JP2013184528A - Vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ペルチェ素子を用いたバッテリ及び車室内の温度調整技術に関する。 The present invention relates to a battery using a Peltier element and a temperature adjustment technique in a passenger compartment.
リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などのバッテリを動力源として用いたハイブリッド自動車、電気自動車などが知られている。これらのバッテリは、十分な入出力性能が得られる温度範囲を有しており、バッテリをそのような温度範囲に調整するための温度調整装置が用いられている。 A hybrid vehicle, an electric vehicle, and the like using a battery such as a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery as a power source are known. These batteries have a temperature range in which sufficient input / output performance can be obtained, and a temperature adjustment device for adjusting the battery to such a temperature range is used.
特許文献1は、車室内の温度調整を行う温調手段によって、バッテリを冷却したり暖機したりする技術を開示する。車両が冷房装置を備える場合には、バッテリの温度が所定温度よりも高くなった際に、冷房装置からの冷気をバッテリ室内に導入し、バッテリを冷却するとしている。また、車両が暖房装置を備える場合には、バッテリの温度が所定温度よりも低い際に、暖房装置からの暖気をバッテリ室内に導入し、バッテリを暖機するとしている。さらに、車両が冷暖房兼用の空調装置を備える場合には、バッテリが所定の温度よりも高い場合には冷房に切り替えて冷気をバッテリ室内に導入してバッテリを冷却し、バッテリが所定の温度よりも低い場合には暖房に切り替えて暖気をバッテリ室内に導入し、バッテリを暖機するとしている。 Patent Document 1 discloses a technique for cooling or warming up a battery by temperature control means for adjusting the temperature in the passenger compartment. When the vehicle includes a cooling device, when the temperature of the battery becomes higher than a predetermined temperature, cool air from the cooling device is introduced into the battery chamber to cool the battery. In addition, when the vehicle includes a heating device, when the temperature of the battery is lower than a predetermined temperature, warm air from the heating device is introduced into the battery chamber to warm up the battery. Furthermore, when the vehicle is equipped with an air conditioner that is also used for cooling and heating, when the battery is higher than a predetermined temperature, the vehicle is switched to cooling to introduce cool air into the battery chamber to cool the battery, and the battery is lower than the predetermined temperature. When the temperature is low, the system switches to heating and introduces warm air into the battery chamber to warm up the battery.
しかしながら、車室内の温度調整を行う温調手段によってバッテリの温度調整を行う場合、車室内とバッテリとで同じ温度調整処理しかできない。そのため、たとえば、冷暖房兼用の空調装置を備えていても、車室内を暖房している状態で、バッテリを冷気で冷却することはできない。 However, when the temperature of the battery is adjusted by the temperature adjusting means for adjusting the temperature in the vehicle interior, only the same temperature adjustment processing can be performed in the vehicle interior and the battery. Therefore, for example, even if an air conditioning apparatus that is also used for air conditioning is provided, the battery cannot be cooled with cold air while the vehicle interior is heated.
そこで、本願発明は、電子機器と車室内とを効率よく温度調整することができる車両を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a vehicle capable of efficiently adjusting the temperature of the electronic device and the passenger compartment.
上記課題を解決するために、本発明に係る車両は、(1)車両に搭載される電子機器と、第1の熱交換部で温度調節された空気を車室内に送ることにより、車室内の温度調節を行う第1の温度調節装置と、互いに熱交換を行う第1及び第2の面を有するペルチェ素子を駆動することにより前記電子機器の温度調節を行う第1の動作と、前記ペルチェ素子を駆動することにより温度調節された第1の熱交換媒体を、前記第1の熱交換部に送ることにより、前記第1の温度調節装置による温度調節動作を補助する第2の動作とを選択的に行う第2の温度調節装置と、を有する。 In order to solve the above-described problems, a vehicle according to the present invention includes (1) an electronic device mounted on a vehicle and air that has been temperature-adjusted by the first heat exchange unit. A first temperature adjusting device for adjusting the temperature; a first operation for adjusting the temperature of the electronic device by driving a Peltier element having first and second surfaces that exchange heat with each other; and the Peltier element. The first heat exchange medium, the temperature of which has been adjusted by driving, is sent to the first heat exchange unit, thereby selecting the second operation that assists the temperature adjustment operation by the first temperature adjustment device And a second temperature control device that performs automatically.
(2)上記(1)の構成において、前記電子機器は車両を走行させるためのエネルギーを生成するバッテリであり、前記第1の温度調節装置は、前記第2の温度調節装置に対して前記第2の動作を要求する要求信号を出力可能であり、前記第2の温度調節装置は、前記バッテリの温度が所定温度範囲外である場合には、前記第1の動作を行い、前記バッテリ温度が所定温度範囲内である場合には、前記要求信号に基づき、前記第2の動作を行うことができる。(2)の構成によれば、バッテリを適切な温度に維持しながら、第1の温度調節装置による温度調節動作を補助することができる。 (2) In the configuration of the above (1), the electronic device is a battery that generates energy for running the vehicle, and the first temperature control device is configured to perform the first control with respect to the second temperature control device. 2 can output a request signal for requesting the operation of No. 2, and when the temperature of the battery is out of a predetermined temperature range, the second temperature adjustment device performs the first operation, and the battery temperature is When the temperature is within the predetermined temperature range, the second operation can be performed based on the request signal. According to the configuration of (2), the temperature adjustment operation by the first temperature adjustment device can be assisted while maintaining the battery at an appropriate temperature.
(3)上記(1)又は(2)の構成において、前記第2の温度調節装置は、前記第1の温度調節装置が冷房動作を行う場合、前記第1の面から前記第2の面に熱を移動させる冷房補助動作を前記第2の動作として行い、前記第1の温度調節装置が暖房動作を行う場合、前記ペルチェ素子に流れる電流の向きを前記冷房補助動作時とは反対方向にすることにより前記第2の面から前記第1の面に熱を移動させる暖房補助動作を前記第2の動作として行うことができる。(3)の構成によれば、ペルチェ素子に流れる電流の向きを変えるだけで、簡単に冷媒補助動作と暖房補助動作とを切り替えることができる。これにより、温度調節システムの構成を簡素化することができる。 (3) In the configuration of the above (1) or (2), the second temperature adjustment device is configured such that when the first temperature adjustment device performs a cooling operation, the first surface is changed to the second surface. When the cooling assist operation for transferring heat is performed as the second operation, and the first temperature control device performs the heating operation, the direction of the current flowing through the Peltier element is opposite to that during the cooling assist operation. Thus, the heating assist operation for transferring heat from the second surface to the first surface can be performed as the second operation. According to the configuration of (3), the refrigerant auxiliary operation and the heating auxiliary operation can be easily switched only by changing the direction of the current flowing in the Peltier element. Thereby, the structure of a temperature control system can be simplified.
(4)上記(1)〜(3)の構成において、前記第1の熱交換媒体を前記ペルチェ素子の前記第1の面に導く第1の循環路と、前記電子機器の温度調節を行う第2の熱交換媒体を循環させるための第2の循環路と、前記第1の循環路を流れる前記第1の熱交換媒体と、前記第2の循環路を流れる前記第2の熱交換媒体との熱交換を許容する第2の熱交換部と、前記第1の熱交換部に前記第1の熱交換媒体を送る導入管と、前記第2の熱交換部から前記第1の熱交換媒体を排出する排出管と、前記第1の循環路を前記導入管及び前記排出管に接続する第1の位置と、前記第1の循環路を前記導入管及び前記排出管に接続しない第2の位置との間で動作する切替弁と、前記第1の動作の際に、前記切替弁を前記第2の位置に位置させ、前記第2の動作の際に、前記切替弁を前記第1の位置に位置させる弁制御部と、を有している。(4)の構成によれば、切替弁を動作させるだけで、第1及び第2の動作を切り替えることができる。また、車室内の温度調節を行うための第1の熱交換部と電子機器の温度調節を行うための第2の熱交換部とに送られる熱交換媒体が同じであるため、温度調節システムの構成を簡素化することができる。 (4) In the configurations of (1) to (3), a first circulation path that guides the first heat exchange medium to the first surface of the Peltier element, and a first temperature controller that adjusts the temperature of the electronic device. A second circulation path for circulating the second heat exchange medium, the first heat exchange medium flowing through the first circulation path, and the second heat exchange medium flowing through the second circulation path. A second heat exchanging part that allows heat exchange of the first heat exchanging part, an introduction pipe that sends the first heat exchanging medium to the first heat exchanging part, A first pipe connecting the first circulation path to the introduction pipe and the discharge pipe, and a second position not connecting the first circulation path to the introduction pipe and the discharge pipe. A switching valve that operates between the first position and the second position, the switching valve is positioned at the second position during the first operation, During work, it has a valve control unit which is positioned in the first position the switching valve. According to the configuration of (4), the first and second operations can be switched only by operating the switching valve. In addition, since the heat exchange medium sent to the first heat exchange unit for adjusting the temperature in the passenger compartment and the second heat exchange unit for adjusting the temperature of the electronic device are the same, the temperature adjustment system The configuration can be simplified.
(5)上記(1)〜(4)の構成において、車両を走行させるためのエネルギーを生成する内燃機関を有し、前記第1の熱交換媒体は、前記内燃機関の冷却媒体と同じ媒体とすることができる。(5)の構成によれば、第1の熱交換部の構成を大きく変えることなく、車室内の温度調節を補助するシステムを構成することができる。 (5) In the configurations of (1) to (4) above, an internal combustion engine that generates energy for running the vehicle is included, and the first heat exchange medium is the same medium as the cooling medium of the internal combustion engine can do. According to the configuration of (5), it is possible to configure a system that assists the temperature adjustment in the passenger compartment without greatly changing the configuration of the first heat exchange unit.
(6)上記(1)〜(5)の構成において、前記第2の面に対して熱交換用の空気を供給する管路を設けることができる。 (6) In the configurations of (1) to (5) above, a pipe for supplying air for heat exchange to the second surface can be provided.
本発明によれば、電子機器と車室内とを効率よく温度調整することができる。 According to the present invention, the temperature of the electronic device and the passenger compartment can be adjusted efficiently.
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明する Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、第1の実施形態に係る車両の一部における概略構成図である。本実施形態に係る車両1は、ペルチェ素子2を駆動することにより、バッテリ100を温度調節する第1の動作と、エアコンユニット200の温度調節動作を補助する第2の動作とを選択的に実行可能な温度調節装置(第2の温度調節装置に相当する)を有する。以下、車両1の各部の構成を詳細に説明する。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a part of the vehicle according to the first embodiment. The vehicle 1 according to the present embodiment selectively performs a first operation for adjusting the temperature of the
車両1は、ペルチェ素子2と、温調用熱交換器(第2の熱交換部に相当する)4と、温調用水循環路(第1の循環路に相当する)6と、ウォーターポンプ8と、バッテリ(電子機器に相当する)100と、バッテリ温調経路(第2の循環路に相当する)100Aと、バッテリ温調送風機114と、切替弁10と、空調補助用水導入管(導入管に相当する)12aと、空調補助用水排出管(排出管に相当する)12bと、エアコンユニット(第1の温度調節装置に相当する)200と、吸排熱用ダクト(管路に相当する)14と、吸排熱用送風機16と、ECU(弁制御部に相当する)18と、を含む。
The vehicle 1 includes a Peltier element 2, a temperature adjustment heat exchanger (corresponding to a second heat exchange unit) 4, a temperature adjustment water circulation path (corresponding to a first circulation path) 6, a
バッテリ100は、車両走行用のモータに供給される電力を蓄電する。車両は、バッテリ100の電力により駆動されるモータとエンジン(内燃機関)とを備えるハイブリッド自動車であってもよい。また、ハイブリッド自動車には、車両外部の電源によりバッテリ100を充電可能なプラグインハイブリッド自動車が含まれる。
The
バッテリ100は、複数の単電池102と、複数の単電池102が直列に接続されて構成される組電池を収容するケース104と、導入ダクト110と、排出ダクト112と、バッテリ温調送風機114と、バッテリ温度センサ116とを含む。なお、ケース104、導入ダクト110及び排出ダクト112により、バッテリ温調経路100Aが形成される。
The
単電池102は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などの二次電池、或いはキャパシタであってもよい。複数の単電池102が不図示のバスバーによって直列に接続されることで、1つの組電池が構成される。本実施形態では、4つの組電池を直列に接続することによりバッテリ100を構成しているが、組電池の個数は適宜変更することができる。隣接する単電池102の間には、冷却または加熱のための空気が導通する隙間が形成されている。
The
ケース104は、複数の単電池102(組電池)を収容する。ケース104は、気密性の高いケースであり、外気や水などがケース104内に浸入しないように密閉構造とされている。ケース104は、一対のロアケース及びアッパーケースを含み、これらのロアケース及びアッパーケースは図示しない締結部材を用いて互いに固定されている。
導入ダクト110は、ケース104の内部に単電池102を冷却又は加熱するための空気を導入する。導入ダクト110は、バッテリ温調送風機114から送風され、温調用熱交換器4によって熱交換された空気をケース104の内部に導入する。
The
排出ダクト112は、ケース104の内部に導入され、各単電池102の冷却あるいは加熱に用いられた空気を排出する。
The
バッテリ温調送風機114は、バッテリ温調経路100Aの内部において空気を循環させるために動作する。バッテリ温調送風機114は、排出ダクト112と温調用熱交換器4との間に配置することができる。バッテリ温調送風機114は、シロッコ式のファン、クロスフロー型のファン、プロペラ式のファン、圧縮比のより高いブロワであってもよい。
The battery
バッテリ温度センサ116は、バッテリ100の温度に関する情報を取得する。バッテリ温度センサ116は、各単電池102のそれぞれの温度を測定してもよいし、複数の単電池102の温度を測定してもよい。バッテリ温度センサ116は、取得したバッテリ100の温度情報をECU18に出力する。ECU18は、バッテリ温度センサ116から取得した温度情報に基づき、上述した第1及び第2の動作を実行するが、詳細については後述する。
The
ペルチェ素子2は、2枚の金属板が貼り合わされた構造の半導体素子であり、2枚の金属板の接合部に電流を流すことで、一方の金属板が吸熱し、他方の金属板が発熱する。これにより、一方の金属板から他方の金属板に熱を移動させることができる。ペルチェ素子2に流れる電流の向きを逆向きにすることで、吸熱面と発熱面は入れ替わる。ペルチェ素子2の一方の面である温調部21(第1の面に相当する)は、温調用水循環路6に接続されており、ペルチェ素子2の他方の面である吸排熱部22(第2の面に相当する)は、吸排熱用ダクト14に接続されている。なお、温調部21及び吸排熱部22は、熱交換を促進するヒートシンクを有していてもよい。この場合、温調部21のヒートシンクは、温調用水循環路6の内部に配置することができる。また、吸排熱部22のヒートシンクは、吸排熱用ダクト14の内部に配置することができる。なお、ペルチェ素子2は、複数のペルチェ素子を有するペルチェモジュールであってもよい。
The Peltier element 2 is a semiconductor element having a structure in which two metal plates are bonded to each other. When a current is passed through the joint between the two metal plates, one metal plate absorbs heat and the other metal plate generates heat. To do. Thereby, heat can be moved from one metal plate to the other metal plate. By reversing the direction of the current flowing through the Peltier element 2, the heat absorption surface and the heat generation surface are interchanged. The temperature control unit 21 (corresponding to the first surface) which is one surface of the Peltier element 2 is connected to the temperature control
温調用水循環路6は、さらに、切替弁10及び温調用熱交換器4に接続されている。ウォーターポンプ8が動作すると、温調用水循環路6の内部に貯留された水(第1の熱交換媒体に相当する。以下、「温調用水」という)は、ペルチェ素子2の温調部21及び温調用熱交換器4を通過する際に温度調節される。
The temperature adjustment
温調用熱交換器4は、温調用水循環路6の内部を流れる温調用水と、バッテリ温調経路100Aの内部を流れる空気(第2の熱交換媒体に相当する。以下、「温調風」という)との熱交換を許容する。温調用熱交換器4は、温調用水と温調風との熱交換が効率よく行われればいかなる構成であってもよく、例えば、温調用水が流れるチューブと、温調風と熱交換を行うフィンとを含む構成であってもよい。ウォーターポンプ8は、温調用水に圧力を加えて、温調用水循環路6の内部において温調用水を循環させる。
The temperature adjustment heat exchanger 4 corresponds to the temperature adjustment water flowing inside the temperature adjustment
切替弁10は、温調用水が循環する経路を空調補助経路に設定する第1の位置と、バッテリ温調経路に設定する第2の位置との間で動作する。ここで、バッテリ温調経路とは、図2に示すように、温調部21、ウォーターポンプ8、切替弁10、温調用熱交換器4、温調部21の順に温調用水を循環させる経路のことである。空調補助経路とは、図3に示すように、温調部21、ウォーターポンプ8、切替弁10、ヒータコア206、切替弁10、温調用熱交換器4、温調部21の順に温調用水を循環させる経路のことである。
The switching
図3に図示するように、空調補助用水導入管12aは、温調部21によって温度調整された温調用水をエアコンユニット200に供給することにより、エアコンユニット200の空調処理を補助する。ここで、エアコンユニット200は、エアコンユニット送風機202と、エバポレータ204と、ヒータコア(第1の熱交換部に相当する)206と、エアコンECU208とを含む。エアコンユニット送風機202は、エアコンユニット200の内部に空気を取り込んで、エバポレータ204やヒータコア206に空気を供給する。
As shown in FIG. 3, the air conditioning auxiliary
ヒータコア206は、エアコンユニット送風機202が動作することによりエアコンユニット200の内部に取り込まれた空気を加熱する。ここで、エアコンユニット200が通常の暖房動作を行う場合、エンジンを冷却することにより加熱された冷却水がヒータコア206の内部に取り込まれる。エアコンユニット200がペルチェ素子2と協働して暖房動作を行う場合、エンジンを冷却することにより加熱された冷却水と、ペルチェ素子2により加熱され温調用水とがヒータコア206の内部に取り込まれる。
The
エバポレータ204は、エアコンユニット送風機202が動作することによりエアコンユニット200の内部に取り込まれる空気を冷却する。ここで、エアコンユニット200がペルチェ素子2と協働して冷房動作を行う場合、ペルチェ素子2により冷却された温調用水がヒータコア206の内部に取り込まれる。温調用水とエンジンの冷却水は水であってもよい。
The
ヒータコア206は、空気と水とを効率よく熱交換することができればいかなる構成であってもよく、例えば、水を流すチューブと、空気と熱交換を行うためのフィンを含む構成であってもよい。なお、エンジンから供給される冷却水が流れるチューブと、空調補助用水導入管12aから供給される温調用水が流れるチューブとは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。これらのチューブが同じである場合、エンジン及び空調補助用水導入管12aから供給された水は、チューブ内において混合され、空気と熱交換を行う。これらのチューブが異なる場合、エンジンから供給される冷却水と、空調補助用水導入管12aから供給される温調用水は、互いに異なる位置で空気と熱交換を行う。空調補助用水導入管12aからヒータコア206に導入された温調用水は、エアコンユニット200の内部に取り込まれた空気を温度調節した後、空調補助用水排出管12bに排出される。
The
吸排熱用ダクト14には、ペルチェ素子2の吸排熱部22と熱交換を行う空気が流れる。吸排熱用ダクト14には、吸排熱用送風機16が設けられている。吸排熱用送風機16が作動すると、吸排熱用ダクト14の一端部から車外(又は車内)の空気が取り込まれる。吸排熱用ダクト14の内部に取り込まれた空気は、吸排熱部22で熱交換した後、吸排熱用ダクト14の他端部から排出される。吸排熱用送風機16は、シロッコ式のファン、クロスフロー型のファン、プロペラ式のファン、圧縮比のより高いブロワであってもよい。
In the intake /
ECU18は、種々の処理を行う。ECU18は、不図示の電源部からペルチェ素子2に対して電力を供給することにより、温調用水を加熱あるいは冷却するための処理を行う。ECU18は、ペルチェ素子2に流れる電流の向きを制御する。上述したように、ペルチェ素子2に流れる電流の向きが変わると、ペルチェ素子2の発熱面と吸熱面とが入れ替わる。また、ECU18は、ペルチェ素子2を用いてバッテリ100を温度調節する第1の動作と、ペルチェ素子2を用いてエアコンユニット200の温度調節動作を補助する第2の動作とを選択的に実行するために、ペルチェ素子2とともに、バッテリ温調送風機114、吸排熱用送風機16、ウォーターポンプ8及び切替弁10の動作を制御する。
The
ECU18は、CPUあるいはMPUなどのプロセッサ、メモリを含む。メモリに記憶されるプログラムをプロセッサが実行することで、上述した様々な処理を行う機能を実現する。なお、プロセッサとして、ASIC回路を備えてもよく、ASIC回路がECU18によって行われる処理の一部または全てを行ってもよい。なお、ECU18及びエアコンECU208は、一体であってもよい。
The
第1の動作において、バッテリ100を冷却する場合、ECU18は、ペルチェ素子2の温調部21及び吸排熱部22がそれぞれ吸熱側及び発熱側となるようにペルチェ素子2に流れる電流の向きを制御するとともに、切替弁10をバッテリ温調経路側に切り替えた状態で、バッテリ温調送風機114、吸排熱用送風機16及びウォーターポンプ8を駆動する(以下、この処理をバッテリ冷却処理という)。この場合、温調部21は、バッテリ温調経路の内部を流れる温調用水から吸熱した熱を吸排熱部22に伝熱することにより、温調用水を冷却する。また、冷却された温調用水は、ウォーターポンプ8が動作することによって、温調用熱交換器4に流入し、バッテリ温調経路100Aの内部の温調風が冷却される。この冷却された温調風は、バッテリ温調送風機114が動作することによって、バッテリ温調経路100Aの内部を循環し、バッテリ100が冷却される。
In the first operation, when the
一方、第1の動作において、バッテリ100を加熱する場合、ECU18は、ペルチェ素子2の温調部21及び吸排熱部22がそれぞれ発熱側及び吸熱側となるようにペルチェ素子2に流れる電流の向きを制御するとともに、切替弁10をバッテリ温調経路側に切り替えた状態で、バッテリ温調送風機114、吸排熱用送風機16及びウォーターポンプ8を駆動する(以下、この処理をバッテリ加熱処理という)。この場合、吸熱熱部22は、吸排熱用ダクト14の内部を流れる空気から受熱した熱を温調部21に伝熱することにより、温調用水を加熱する。また、加熱された温調用水は、ウォーターポンプ8が動作することによって、温調用熱交換器4に流入し、バッテリ温調経路100Aの内部の温調風が加熱される。この加熱された温調風は、バッテリ温調送風機114が動作することによって、バッテリ温調経路100Aの内部を循環し、バッテリ100が加熱される。
On the other hand, in the first operation, when the
第2の動作において、エアコンユニット200の冷却動作を補助する場合、ECU18は、ペルチェ素子2の温調部21及び吸排熱部22がそれぞれ吸熱側及び発熱側となるようにペルチェ素子2に流れる電流の向きを制御するとともに、切替弁10を空調補助経路側に切り替えた状態で、吸排熱用送風機16及びウォーターポンプ8を駆動する(以下、この処理を冷房補助処理という)。この場合、温調部21は、空調補助経路の内部を流れる温調用水から吸熱した熱を吸排熱部22に伝熱することにより、温調用水を冷却する。また、冷却された温調用水は、ウォーターポンプ8が動作することによって、ヒータコア206に流入し、ヒータコア206の熱交換作用により、エアコンユニット200の内部に取り込まれた空気が冷却される。これにより、エアコンユニット200の内部に取り込まれた空気は、エバポレータ204及びヒータコア206双方の要素により冷却されるため、より効率的に車室内を冷却することができる。
In the second operation, when assisting the cooling operation of the
第2の動作において、エアコンユニット200の暖房動作を補助する場合、ECU18は、ペルチェ素子2の温調部21及び吸排熱部22がそれぞれ発熱側及び吸熱側となるようにペルチェ素子2に流れる電流の向きを制御するとともに、切替弁10を空調補助経路側に切り替えた状態で、吸排熱用送風機16及びウォーターポンプ8を駆動する(以下、この処理を暖房補助処理という)。この場合、吸排熱部22は、吸排熱用ダクト14の内部を流れる空気から受熱した熱を温調部21に伝熱することにより、温調用水を加熱する。また、加熱された温調用水は、ウォーターポンプ8が動作することによって、ヒータコア206に流入し、ヒータコア206の熱交換作用により、エアコンユニット200の内部に取り込まれた空気が加熱される。これにより、エアコンユニット200の内部に取り込まれた空気は、ヒータコア206に流入した温調用水及びエンジンの冷却水の双方により加熱されるため、より効率的に車室内を暖めることができる。
In the second operation, when assisting the heating operation of the
エアコンECU208は、エアコンユニット200の動作を制御する。エアコンユニット200が冷房動作を行う場合、エアコンECU208は、エアコンユニット送風機202及びエバポレータ204を動作させる。また、エアコンECU208は、ペルチェ素子2を用いた冷却補助動作が必要であるか否かを判別し、冷却補助動作が必要であると判別した場合には、ECU18に対して冷却補助動作を要求する要求信号を出力する。エアコンユニット200が暖房動作を行う場合、エアコンECU208は、エアコンユニット送風機202を作動させるとともに、エンジンからヒータコア206の内部に冷却水を取り込む取り込み処理を行う。また、エアコンECU208は、ペルチェ素子2を用いた暖房補助動作が必要であるか否かを判別し、暖房補助動作が必要であると判別した場合には、ECU18に対して暖房補助動作を要求する要求信号を出力する。
The
次に、図4のフローチャートを参照しながら、ECU18が行う処理について説明する。
Next, processing performed by the
ステップ101において、ECU18は、バッテリ温度センサ116から、バッテリ100の温度(Tb)に関する情報を取得し、バッテリ100の温度が適性温度の範囲内であるか否かを判定する。ここで、適性温度とは、バッテリ100が十分な入出力性能を得るのに必要な温度範囲のことである。図4では、適性温度を、一例として5℃以上40℃以下に設定している。適性温度はバッテリ100の種類などに応じて適宜変更することができる。なお、バッテリ100の温度は、バッテリ温度センサ116から取得する場合に限られず、例えば吸気温度センサから取得することもできる。ここで、吸気温度センサは、バッテリ100に吸気される空気の温度を取得する。
In
ECU18は、バッテリ100の温度が適性温度範囲内ではないと判定した場合(ステップ101のNo)、第1の動作、つまり、下記のステップ102〜104に示す処理を実行する。ステップ102において、ECU18は、バッテリ100の温度が5℃未満であるか否かを判定する。
If the
バッテリ100の温度が5℃未満ではないと判定された場合(ステップ102のNo)、つまり、バッテリ100の温度が40℃より高い場合、ステップ103において、ECU18は、第1の動作として、バッテリ100を冷却するための処理を行う。すなわち、ECU18は、バッテリ冷却処理として、ペルチェ素子2の温調部21及び吸排熱部22がそれぞれ吸熱側及び発熱側となるようにペルチェ素子2に流れる電流の向きを制御するとともに、切替弁10をバッテリ温調経路側に切り替えた状態で、バッテリ温調送風機114、吸排熱用送風機16及びウォーターポンプ8を駆動する。
When it is determined that the temperature of the
バッテリ100の温度が5℃未満であると判定された場合(ステップ102のYes)、ステップS104において、ECU18は、第1の動作として、バッテリ100を加熱するための処理を行う。すなわち、ECU18は、バッテリ加熱処理として、ペルチェ素子2の温調部21及び吸排熱部22がそれぞれ発熱側及び吸熱側となるようにペルチェ素子2に流れる電流の向きを制御するとともに、切替弁10をバッテリ温調経路側に切り替えた状態で、バッテリ温調送風機114、吸排熱用送風機16及びウォーターポンプ8を駆動する。
When it is determined that the temperature of the
ECU18は、バッテリ100の温度が適性温度範囲内であると判定した場合(ステップ101のYes)、第2の動作、つまり、下記のステップS105〜S108に示す処理を行う。ステップ105において、ECU18は、エアコンECU208から、第2の動作を要求する要求信号が出力されたか否かを判別する。
When the
第2の動作を要求する要求信号が出力されたと判別した場合(ステップ105のYes)、ステップS106において、ECU18は、冷房動作の補助を要求するものであるか否かを判定する(ステップ106)。
When it is determined that a request signal for requesting the second operation has been output (Yes in Step 105), in Step S106, the
動作要求が冷房動作の補助を要求するものであると判定した場合(ステップ106のYes)、ステップS107において、ECU18は、エアコンユニット200の冷房動作を補助するための処理を行う。すなわち、ECU18は、冷房補助処理として、ペルチェ素子2の温調部21及び吸排熱部22がそれぞれ吸熱側及び発熱側となるようにペルチェ素子2に流れる電流の向きを制御するとともに、切替弁10を空調補助経路側に切り替えた状態で、吸排熱用送風機16及びウォーターポンプ8を駆動する。
If it is determined that the operation request is a request for assistance in cooling operation (Yes in step 106), in step S107, the
動作要求が冷房動作の補助を要求するものでない場合、つまり、動作要求が暖房動作を要求するものである場合(ステップ106のNo)、ステップS108において、ECU18は、エアコンユニット200の暖房動作を補助するための処理を行う。すなわち、ECU18は、暖房補助処理として、ペルチェ素子2の温調部21及び吸排熱部22がそれぞれ発熱側及び吸熱側となるようにペルチェ素子2に流れる電流の向きを制御するとともに、切替弁10を空調補助経路側に切り替えた状態で、吸排熱用送風機16及びウォーターポンプ8を駆動する。
When the operation request does not request assistance for the cooling operation, that is, when the operation request requires the heating operation (No in Step 106), in Step S108, the
ステップ103、ステップ104、ステップ107、および、ステップ108に移行した場合には、再びステップ101に戻り、同様の判定処理を繰り返す。
When the process proceeds to step 103,
以上に説明した本実施形態によれば、バッテリ100の温度調整を行うためのペルチェ素子2を用いて、車室内の空調を行うエアコンユニット200の空調を補助することができる。従って、バッテリ100の温度調整を行う必要が無い場合に、エアコンユニット200の動作を補助することで、車室内の空調をより効率よく行うことができる。
According to the present embodiment described above, air conditioning of the
また、本実施形態によれば、バッテリ100の温度を調節する調節処理が、エアコンユニット200の空調を補助する処理よりも優先して行われるため、バッテリ100の温度調節を適切に行うことができる。
In addition, according to the present embodiment, the adjustment process for adjusting the temperature of the
また、本実施形態によれば、ペルチェ素子2の温調部21において熱交換を行う温調用水を、エンジンの冷却水と同じ媒体とすることで、エアコンユニット200が元々備えるヒータコア206のチューブに、温調用水をそのまま流すことができる。従って、従来のエアコンユニット200の構成を利用しながら、エアコンユニット200の空調を補助することができる。
Further, according to the present embodiment, the temperature adjustment water that performs heat exchange in the
(変形例1)
上述の実施形態では、電子機器としてバッテリを例示したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、車両に搭載されるインバータ、コンバータを電子機器としてもよい。ここで、コンバータは、バッテリ100から負荷(例えば、走行用のモータ)に供給される電圧を昇圧したり、或いはジェネレータで得られた回生エネルギーを蓄電する際に、電圧を降圧する。インバータは、バッテリ100から供給される電力を直流から三相交流に変換して、負荷(例えば、走行用モータ)に供給する。この場合、インバータなどの他の電子機器の温度調節に用いられるペルチェ素子2を用いて、エアコンユニット200の空調を補助することができる。
(Modification 1)
In the above-described embodiment, the battery is exemplified as the electronic device. However, the present invention is not limited to this, and for example, an inverter and a converter mounted on the vehicle may be used as the electronic device. Here, the converter steps down the voltage when boosting the voltage supplied from the
(変形例2)
上述の実施形態では、ECU18は、エアコンECU208から出力される要求信号に基づき、第1及び第2の動作のいずれかを選択したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、第1及び第2の動作を乗員が選択できるように構成してもよい。この場合、第1及び第2の動作を選択するための選択部と、当該選択部が操作されることにより選択された動作を実行するECU18とが協働することにより、第1及び第2の動作のうちいずれかの動作が行われる。また、例えば、バッテリ100の温度調節を行う必要がなく、かつ、エアコンユニット200が空調動作を行っている場合、常に第2の動作が行われるように構成してもよい。
(Modification 2)
In the above-described embodiment, the
(変形例3)
上述の実施形態では、空調補助経路を介してヒータコア206に供給される熱交換媒体とエンジンの冷却水とを同じ媒体で構成したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、空調補助経路を介してヒータコア206に供給される熱交換媒体は、空気などの気体であってもよい。この場合、ヒータコア206には、エンジンの冷却水が導通するチューブと、空調補助経路から流入する気体が導通するチューブとが別体で設けられる。
(Modification 3)
In the above-described embodiment, the heat exchange medium supplied to the
また、空調補助経路を介してヒータコア206に供給される熱交換媒体が気体である場合、温調部21において温度調節された気体を、温調用熱交換器4を介さずにバッテリ100に直接吹き付ける構成であってもよい。この場合、バッテリ温調経路及び空調補助経路は、循環路でなくてもよい。すなわち、温調部21から排気される気体を、バッテリ100に直接吹き付ける経路と、エアコンユニット200のヒータコア206に導入する経路とを設け、温度調節に用いられた気体を回収せずに車外に排気する構成であってもよい。
Further, when the heat exchange medium supplied to the
また、温調部21とバッテリ100との間に圧電素子を配置するとともに、温調部21において温度調節された気体をエアコンユニット200に供給する構成であってもよい。ここで、第1の動作を行う場合、圧電素子を介して温調部21とバッテリ100との間の熱交換が行われる。第2の動作を行う場合、電圧を印加することにより圧電素子を温調部21(又はバッテリ100)から離間させ、温調部21及びバッテリ100の熱交換を抑制するとともに、エアコンユニット200に対して温度調節された気体を供給することにより、エアコンユニット200の温度調節動作を補助することができる。
Further, the piezoelectric element may be disposed between the
(変形例4)
上述の実施形態では、ハイブリッド自動車について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、バッテリ100とエアコンユニット200とを有する他の車両(例えば、電気自動車)にも適用することができる。例えば、エンジンではなく電気ヒータによって暖められた水をヒータコアに導入することにより車室内の温度を調節するエアコンユニットを備えた電気自動車において、上記実施形態と同様の方法でヒータコアに水を送液することにより、エアコンユニットの温度調節動作を補助することができる。
(Modification 4)
Although the hybrid vehicle has been described in the above-described embodiment, the present invention is not limited to this, and can be applied to other vehicles (for example, electric vehicles) having the
1 温度調整装置 2 ペルチェ素子 21 温調部 22 吸排熱部
6 温調用水循環路 8 ウォーターポンプ 10 切替弁
12 空調補助用水循環路 14 吸排熱用ダクト 16 吸排熱用送風機
18 ECU 100 バッテリ 102 単電池 104 ケース
200 エアコンユニット 202 エアコンユニット送風機
204 エバポレータ 206 ヒータコア 208 エアコンECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Temperature control device 2
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Air conditioning auxiliary
Claims (6)
第1の熱交換部で温度調節された空気を車室内に送ることにより、車室内の温度調節を行う第1の温度調節装置と、
互いに熱交換を行う第1及び第2の面を有するペルチェ素子を駆動することにより前記電子機器の温度調節を行う第1の動作と、前記ペルチェ素子を駆動することにより温度調節された第1の熱交換媒体を、前記第1の熱交換部に送ることにより、前記第1の温度調節装置による温度調節動作を補助する第2の動作とを選択的に行う第2の温度調節装置と、
を有する車両。 Electronic devices mounted on the vehicle;
A first temperature control device for adjusting the temperature in the vehicle interior by sending air temperature-adjusted in the first heat exchange section into the vehicle interior;
A first operation for adjusting the temperature of the electronic device by driving a Peltier element having first and second surfaces that exchange heat with each other, and a first operation for adjusting the temperature by driving the Peltier element. A second temperature adjustment device that selectively performs a second operation for assisting a temperature adjustment operation by the first temperature adjustment device by sending a heat exchange medium to the first heat exchange unit;
Vehicle with.
前記第1の温度調節装置は、前記第2の温度調節装置に対して前記第2の動作を要求する要求信号を出力可能であり、
前記第2の温度調節装置は、前記バッテリの温度が所定温度範囲外である場合には、前記第1の動作を行い、前記バッテリの温度が前記所定温度範囲内である場合には、前記要求信号に基づき、前記第2の動作を行うことを特徴とする請求項1に記載の車両。 The electronic device is a battery that generates energy for running the vehicle,
The first temperature control device can output a request signal for requesting the second operation to the second temperature control device;
The second temperature adjustment device performs the first operation when the temperature of the battery is out of a predetermined temperature range, and the request when the temperature of the battery is within the predetermined temperature range. The vehicle according to claim 1, wherein the second operation is performed based on a signal.
前記電子機器の温度調節を行う第2の熱交換媒体を循環させるための第2の循環路と、
前記第1の循環路を流れる前記第1の熱交換媒体と、前記第2の循環路を流れる前記第2の熱交換媒体との熱交換を許容する第2の熱交換部と、
前記第1の熱交換部に前記第1の熱交換媒体を送る導入管と、
前記第2の熱交換部から前記第1の熱交換媒体を排出する排出管と、
前記第1の循環路を前記導入管及び前記排出管に接続する第1の位置と、前記第1の循環路を前記導入管及び前記排出管に接続しない第2の位置との間で動作する切替弁と、
前記第1の動作の際に、前記切替弁を前記第2の位置に位置させ、前記第2の動作の際に、前記切替弁を前記第1の位置に位置させる弁制御部と、
を有することを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか一つに記載の車両。 A first circulation path for guiding the first heat exchange medium to the first surface of the Peltier element;
A second circulation path for circulating a second heat exchange medium for adjusting the temperature of the electronic device;
A second heat exchanging section that allows heat exchange between the first heat exchange medium flowing through the first circulation path and the second heat exchange medium flowing through the second circulation path;
An introduction pipe for sending the first heat exchange medium to the first heat exchange section;
A discharge pipe for discharging the first heat exchange medium from the second heat exchange section;
It operates between a first position where the first circulation path is connected to the introduction pipe and the discharge pipe and a second position where the first circulation path is not connected to the introduction pipe and the discharge pipe. A switching valve;
A valve control unit for positioning the switching valve in the second position during the first operation and for positioning the switching valve in the first position during the second operation;
The vehicle according to claim 1, wherein the vehicle is a vehicle.
前記第1の熱交換媒体は、前記内燃機関の冷却媒体と同じ媒体であることを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれか一つに記載の車両。 An internal combustion engine that generates energy for running the vehicle;
The vehicle according to any one of claims 1 to 4, wherein the first heat exchange medium is the same medium as a cooling medium of the internal combustion engine.
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