temperatur der Außenluft von -25 °C im Speicher 52 registriert. Nachdem er aus dem Speicher 52 den Stromwert in einer kontinuierlichen Bestromung abgerufen hat, welcher der Temperatur der Außenluft entspricht, ruft der Abschnitt 106 zum Bestimmen der Bedingungen einer intermittierenden Bestromung Antriebsbedingungsinformationen einschließlich des Stromwerts eines Impulsstroms für die intermittierende Bestromung, welcher dem abgerufenen Stromwert entspricht, ab und bestimmt die abgerufenen Antriebsbedingungsinformationen zu einer Bedingung einer intermittierenden Bestromungssteuerung.
  • Die Form der Daten, die im Falle einer kontinuierlichen Bestromung als Stromwerte und Antriebsbedingungsinformationen im Speicher 52 gespeichert sind, können beispielsweise in Form einer Datentabelle oder eines Funktionsausdrucks vorliegen.
  • Der Abschnitt 108 zum Korrigieren der Bedingungen einer intermittierenden Bestromung bestimmt, ob der gelieferte Stromwert ein korrekter Stromwert ist, nachdem die Zufuhr des Impulsstroms zum Peltier-Element 8 einmal durchgeführt und unterbrochen worden ist, während eine Temperaturbeibehaltung unter einer intermittierenden Kommunikationssteuerung durchgeführt wird. Wenn der Stromwert nicht korrekt ist, korrigiert der Abschnitt 108 zum Korrigieren der Bedingungen einer intermittierenden Bestromung die Bestromungsbedingungen, beispielsweise den Stromwert des nächstens Impulsstroms. Genauer ruft der Abschnitt 108 zum Korrigieren der Bedingungen einer intermittierenden Bestromung den Stromwert des Impulsstroms in der ausgeführten intermittierenden Bestromungssteuerung und die Zeit ab, die es dauert, bis die Temperatur des Batteriepacks 3 durch intermittierende Bestromung auf die vorgegebene Temperatur gestiegen ist, die vorab eingestellt worden ist (nachstehend auch als „Temperaturanstiegszeit“ bezeichnet). Der Abschnitt 108 zum Korrigieren der Bedingungen einer intermittierenden Bestromung ruft dann die Temperaturanstiegszeit, die mit dem Impulsstromwert in der durchgeführten intermittierenden Bestromungssteuerung assoziiert ist, aus einer Datenbank ab, in der die Temperaturanstiegszeiten und Impulsstromwerte als Bezugswerte miteinander assoziiert sind. Der Abschnitt 108 zum Korrigieren der Bedingungen einer intermittierenden Bestromung stellt fest, ob eine Übereinstimmung zwischen der abgerufenen Temperaturanstiegszeit und der Temperaturanstiegszeit besteht, die tatsächlich benötigt wird, um die Temperatur des Batteriepacks 3 in der durchgeführten intermittierenden Bestromungssteuerung auf die vorgegebene Temperatur zu erhöhen.
  • Zum Beispiel wird in einer Situation, wo eine intermittierende Bestromungssteuerung durchgeführt wird, nachdem das Fahrzeug bereits zu fahren begonnen hat und wo der Batteriepack 3 Eingaben und Ausgaben hat, und daher in einem Eigenerwärmungszustand ist, die Temperatur des Batteriepacks 3 durch Erwärmen mit dem Peltier-Element 8 und durch Eigenerwärmung des Batteriepacks 3 erhöht. Die Temperaturanstiegszeit ist daher in diesem Fall kürzer als im Falle der Erwärmung mit nur dem Peltier-Element 8. Wenn die Bedingung für eine intermittierende Bestromung, die vom Abschnitt 106 zum Bestimmen der Bedingungen einer intermittierenden Bestromung bestimmt wird, eine Bedingung ist, die unter der Annahme eines Stoppzustands des Fahrzeugs eingestellt worden ist, ist demgemäß die tatsächliche Temperaturanstiegszeit in einem Fall, wo eine intermittierende Bestromung durchgeführt wird, während das Fahrzeug fährt, kürzer als die Temperaturanstiegszeit, die gemäß der Bedingung der intermittierenden Bestromung vorausgesagt wird.
  • Wenn keine Übereinstimmung zwischen den Temperaturanstiegszeiten besteht, korrigiert der Abschnitt 108 zum Korrigieren der Bedingungen einer intermittierenden Bestromung die Bedingungen der intermittierenden Bestromung. Wenn die tatsächliche Temperaturanstiegszeit kürzer ist, korrigiert der Abschnitt 108 zum Korrigieren der Bedingungen einer intermittierenden Bestromung beispielsweise den Stromwert des nächsten Impulsstroms auf einen Wert, der kleiner ist als der aktuelle Stromwert.
  • Vorstehend wurden die Funktionen beschrieben, welche die Verarbeitung für eine Temperaturanpassung am Batteriepack 3 mit der Temperaturanpassungsvorrichtung in der vorliegenden Ausführungsform betreffen.
  • Nun wird der Ablauf der Steuerverarbeitung am Peltier-Element 8, die durch die oben beschriebenen Funktionen ausgeführt wird, beschrieben. 7 ist ein Ablaufschema, das den Ablauf der Verarbeitung zum Steuern des Peltier-Elements 8 darstellt. Die folgende Beschreibung basiert auf der Annahme, dass eine Haltetemperatur von 0 °C, eine Solltemperatur von 3 °C und eine Untergrenzentemperatur von -2 °C für das Batteriepack 3 eingestellt sind.
  • Der Peltier-Elementsteuerabschnitt 102 bestimmt zuerst, ob eine Erwärmungsverarbeitung unterbrochen werden soll oder nicht, das heißt, ob eine Notwendigkeit für eine Erwärmungssteuerung zum Erwärmen des Batteriepacks 3 auf die Haltetemperatur und eine Temperaturbeibehaltungssteuerung zum Halten der Haltetemperatur notwendig sind (Schritt 101). Eine Bestimmung der Notwendigkeit oder Nicht-Notwendigkeit einer Erwärmungssteuerung und einer Temperaturbeibehaltungssteuerung kann auf Basis verschiedener Arten von Informationen durchgeführt werden und ist nicht besonders restriktiv spezifiziert. Zum Beispiel könnte in einer Situation, wo die Temperatur des Batteriepacks 3 bereits ausreichend hoch gestiegen ist, weil das Fahrzeug fährt, und festgestellt werden kann, dass keine Notwendigkeit für eine Erwärmungssteuerung und Temperaturbeibehaltungssteuerung besteht, der Peltier-Elementsteuerabschnitt 102 feststellen, dass keine Notwendigkeit für eine Erwärmungssteuerung und Temperaturbeibehaltungssteuerung besteht (Ja in Schritt 101). Außerdem kann der Peltier-Elementsteuerabschnitt 102 feststellen, dass keine Notwendigkeit für eine Erwärmungssteuerung und Temperaturbeibehaltungssteuerung besteht, wenn ein Befehl zum Unterbrechen der Erwärmungssteuerung und Temperaturbeibehaltungssteuerung durch eine Betätigungseingabe erteilt wird, die von einem Fahrzeuginsassen oder irgendeiner der verschiedenen Funktionen der ECU 2 gemacht wird.
  • Wenn daher keine Notwendigkeit für eine Erwärmungssteuerung und Temperaturbeibehaltungssteuerung besteht (Ja in Schritt 101), besteht keine Notwendigkeit für eine Verarbeitung zur Erwärmung des Batteriepacks 3 mit dem Peltier-Element 8, und der Prozess endet.
  • Wenn dagegen eine Notwendigkeit für eine Erwärmungssteuerung und Temperaturbeibehaltungssteuerung besteht (Nein in Schritt 101), startet der Peltier-Elementsteuerabschnitt 102 die Bestromung des Peltier-Elements 8 durch Steuern der Leistungsversorgungseinheit 4 und des Relaisschalters 6 (Schritt 102), wodurch der Batteriepack 3 erwärmt wird. In diesem Schritt kann der Peltier-Elementsteuerabschnitt 102 eine kontinuierliche Bestromung des Peltier-Elements 8 durchführen, um den Batteriepack 3 zu erwärmen. In diesem Fall kann der Wert des Stroms, der während einer kontinuierlichen Bestromung dem Peltier-Element 8 zugeführt wird, ein Stromwert oberhalb der in 3 dargestellten Niederstromregion sein. Wenn eine kontinuierliche Bestromung bei einem hohen Stromwert durchgeführt wird, wird der Temperaturunterschied zwischen der endothermen Oberfläche und der exothermen Oberfläche des Peltier-Elements 8 augenblicklich erhöht. Jedoch ist der Umfang der Senkung der COP mit einer Erhöhung des Temperaturunterschieds klein, und die COP wird auf einem positiven Wert gehalten. Die Temperatur des Batteriepacks 3 kann daher in kurzer Zeit erhöht werden.
  • Der Batterietemperatur-Feststellungsabschnitt 104 ruft Informationen über die Temperatur des Batteriepacks 3 vom Batterietemperatursensor 12 ab und stellt fest, ob die Temperatur des Batteriepacks 3 die Solltemperatur, d.h. 3 °C erreicht hat oder nicht (Schritt 103).
  • Wenn festgestellt wird, dass die Solltemperatur erreicht worden ist (Ja in Schritt 103), bestimmt der Abschnitt 106 zum Bestimmen der Bedingungen einer intermittierende Bestromung Antriebsbedingungen, beispielsweise einen Stromwert (Impulsstromwert) für eine intermittierende Bestromungssteuerung, um eine intermittierende Bestromungssteuerung durchzuführen (Schritt 104). Wenn festgestellt wird, dass die Solltemperatur noch nicht erreicht worden ist (Nein in Schritt 103), kehrt das Verfahren zu Schritt 102 zurück, um die kontinuierliche Bestromung fortzusetzen.
  • Nun wird eine Verarbeitung beschrieben, die in Schritt 104 durchgeführt wird, um Antriebsbedingungen einschließlich eines Stromwerts in einer intermittierenden Bestromung zu bestimmen. 8 ist ein Ablaufschema, das den Ablauf der Verarbeitung zur Bestimmung von Antriebsbedingungen in einer intermittierenden Bestromungssteuerung darstellt. Der Abschnitt 106 zum Bestimmen der Bedingungen einer intermittierende Bestromung ruft zuerst einen Stromwert für einen Strom ab, der dem Peltier-Element 8 zugeführt werden soll, wenn eine Steuerung zum Halten der Temperatur des Batteriepacks 3 bei der Haltetemperatur nicht durch intermittierende Bestromung, sondern durch eine kontinuierliche Bestromung durchgeführt wird. Genauer ruft der Abschnitt 106 zum Bestimmen der Bedingungen einer intermittierenden Bestromung auf Basis von Informationen über die Temperatur zum aktuellen Zeitpunkt, zu dem die Informationen vom Außenlufttemperatursensor 14 abgerufen werden, aus dem Speicher 52 einen Stromwert in einer kontinuierlichen Bestromung ab, der vorab im Speicher 52 registriert worden ist und der mit der Temperatur der Außenluft assoziiert ist (Schritt 201).
  • Der Abschnitt 106 zum Bestimmen der Bedingungen einer intermittierenden Bestromung ruft anschließend auf Basis des abgerufenen Stromwerts Antriebsbedingungen für eine kontinuierliche Bestromung ab, die im Speicher 52 registriert worden sind und die mit dem Stromwert für die kontinuierliche Bestromung assoziiert sind. Die Antriebsbedingungen beinhalten die Dauer des Impulsstroms für die intermittierende Bestromung (die Impulsbreite), wie oben beschrieben. Der Abschnitt 106 zum Bestimmen der Bedingungen einer intermittierenden Bestromung bestimmt die abgerufenen Antriebsbedingungen für eine intermittierende Bestromung zu Antriebsbedingungen in der intermittierenden Bestromungssteuerung, die ausgeführt werden soll (Schritt 202). Der Ablauf der Verarbeitung zur Bestimmung von Antriebsbedingungen in einer intermittierenden Bestromungssteuerung ist wie oben beschrieben.
  • Wie im Ablaufschema von 7 dargestellt ist, stellt der Peltier-Elementsteuerabschnitt 102 anschließend fest, ob eine Notwendigkeit für eine Erwärmungssteuerung an der Batterie und eine Steuerung zum Halten der Temperatur bei der Haltetemperatur besteht oder nicht (Schritt 105). Diese Feststellungsverarbeitung ist ähnlich wie die in Schritt 101. Wenn festgestellt wird, dass keine Notwendigkeit für eine Erwärmungssteuerung und Temperaturbeibehaltungssteuerung besteht (Ja in Schritt 105), wird erkannt, dass keine Notwendigkeit für eine Erwärmung des Batteriepacks 3 und eine Temperaturbeibehaltungssteuerung durch intermittierende Bestromung besteht, und der Prozess endet.
  • Wenn dagegen eine Notwendigkeit für eine Erwärmungssteuerung und Temperaturbeibehaltungssteuerung besteht (Nein in Schritt 105), dann führt der Peltier-Elementsteuerabschnitt 102 eine intermittierende Bestromungssteuerung am Peltier-Element 8 auf Basis der in Schritt 104 bestimmten Antriebsbedingungen durch (Schritt 106). Die Bestromung, die in Schritt 106 gestartet und in Schritt 108 gestoppt wird, entspricht einem Impuls in 4 und der Änderung der Temperatur des Batteriepacks 3 vom niedrigsten Temperaturpunkt zum höchsten Temperaturpunkt, der in 5 dargestellt ist.
  • Der Batterietemperatur-Feststellungsabschnitt 104 stellt anschließend fest, ob die Temperatur des Batteriepacks 3 die Solltemperatur (3 °C) in der intermittierenden Bestromungssteuerung erreicht hat oder nicht (Schritt 107). Wenn die Solltemperatur nicht erreicht worden ist (Nein in Schritt 107), wird die Feststellung in Schritt 107 wiederholt, außer wenn die Notwendigkeit für eine Erwärmungssteuerung und Temperaturbeibehaltungssteuerung nicht mehr besteht.
  • Wenn dagegen festgestellt wird, dass die Solltemperatur in der intermittierenden Bestromungssteuerung erreicht worden ist (Ja in Schritt 107), dann unterbricht der Peltier-Elementsteuerabschnitt 102 die Bestromung des Peltier-Elements 8 (Schritt 108).
  • Nachdem die Bestromung unterbrochen worden ist, stellt der Batterietemperatur-Feststellungsabschnitt 104 fest, ob die Temperatur des Batteriepacks 3 die Untergrenzentemperatur (-2 °C) in der intermittierenden Bestromungssteuerung erreicht hat oder nicht (Schritt 109). Wenn die Untergrenzentemperatur noch nicht erreicht worden ist (Nein in Schritt 109), werden Schritt 108 und Schritt 109 wiederholt, und die Unterbrechung der Bestromung wird beibehalten, bis die Untergrenzentemperatur erreicht ist. Wenn andererseits die Untergrenzentemperatur erreicht worden ist (Ja in Schritt 109), werden eine Verarbeitung zum Korrigieren des Stromwerts in der kontinuierlichen Bestromung und eine Verarbeitung zum Bestimmen von Antriebsbedingungen für eine intermittierende Bestromung auf Basis des korrigierten Stromwerts durchgeführt (Schritt 110).
  • Nun wird die Verarbeitung in Schritt 110 beschrieben. 9 ist ein Ablaufschema, das den Ablauf der Verarbeitung für eine Korrektur des Stromwerts bei einer kontinuierlichen Bestromung und der Verarbeitung zur Bestimmung von Antriebsbedingungen für eine intermittierende Bestromung auf Basis des korrigierten Stromwerts, die in Schritt 110 durchgeführt werden, zeigt.
  • Der Abschnitt 108 zum Korrigieren der Bedingungen einer intermittierenden Bestromung ruft zuerst die Temperaturanstiegszeit, die nötig ist, bis die Temperatur des Batteriepacks 3 auf die vorgegebene Temperatur gestiegen ist, und den Stromwert ab, der für die entsprechende Bestromung in der Steuerung der intermittierende Bestromung, die in Schritt 106 gestartet und in Schritt 108 gestoppt wird, geliefert wird (Schritt 301). Die Temperaturanstiegszeit und der Stromwert können durch die Funktioneu abgerufen werden, welche diejenigen des Peltier-Elementsteuerabschnitts 102 und des Batterietemperatur-Feststellungsabschnitts 104 beinhalten.
  • Der Abschnitt 108 zum Korrigieren der Bedingungen einer intermittierenden Bestromung ruft anschließend aus dem Speicher 52 den Stromwert in der intermittierenden Bestromung und die Temperaturanstiegszeit (Bezugs-Temperaturanstiegszeit) ab, die es dauert, bis die Temperatur des Batteriepacks 3 auf die vorgegebene Temperatur erhöht worden ist, wenn der Batteriepack 3 bei dem Stromwert durch eine intermittierende Bestromungssteuerung erwärmt wird (Schritt 302). Der Abschnitt 108 zum Korrigieren der Bedingungen einer intermittierenden Bestromung stellt dann fest, ob eine Übereinstimmung zwischen der Bezugstemperaturanstiegszeit, die aus dem Speicher 52 abgerufen worden ist, und der tatsächlichen Temperaturanstiegszeit, die in Schritt 301 abgerufen worden ist, besteht (Schritt 303).
  • Wenn eine Übereinstimmung zwischen den Temperaturanstiegszeiten besteht (Ja in Schritt 303), kann erkannt werden, dass der Batteriepack 3 im vorangegangenen Zyklus der intermittierenden Bestromungssteuerung (der letzten Bestromungssteuerung, die in den Schritten 106 bis 108 durchgeführt worden ist) nur durch das Peltier-Element 8 erwärmt worden ist. Der Abschnitt 106 zum Bestimmen der Bedingungen einer intermittierenden Bestromung bestimmt daher die Antriebsbedingungen im vorangegangenen Zyklus der intermittierenden Bestromungssteuerung zu Antriebsbedingungen im nächsten Zyklus der intermittierenden Bestromungssteuerung (Schritt 304).
  • Wenn dagegen keine Übereinstimmung zwischen den Temperaturanstiegszeiten besteht (Nein in Schritt 303), wird angenommen, dass die Temperaturanstiegsrate im vorangegangenen Zyklus der intermittierenden Bestromungssteuerung wegen einer anderen Ursache als dem Peltier-Element 8 geändert worden ist (beispielsweise erhöht sich die Geschwindigkeit, mit der die Temperatur des Batteriepacks 3 ansteigt, aufgrund einer Eingabe in den oder einer Ausgabe aus dem Batteriepack 3 im Vergleich zu dem Fall einer Erwärmung mit nur dem Peltier-Element 8 aufgrund von Eigenerwärmung des Batteriepacks 3). In diesem Fall korrigiert der Abschnitt 108 zum Korrigieren der Bedingungen einer intermittierenden Bestromung den Stromwert in der kontinuierlichen Bestromung auf Basis der vorangegangenen Temperaturanstiegszeit (Schritt 305). Zum Beispiel wird in einem Fall, wo die Temperaturanstiegsrate höher ist und die Temperaturanstiegszeit kürzer ist als die Bezugstemperaturanstiegszeit im vorangegangenen Zyklus der intermittierenden Bestromungssteuerung, der Stromwert in einer kontinuierlichen Bestromung kleiner eingestellt.
  • Der Abschnitt 106 zum Bestimmen der Bedingungen einer intermittierenden Bestromung bestimmt anschließend Antriebsbedingungen im nächsten Zyklus einer intermittierenden Bestromungssteuerung (einer Bestromung, die nach der Rückkehr zu Schritt 105 und einem Übergang zu Schritt 106 durchgeführt wird) auf Basis des korrigierten Stromwerts in einer kontinuierlichen Bestromung (Schritt 306).
  • Schritt 306 ist dem Schritt 104 in 7 gleich und die Verarbeitung, die in 8 dargestellt ist, wird in Schritt 306 ausgeführt. Das heißt, der Abschnitt 106 zum Bestimmen der Bedingungen einer intermittierenden Bestromung ruft in Schritt 201 den Stromwert in einer kontinuierlichen Bestromung ab, der in Schritt 305 korrigiert worden ist, und bestimmt in Schritt 202 Antriebsbedingungen in einer intermittierenden Bestromungssteuerung auf Basis des abgerufenen Stromwerts.
  • Nachdem Antriebsbedingungen in einer intermittierenden Bestromungssteuerung bestimmt worden sind, kehrt das Verfahren zu Schritt 105 zurück und solange keine Notwendigkeit dafür besteht, eine Erwärmungssteuerung zu unterbrechen (Nein in Schritt 105), führt der Peltier-Elementsteuerabschnitt 102 den nächsten Zyklus der intermittierenden Bestromungssteuerung auf Basis der neu bestimmten Antriebsbedingungen durch (Schritte 106 bis 109). Wenn dagegen die Notwendigkeit für eine Erwärmungssteuerung und Solltemperaturbeibehaltungssteuerung nicht mehr gegeben ist, endet das Verfahren.
  • Der Ablauf der Verarbeitung für die Steuerung des Peltier-Elements 8, die vom Temperaturanpassungsinstrument in der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt wird, ist wie oben beschrieben. In der oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsform wird Strom intermittierend zum Peltier-Element 8 geliefert, um die Temperatur des Batteriepacks 3 aufrechtzuerhalten, wodurch eine Herabsetzung der COP verhindert wird und eine effiziente Beibehaltung der Batterietemperatur möglich ist.
  • Die Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform wurde unter der Annahme gemacht, dass die Feststellung, ob eine Notwendigkeit für eine Erwärmungssteuerung und Temperaturbeibehaltungssteuerung besteht, in Schritt 101 und Schritt 105 in 7 durchgeführt wird. Jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Erwärmungssteuerung und die Temperaturbeibehaltungssteuerung können zu einem beliebigen Zeitpunkt beendet werden, nachdem die Notwendigkeit für eine Erwärmungssteuerung und Temperaturbeibehaltungssteuerung nicht mehr gegeben ist, beispielsweise nachdem in einem Fall, wo die Temperatur des Batteriepacks 3 ausreichend hoch gestiegen ist, ein Befehl zur Unterbrechung der Erwärmungssteuerung und der Temperaturbeibehaltungssteuerung ausgeben wird, während die im Ablaufschema von 7 dargestellte Verarbeitung durchgeführt wird.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Die Temperaturanpassungsvorrichtung in der ersten Ausführungsform wurde unter der Annahme beschrieben, dass die Temperatur des Batteriepacks 3, der am Fahrzeug angebaut ist, angepasst wird. Jedoch kann die Temperaturanpassung auch an jedem anderen Gegenstand durchgeführt werden, z.B. an einem anderen elektronischen Geräteteil, das an einem Fahrzeug angebaut ist. Das andere elektronische Geräteteil kann ein Wandler oder ein Wechselrichter sein, der an einem Fahrzeug vorgesehen ist, das einen Elektromotor als Leistungsquelle aufweist. Der Wandler ist ein Geräteteil zum Verstärken der Spannung, die vom Batteriepack 3 oder dergleichen zu einem Verbraucher (z.B. einem elektrischen Fahrmotor) geliefert wird, oder zum Verringern einer Spannung, wenn regenerierte Energie, die von einem Generator erhalten wird, geladen wird. Der Wechselrichter ist ein Geräteteil zum Umwandeln von elektrischer Leistung in Form von Gleichstrom, der vom Batteriepack 3 oder dergleichen geliefert wird, in einen dreiphasigen Wechselstrom und zum Liefern des Wechselstroms zu einem Verbraucher (z.B. einem elektrischen Fahrmotor). Auch in einem Fall, wo eine elektronische Vorrichtung, beispielsweise ein Wandler oder ein Wechselrichter, unter Verwendung eines Peltier-Elements gekühlt wird (gekühlt oder erwärmt wird, je nach der Art des elektronischen Gerätes), kann eine Temperaturanpassung unter Verwendung des in der Beschreibung der ersten Ausführungsform beschriebenen Temperaturanpassungsverfahrens auf effiziente Weise durchgeführt werden.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • Die ersten und zweiten Ausführungsformen wurden unter der Annahme beschrieben, dass eine Temperaturanpassung an einer in einem Fahrzeug installierten elektronischen Vorrichtung durchgeführt wird, beispielsweise einem Batteriepack 3, einem Wandler oder einem Wechselrichter. Jedoch kann die Temperaturanpassung mit dem Peltier-Element 8 an Luft in einem Fahrzeugraum durchgeführt werden. Zum Beispiel kann in dem Fahrzeug eine Umwälzleitung vorgesehen sein, in die Luft aus einem Fahrzeugraum gesaugt wird und aus der die Luft in das Innere des Fahrzeugraums zurückgeleitet wird. Ein Peltier-Element ist in der Umwälzleitung vorgesehen, um zu ermöglichen, dass die Luft, die in der Umwälzleitung strömt, erwärmt oder gekühlt wird. Ein Wärmetausch zwischen dem Peltier-Element und der Luft kann mittels eines Elements wie einer Wärmesenke durchgeführt werden, die einen Wärmeaustausch begünstigt. Auch in einem Fall, wo eine Temperaturanpassung an Luft in einem Fahrzeugraum unter Verwendung eines Peltier-Elements durchgeführt wird wie oben beschrieben, kann eine Temperaturanpassung unter Verwendung des in der Beschreibung der ersten Ausführungsform beschriebenen Temperaturanpassungsverfahrens effizient durchgeführt werden.
  • (Vierte Ausführungsform)
  • Die ersten bis dritten Ausführungsformen wurden in Bezug auf einen Fall beschrieben, wo die Temperatur des Batteriepacks 3 erhöht und danach in einem vorgegebenen Temperaturbereich zwischen einer Solltemperatur und einer Untergrenzentemperatur gehalten wird. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung auch auf ein Verfahren angewendet werden, bei dem nach Kühlen des Batteriepacks 3 die Temperatur des Batteriepacks 3 in einem vorgegebenen Temperaturbereich zwischen einer Solltemperatur und einer Untergrenzentemperatur gehalten wird. In einem Fall, wo das Fahrzeug in einer Hochtemperaturumgebung gelassen wird, während die Klimaanlage des Fahrzeugs ausgeschaltet ist, steigt die Temperatur des Batteriepacks 3 augenblicklich an. Da der Batteriepack 3 durch einen Anstieg der Temperatur geschädigt wird, besteht die Notwendigkeit zur Kühlung des Batteriepacks 3 auf einen vorgegebenen Temperaturbereich, in dem die Schädigung nicht begünstigt wird. Wenn eine Temperaturbeibehaltungssteuerung des Batteriepacks 3 unter Verwendung der oben beschriebenen intermittierenden Bestromungssteuerung durchgeführt wird, nachdem der Batteriepack 3 abgekühlt worden ist, so dass die Temperatur des Batteriepacks 3 in dem vorgegebenen Temperaturbereich liegt, kann die Schädigung des Batteriepacks 3 begrenzt werden, während gleichzeitig der Leistungsverbrauch begrenzt ist.
  • (Fünfte Ausführungsform)
  • Es wird eine fünfte Ausführungsform beschrieben.
  • Der Aufbau des Batteriepacks 3 und der Temperaturanpassungsvorrichtung in der vorliegenden Ausführungsform sind denen der ersten Ausführungsform, die in 1 dargestellt ist, gleich. Daher wird die Beschreibung des Aufbaus nicht wiederholt.
  • Nun wird ein Verfahren zum Anpassen der Temperatur des Batteriepacks 3 mit der Temperaturanpassungsvorrichtung in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 10 ist ein Funktionsblockdiagramm, das Funktionen in Bezug auf eine Verarbeitung zur Temperaturanpassung am Batteriepack 3 mit der Temperaturanpassungsvorrichtung darstellt. Die Temperaturanpassungsvorrichtung in der vorliegenden Ausführungsform weist einen Temperaturfeststellungsabschnitt 100 und einen Peltier-Elementsteuerabschnitt 102 auf. Die Funktionen dieser Abschnitte können mittels einer ECU 2 verwirklicht werden, wobei der Prozessor 50 in der ECU 2 ein Programm liest und ausführt, das im Speicher 52 gespeichert ist und das eine Temperaturanpassungsverarbeitung betrifft. Die Funktionen können zum Teil oder insgesamt mittels einer ASIC verwirklicht werden wie oben beschrieben.
  • Wenn eine Erwärmung oder Kühlung des Batteriepacks 3 (von Zellen 30) mit dem Peltier-Element 8 durchgeführt wird, ruft der Temperaturfeststellungsabschnitt 100 Temperaturinformationen, die mit dem Temperatursensor 10 des Peltier-Elements gemessen worden sind, ab und stellt fest, ob oder ob nicht der Temperaturunterschied zwischen der endothermen Oberfläche und der exothermen Oberfläche des Peltier-Elements 8 (der Temperaturunterschied zwischen der Metallplatte, die der Zelle 30 zugewandt ist, und der Metallplatte, die dem Wärmesenkenteil 341 zugewandt ist) bei oder über einem Bezugswert liegt, der vorab als erster Bezugswert eingestellt worden ist.
  • Wenn der Temperaturfeststellungsabschnitt 100 feststellt, dass der Temperaturunterschied zwischen der endothermen Oberfläche und der exothermen Oberfläche bei oder über dem Bezugswert liegt, führt der Peltier-Elementsteuerabschnitt 102 eine Steuerung durch, um die Erwärmung oder Kühlung der Zellen 30 mit dem Peltier-Element 8 zu unterbrechen. Wenn zum Beispiel eine Erwärmung der Zellen 30 mit dem Peltier-Element 8 durchgeführt wird, weist das Peltier-Element 8 die endotherme Oberfläche auf der Seite des Wärmesenkenteils 341 und die exotherme Oberfläche auf der Seite der Zelle 30 auf. Wenn die Temperatur der Oberfläche des Peltier-Elements 8 auf der Seite der Zelle 30 um einen Wert, der bei oder über dem Bezugswert liegt, höher ist als die der Oberfläche auf der Seite des Wärmesenkenteils 341 des Peltier-Elements 8, dann steuert der Peltier-Elementsteuerabschnitt 102 die Leistungsversorgungseinheit 4 und den Relaisschalter 6 so, dass die Stromzufuhr zum Peltier-Element 4 unterbrochen wird, wodurch die Erwärmung der Zellen 30 unterbrochen wird. Wenn eine Kühlung der Zellen 30 durchgeführt wird, weist das Peltier-Element 8 die endotherme Oberfläche auf der Seite der Zelle 30 und die exotherme Oberfläche auf der Seite des Wärmesenkenteils 341 auf. Wenn die Temperatur der Oberfläche des Peltier-Elements 8 auf der Seite des Wärmesenkenteils 341 um einen Wert, der bei oder über dem Bezugswert liegt, höher ist als die der Oberfläche auf der Seite der Zelle 30, dann unterbricht der Peltier-Elementsteuerabschnitt 102 die Stromzufuhr zum Peltier-Element 8 daher ebenfalls, wodurch die Kühlung der Zellen 30 unterbrochen wird.
  • Der Peltier-Elementsteuerabschnitt 102 führt eine Steuerung durch, mit der der Erwärmungs- oder Kühlungsprozess neu gestartet wird, wenn der Temperaturunterschied im Peltier-Element 8 auf oder unter einen Neustart-Bezugswert sinkt, bei dem ein Neustart der Erwärmung oder Kühlung mit dem Peltier-Element 8 zulässig ist. Jeder Temperaturunterschiedswert reicht als Neustart-Bezugswert aus, wenn er kleiner ist als der oben beschriebene Bezugswert. Wenn jedoch der Neustart-Bezugswert zu nahe am Bezugswert liegt, ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass der Temperaturunterschied in kurzer Zeit auf oder über den Bezugswert steigt. Daher ist es bevorzugt, wenn der Neustart-Bezugswert um einiges kleiner ist als der Bezugswert. Wenn beispielsweise der oben beschriebene Bezugswert 10 °C ist und der Neustart-Bezugswert 2 °C ist, dann wird die Stromzufuhr zum Peltier-Element 8 unterbrochen, wenn der Temperaturunterschied zwischen der endothermen Oberfläche und der exothermen Oberfläche des Peltier-Elements 8 auf oder über 10 °C steigt. Wenn der Temperaturunterschied zwischen der endothermen Oberfläche und der exothermen Oberfläche des Peltier-Elements 8 danach auf 2 °C oder darunter sinkt, startet der Peltier-Elementsteuerabschnitt 102 den Erwärmungs- oder Kühlungsprozess durch Neustarten der Stromzufuhr zum Peltier-Element 8 neu.
  • Die Temperatursteuerung auf Basis der oben beschriebenen Funktionen des Temperaturfeststellungsabschnitts 100 und des Peltier-Elementsteuerabschnitts 102 verhindert eine Zunahme des Temperaturunterschieds zwischen der endothermen Oberfläche und der exothermen Oberfläche des Peltier-Elements 8 und eine Verschlechterung der COP. Infolgedessen kann eine Erwärmung oder Kühlung der Zellen 30 mit dem Peltier-Element 8 effizient durchgeführt werden.
  • Wie in der Beschreibung der Ausführungsform 1 beschrieben und wie aus dem Graphen in 3 hervorgeht, ist die COP im Bereich des Stromwerts, der normalerweise an das Peltier-Element 8 angelegt wird, positiv, und die Erwärmung oder Kühlung kann korrekt durchgeführt werden, wenn der Temperaturunterschied ungefähr 10 °C beträgt. In der vorliegenden Ausführungsform ist es daher bevorzugt, dass der oben beschriebene Bezugswert auf 10 °C eingestellt wird und der Peltier-Elementsteuerabschnitt 102 eine Steuerung durchführt, mit der die Erwärmung oder Kühlung unterbrochen wird, indem die Stromzufuhr zum Peltier-Element unterbrochen wird, wenn der Temperaturunterschied zwischen der endothermen Oberfläche und der exothermen Oberfläche bei oder über 10 °C liegt.
  • Nun wird der Ablauf der Steuerverarbeitung am Peltier-Element 8, die durch die oben beschriebenen Funktionen ausgeführt wird, beschrieben. 11 ist ein Ablaufschema, das den Ablauf der Verarbeitung zum Steuern des Peltier-Elements 8 darstellt.
  • Der Temperaturfeststellungsabschnitt 100 ruft zuerst Temperaturinformationen über die endotherme Oberfläche und die exotherme Oberfläche des Peltier-Elements 8 vom Peltier-Elementtemperatursensor 10 ab und stellt fest, ob der Temperaturunterschied zwischen der endothermen Oberfläche und der exothermen Oberfläche bei oder über dem Bezugswert liegt oder nicht (Schritt 401).
  • Wenn festgestellt wird, dass der Temperaturunterschied zwischen der endothermen Oberfläche und der exothermen Oberfläche bei oder über dem Bezugswert liegt (Ja in Schritt 401), steuert der Peltier-Elementsteuerabschnitt 102 die Leistungsversorgungseinheit 4 und den Relaisschalter 6, um die Stromzufuhr zum Peltier-Element 8 zu unterbrechen, wodurch der Erwärmungs- oder Kühlungsprozess mit dem Peltier-Element 8 unterbrochen wird (Schritt 402).
  • Der Temperaturfeststellungsabschnitt 100 ruft anschließend Temperaturinformationen über das Peltier-Element 8 vom Peltier-Elementtemperatursensor 10 ab und stellt fest, ob der Temperaturunterschied zwischen der endothermen Oberfläche und der exothermen Oberfläche bei oder unter dem Neustart-Bezugswert liegt oder nicht (Schritt 403).
  • Wenn festgestellt wird, dass der Temperaturunterschied zwischen der endothermen Oberfläche und der exothermen Oberfläche des Peltier-Elements 8 bei oder unter dem Bezugswert liegt (Ja in Schritt 403), steuert der Peltier-Elementsteuerabschnitt 102 die Leistungsversorgungseinheit 4 und den Relaisschalter 6, um Strom zum Peltier-Element 8 zu liefern, wodurch der Erwärmungs- oder Kühlungsprozess neu gestartet wird.
  • Wenn der Temperaturunterschied zwischen der endothermen Oberfläche und der exothermen Oberfläche des Peltier-Elements 8 immer noch größer ist als der Neustart-Bezugswert (Nein in Schritt 403), wiederholt der Temperaturfeststellungsabschnitt 100 die Feststellung in Schritt 403, bis der Temperatur auf oder unter den Neustart-Bezugswert sinkt.
  • Wenn der Temperaturunterschied zwischen der endothermen Oberfläche und der exothermen Oberfläche des Peltier-Elements 8 in Schritt 401 kleiner ist als der Bezugswert, wurde die COP nicht verschlechtert und daher hält der Peltier-Elementsteuerabschnitt 102 die Stromzufuhr zum Peltier-Element 8 aufrecht, um den Erwärmungs- oder Kühlungsprozess fortzusetzen, ohne den Prozess zu verändern (Schritt 405).
  • Der Ablauf der Verarbeitung bzw. des Prozesses zum Steuern des Peltier-Elements 8 in der vorliegenden Ausführungsform ist wie oben beschrieben. Der oben beschriebene Ablauf der Verarbeitung ist für die Erwärmung der Zellen 30 mit dem Peltier-Element 8 und die Kühlung der Zellen 30 mit dem Peltier-Element 8 gleich.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird, wie oben beschrieben, eine Steuerung durchgeführt, mit der die Erwärmung oder Kühlung mit dem Peltier-Element 8 nicht durchgeführt wird, wenn der Temperaturunterschied zwischen der endothermen Oberfläche und der exothermen Oberfläche des Peltier-Elements 8 bei oder über dem Bezugswert liegt, wodurch eine Verschlechterung der COP verhindert wird, ermöglicht wird, dass die Zellen 30 effizient erwärmt oder gekühlt werden und eine Energieeinsparungswirkung erzielt wird.
  • Obwohl die vorliegenden Ausführungsform unter der Annahme beschrieben wurde, dass die Temperaturanpassungsvorrichtung mit dem Batterietemperatursensor 12 und dem Außenlufttemperatursensor 14 ausgestattet ist, sind diese Sensoren nicht notwendigerweise vorgesehen, da diese Sensoren für das Verfahren der vorliegenden Ausführungsform nicht unverzichtbar sind.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Batterie
    2
    ECU
    4
    Leistungsversorgungseinheit
    6
    Relaisschalter
    8
    Peltier-Element
    10
    Peltier-Elementtemperatursensor
    12
    Batterietemperatursensor
    14
    Außenlufttemperatursensor
    16
    Kanal
    18
    Lüfter
    30
    Zelle
    32
    Oberes Gehäuse
    34
    Unteres Gehäuse
    341
    Wärmesenkenteil
    36
    Befestigungselement
    100
    Temperaturfeststellungsabschnitt
    102
    Peltier-Elementsteuerabschnitt
    104
    Batterietemperatur-Feststellungsabschnitt
    106
    Abschnitt zum Bestimmen der Bedingungen einer intermittierenden Bestromung
    108
    Abschnitt zum Korrigieren der Bedingungen einer intermittierenden Bestromung

Claims (3)

  1. Temperaturanpassungsvorrichtung, aufweisend: ein Peltier-Element (8), dem elektrische Leistung zugeführt wird, um einen Wärmetausch zwischen einer elektronischen Vorrichtung (1), die an einem Fahrzeug angebaut ist, und einem Wärmetauschabschnitt (341) des Fahrzeugs zu ermöglichen; einen Temperatursensor (12), der eine Temperatur der elektronischen Vorrichtung (1) erfasst; einen Peltier-Elementsteuerabschnitt (102), der die elektrische Leistung steuert, die dem Peltier-Element (8) zugeführt wird, der eine kontinuierliche Bestromung des Peltier-Elements (8) durchführt, wenn die Temperatur der elektronischen Vorrichtung (1) eine Solltemperatur nicht erreicht, und der eine intermittierende Bestromung des Peltier-Elements (8) durchführt, wenn die Temperatur der elektronischen Vorrichtung (1) die Solltemperatur erreicht, einen Erfassungsabschnitt (14), der Informationen über eine Temperatur der Luft außerhalb der elektronischen Vorrichtung (1) erhält; einen Speicherabschnitt (52), der Antriebsbedingungsinformationen speichert, in denen die Temperatur der Luft außerhalb der elektronischen Vorrichtung (1) und ein Stromwert einer elektrischen Leistung, die dem Peltier-Element (8) in der kontinuierlichen Bestromung zugeführt wird, miteinander assoziiert sind und der Stromwert in der kontinuierlichen Bestromung und ein Stromwert und eine Impulsbreite eines Impulsstroms in der intermittierenden Bestromung miteinander assoziiert sind; und einen Abschnitt (106) zum Bestimmen von Bedingungen, der auf Basis eines Erfassungsergebnisses vom Erfassungsabschnitt (14) und der Antriebsbedingungsinformationen, die im Speicherabschnitt (52) gespeichert sind, den Stromwert von elektrischer Leistung, die dem Peltier-Element (8) in der kontinuierlichen Bestromung zugeführt wird, bestimmt und den Stromwert und die Impulsbreite des Impulsstroms in der intermittierenden Bestromung bestimmt, wobei der Peltier-Elementsteuerabschnitt (102) gemäß des Stromwerts und der Impulsbreite, die vom Abschnitt (106) zum Bestimmen von Bedingungen bestimmt worden sind, die intermittierende Bestromung durchführt, welche einen Nicht-Bestromungszustand, in welchem dem Peltier-Element keine elektrische Leistung zugeführt wird, wenn ein Temperaturunterschied zwischen einer ersten Oberfläche des Peltier-Elements (8), die als exotherme Oberfläche dient, und einer zweiten Oberfläche des Peltier-Elements (8), die als endotherme Oberfläche dient, als Ergebnis der Zufuhr von elektrischer Leistung zum Peltier-Element (8) größer wird als ein erster vorgegebener Wert, und einen Bestromungszustand, in welchem die Zufuhr von elektrischer Leistung zum Peltier-Element (9) neu gestartet wird, wenn der Temperaturunterschied zwischen den ersten und zweiten Oberflächen auf einen zweiten vorgegebenen Wert sinkt, der kleiner ist als der erste vorgegebene Wert, nachdem die Zufuhr von elektrischer Leistung zum Peltier-Element unterbrochen worden ist, umfasst, wobei sich der Bestromungszustand und der Nicht-Bestromungszustand abwechselnd wiederholen.
  2. Temperaturanpassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Temperatur der elektronischen Vorrichtung (1) wiederholt zwischen einer Solltemperatur und einer Untergrenzentemperatur, die niedriger ist als die Solltemperatur in der intermittierenden Bestromung, erhöht und gesenkt wird, und wobei eine COP, eine Leistungsziffer, des Peltier-Elements (8) während der intermittierenden Bestromung höher ist als eine COP des Peltier-Elements (8), wenn die Temperatur der elektronischen Vorrichtung (1) durch kontinuierliches Zuführen von konstanter elektrischer Leistung zum Peltier-Element (8) bei einer festen Temperatur gehalten wird, die einer Zwischentemperatur zwischen der Solltemperatur und der Untergrenzentemperatur entspricht.
  3. Temperaturanpassungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner ein Gehäuse (31) aufweisend, in dem die elektronische Vorrichtung (1) untergebracht ist, wobei der Erfassungsabschnitt (14) an einer Außenfläche des Gehäuses (31) vorgesehen ist; der Wärmetauschabschnitt (341) einen Teil des Gehäuses (31) beinhaltet und sich bis an eine Stelle innerhalb eines Kanals (16) erstreckt, der am Fahrzeug vorgesehen ist, Luft durch den Kanal (16) geleitet wird; und das Peltier-Element (8) mit der elektronischen Vorrichtung (1) und mit dem Wärmetauschabschnitt (341) in Kontakt steht.
DE112012005653.1T 2012-01-13 2012-08-10 Temperaturanpassungvorrichtung Active DE112012005653B8 (de)

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JP2012005654A JP5856488B2 (ja) 2012-01-13 2012-01-13 温度調整装置
JP2012005654 2012-01-13
PCT/JP2012/005116 WO2013105152A1 (ja) 2012-01-13 2012-08-10 温度調整装置、ペルチェ素子の制御方法

Publications (4)

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DE112012005653T5 DE112012005653T5 (de) 2014-11-06
DE112012005653T8 DE112012005653T8 (de) 2014-11-20
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