JP2019055649A - Battery temperature control system - Google Patents

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達也 内本
Tatsuya Uchimoto
達也 内本
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Abstract

To provide a battery temperature control system capable of efficiently charging a battery at the time of low temperature.SOLUTION: A battery temperature control system 3 of a hybrid vehicle 1 that includes a power generator 101b which generates power by operation of an internal combustion engine 101a, a battery 103, a power generator 105a and a charging device 107 includes a coolant passage that circulates a coolant, a pump 41 and a coolant heating device which can heat the coolant in response to operation of the internal combustion engine, where in a warm-up mode, the coolant is heated by the coolant heating device, and changes at least any one of a circulation direction of the coolant of circulating the battery 103 and a portion to which the coolant is introduced to the battery 103, when the temperature of the battery 103 becomes a specification temperature.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、バッテリー温度制御システムに関する。   The present invention relates to a battery temperature control system.

従来、例えば車載バッテリーを充電する発電機および発電機を駆動する内燃機関と、車載バッテリーから給電される走行用モータとを備え、車載バッテリーの残容量により目的地まで到達出来ない場合に、内燃機関を駆動して発電機の発電により車載バッテリーを充電するハイブリッド自動車が知られている(例えば特許文献1を参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, for example, an internal combustion engine that includes a generator for charging an in-vehicle battery, an internal combustion engine for driving the generator, and a traveling motor that is powered by the in-vehicle battery, cannot reach the destination due to the remaining capacity of the in-vehicle battery There is known a hybrid vehicle that drives a vehicle and charges a vehicle-mounted battery by power generation by a generator (see, for example, Patent Document 1).

ところで、例えば摂氏0℃以下の低温環境下では、バッテリーの充放電特性が悪化することが知られている。このため、バッテリーを充電可能な充電可能地に到達し、低温環境下でバッテリーの充電を行った場合には、常温環境下でバッテリーの充電を行った場合と比較して少ない充電量となる、また充電に時間がかかるなど、効率が悪い場合がある。   By the way, it is known that, for example, in a low temperature environment of 0 ° C. or less, the charge / discharge characteristics of the battery deteriorate. For this reason, when reaching a rechargeable place where the battery can be charged and charging the battery in a low temperature environment, the amount of charge will be less than when charging the battery in a room temperature environment. In addition, there are cases where the efficiency is poor, for example, it takes time to charge.

特開平8−240435号公報JP-A-8-240435

そこで、本発明は、上記事情に鑑みたものであって、効率よくバッテリーを充電することができるバッテリー温度制御システムを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a battery temperature control system capable of efficiently charging a battery.

上記の課題を解決するため、本発明の請求項1に記載のバッテリー温度制御システム(例えば後述の実施形態のバッテリー温度制御システム3)は、内燃機関(例えば後述の実施形態の内燃機関101a)の運転によって発電する発電機(例えば後述の実施形態の発電機101b)と、前記発電機により発電された電力を蓄電可能なバッテリー(例えば後述の実施形態のバッテリー103)と、前記バッテリーから供給される電力により駆動する電動機(例えば後述の実施形態の電動機105a)と、外部電源から前記バッテリーを充電可能な充電装置(例えば後述の実施形態の充電装置107)と、を備えたハイブリッド車両(例えば後述の実施形態のハイブリッド車両1)のバッテリー温度制御システムであって、前記バッテリーを冷却する通常モードと、前記バッテリーを暖機目標温度まで上昇させる暖機モードと、を実行する制御部(例えば後述の実施形態の制御部109)と、前記通常モードにおいて前記バッテリーに冷媒を導入する導入路(例えば後述の実施形態の導入路33)と、前記バッテリーから前記冷媒を排出する排出路(例えば後述の実施形態の排出路35)と、を有し、前記冷媒が循環する冷媒流路(例えば後述の実施形態の冷媒流路31)と、前記制御部により駆動され、前記冷媒を循環させる循環器(例えば後述の実施形態のポンプ41)と、前記内燃機関の運転に対応して前記冷媒を加温可能な冷媒加温装置(例えば後述の実施形態の冷媒加温装置43)と、を備え、前記暖機モードでは、前記冷媒は前記冷媒加温装置により加温され、前記バッテリーの温度が規定温度となったときに、前記バッテリーを通流する前記冷媒の通流方向、および前記バッテリーに前記冷媒を導入する部位の少なくともいずれか一方を変更することを特徴としている。   In order to solve the above problems, a battery temperature control system according to claim 1 of the present invention (for example, a battery temperature control system 3 of an embodiment described later) is an internal combustion engine (for example, an internal combustion engine 101a of an embodiment described later). A generator (for example, a generator 101b in an embodiment described later) that generates power by operation, a battery (for example, a battery 103 in an embodiment described later) that can store electric power generated by the generator, and the battery are supplied from the battery. A hybrid vehicle (for example, described later) including an electric motor driven by electric power (for example, an electric motor 105a in an embodiment described later) and a charging device (for example, a charging device 107 in an embodiment described later) capable of charging the battery from an external power source. 1 is a battery temperature control system for a hybrid vehicle 1) according to an embodiment. A control unit (e.g., a control unit 109 in an embodiment described later) that executes a normal mode and a warm-up mode that raises the battery to a warm-up target temperature, and an introduction that introduces refrigerant into the battery in the normal mode A refrigerant flow path (for example, an introduction path 33 in an embodiment described later) and a discharge path (for example, an exhaust path 35 in an embodiment described later) through which the refrigerant circulates. For example, a refrigerant flow path 31) in an embodiment described later, a circulator (for example, a pump 41 in an embodiment described later) driven by the control unit and circulating the refrigerant, and the refrigerant corresponding to the operation of the internal combustion engine In the warm-up mode, the refrigerant is warmed by the refrigerant warming device, and the battery is heated. When the temperature of the over reaches the prescribed temperature, it is characterized by changing at least one of the site for introducing the refrigerant the battery flow direction of the refrigerant flowing through, and to the battery.

また、本発明の請求項2に記載のバッテリー温度制御システムは、前記暖機モードでは、前記バッテリーの温度が規定温度となったときに、前記循環器を逆転駆動させることにより、前記冷媒の通流方向を前記通常モードに対して逆転させることを特徴としている。   In the battery temperature control system according to claim 2 of the present invention, in the warm-up mode, when the temperature of the battery reaches a specified temperature, the circulator is driven in reverse so that the refrigerant flows. The flow direction is reversed with respect to the normal mode.

また、本発明の請求項3に記載のバッテリー温度制御システムは、前記導入路に設けられたバルブ(例えば後述の実施形態のバルブ51)と、一端(例えば後述の実施形態の一端53a)が前記バルブに接続され、他端(例えば後述の実施形態の他端53b)が前記バッテリーにおける前記導入路と前記排出路との間に接続されたバイパス路(例えば後述の実施形態のバイパス路53)と、を備え、前記暖機モードでは、前記バッテリーの温度が規定温度となったときに、前記バルブを動作させることにより前記バイパス路から前記バッテリーに前記冷媒を導入することを特徴としている。   Further, in the battery temperature control system according to claim 3 of the present invention, a valve (for example, a valve 51 in an embodiment described later) and one end (for example, one end 53a in an embodiment described later) provided in the introduction path are the above-described ones. A bypass path (for example, a bypass path 53 in an embodiment described later) connected to the valve and having the other end (for example, the other end 53b in the embodiment described later) connected between the introduction path and the discharge path in the battery; In the warm-up mode, when the temperature of the battery reaches a specified temperature, the refrigerant is introduced into the battery from the bypass path by operating the valve.

また、本発明の請求項4に記載のバッテリー温度制御システムは、前記導入路に設けられた第一バルブ(例えば後述の実施形態の第一バルブ61)と、前記排出路であって、前記バッテリーと前記冷媒加温装置との間に設けられた第二バルブ(例えば後述の実施形態の第二バルブ62)と、一端例えば後述の実施形態の一端63a)が前記第一バルブに接続され、他端(例えば後述の実施形態の他端63b)が前記排出路における前記バッテリーと前記第二バルブとの間に接続された第一バイパス路(例えば後述の実施形態の第一バイパス路63)と、一端(例えば後述の実施形態の一端65a)が前記導入路における前記第一バルブと前記バッテリーとの間に接続され、他端(例えば後述の実施形態の他端65b)が前記第二バルブに接続された第二バイパス路(例えば後述の実施形態の第二バイパス路65)と、を備え、前記暖機モードでは、前記バッテリーの温度が規定温度となったときに、前記第一バルブを動作させることにより前記第一バイパス路を通じて前記バッテリーに前記冷媒を導入するとともに、前記第二バルブを動作させることにより前記第二バイパス路を通じて前記バッテリーから前記冷媒を排出することを特徴としている。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a battery temperature control system including a first valve (for example, a first valve 61 in an embodiment described later) provided in the introduction path, and the discharge path, wherein the battery And a second valve (for example, a second valve 62 in an embodiment described later) and one end, for example, one end 63a in an embodiment described below, are connected to the first valve. A first bypass path (for example, a first bypass path 63 in an embodiment described later) having an end (for example, the other end 63b in the embodiment described later) connected between the battery and the second valve in the discharge path; One end (for example, one end 65a of the embodiment described later) is connected between the first valve and the battery in the introduction path, and the other end (for example, the other end 65b of the embodiment described later) is connected to the second valve. In the warm-up mode, when the temperature of the battery reaches a specified temperature, the first valve is operated. Thus, the refrigerant is introduced into the battery through the first bypass passage, and the refrigerant is discharged from the battery through the second bypass passage by operating the second valve.

また、本発明の請求項5に記載のバッテリー温度制御システムは、前記制御部は、外部電源から前記バッテリーを充電する予定の充電可能地に到着するまでに前記暖機モードを実行し、所定のパラメータに基づいて前記バッテリーの温度が前記暖機目標温度に到達するために前記冷媒加温装置に要求される要求熱量を決定するとともに、前記要求熱量に対応して前記内燃機関を運転させることを特徴としている。   Further, in the battery temperature control system according to claim 5 of the present invention, the control unit executes the warm-up mode before reaching a chargeable place where the battery is scheduled to be charged from an external power source, Determining a required amount of heat required for the refrigerant warming device for the temperature of the battery to reach the warm-up target temperature based on a parameter, and operating the internal combustion engine in response to the required amount of heat. It is a feature.

また、本発明の請求項6に記載のバッテリー温度制御システムは、前記所定のパラメータは、前記充電可能地までの到着予定時間と、外気温度情報と、前記バッテリーの温度と、前記冷媒の温度と、を含むことを特徴としている。   Further, in the battery temperature control system according to claim 6 of the present invention, the predetermined parameters include an estimated arrival time to the rechargeable place, outside air temperature information, a temperature of the battery, and a temperature of the refrigerant. It is characterized by including.

加熱された冷媒を通流させてバッテリーを暖機する場合、従来技術にあっては、冷媒の通流方向の上流側のセルや、冷媒を導入する部位近傍のセルの温度が他のセルよりも温度が高くなる傾向にあり、バッテリーのセル間で温度差が発生していた。とりわけ、低温環境下においては、最も低温のセルに対応して出力制限を行うことがあり、常温環境下と比較して充放電特性が低下するおそれがあった。
これに対して、本発明の請求項1に記載のバッテリー温度制御システムは、内燃機関の運転に対応して冷媒を加温可能な冷媒加温装置を備え、暖機モードでは、冷媒加温装置により冷媒を加熱し、バッテリーの温度が規定温度となったときに、バッテリーを通流する冷媒の通流方向、およびバッテリーに冷媒を導入する部位の少なくともいずれか一方を変更しているので、バッテリーのセル間での温度差の発生を抑制するとともに、早期に暖機を行うことができる。
When the battery is warmed up by letting a heated refrigerant flow, in the prior art, the temperature of the upstream cell in the flow direction of the refrigerant or the temperature of the cell in the vicinity of the part where the refrigerant is introduced is higher than that of other cells. However, there was a tendency for the temperature to rise, and there was a temperature difference between battery cells. In particular, in a low temperature environment, the output may be limited corresponding to the coldest cell, and charge / discharge characteristics may be deteriorated as compared with a normal temperature environment.
On the other hand, the battery temperature control system according to claim 1 of the present invention includes a refrigerant heating device capable of heating the refrigerant in response to the operation of the internal combustion engine, and in the warm-up mode, the refrigerant heating device. When the refrigerant is heated by the battery temperature and the battery temperature reaches the specified temperature, at least one of the flow direction of the refrigerant flowing through the battery and the part where the refrigerant is introduced into the battery is changed. The generation of a temperature difference between the cells can be suppressed and warm-up can be performed early.

本発明の請求項2に記載のバッテリー温度制御システムは、暖機モードでは、循環器を逆転駆動させることにより、冷媒の通流方向を通常モードに対して逆転させるので、バッテリーの温度が規定温度となったときに、バッテリーを通流する冷媒の通流方向、およびバッテリーに冷媒を導入する部位を変更することができる。これにより、バッテリーのセル間での温度差の発生を抑制するとともに、早期に暖機を行うことができる。   In the battery temperature control system according to the second aspect of the present invention, in the warm-up mode, the circulating direction of the refrigerant is reversed with respect to the normal mode by driving the circulator in the reverse direction. When this happens, it is possible to change the flow direction of the refrigerant flowing through the battery and the portion where the refrigerant is introduced into the battery. Thereby, while suppressing the generation | occurrence | production of the temperature difference between the cells of a battery, warming up can be performed at an early stage.

本発明の請求項3に記載のバッテリー温度制御システムは、バッテリーにおける導入路と排出路との間に接続されたバイパス路を備え、暖機モードでは、バルブを動作させることによりバイパス路からバッテリーに冷媒を導入するので、バッテリーの温度が規定温度となったときに、バッテリーに冷媒を導入する部位を変更することができる。これにより、バッテリーのセル間での温度差の発生を抑制するとともに、早期に暖機を行うことができる。   The battery temperature control system according to claim 3 of the present invention includes a bypass path connected between the introduction path and the discharge path in the battery. In the warm-up mode, the battery is operated from the bypass path to the battery by operating the valve. Since the refrigerant is introduced, when the temperature of the battery reaches the specified temperature, the part where the refrigerant is introduced into the battery can be changed. Thereby, while suppressing the generation | occurrence | production of the temperature difference between the cells of a battery, warming up can be performed at an early stage.

本発明の請求項4に記載のバッテリー温度制御システムは、暖機モードでは、第一バルブを動作させることにより第一バイパス路を通じてバッテリーに冷媒を導入するとともに、第二バルブを動作させることにより第二バイパス路を通じてバッテリーから冷媒を排出するので、バッテリーの温度が規定温度となったときに、バッテリーを通流する冷媒の通流方向、およびバッテリーに冷媒を導入する部位を変更することができる。これにより、バッテリーのセル間での温度差の発生を抑制するとともに、早期に暖機を行うことができる。   In the warm-up mode, the battery temperature control system according to claim 4 of the present invention introduces refrigerant into the battery through the first bypass by operating the first valve and operates the second valve by operating the second valve. Since the refrigerant is discharged from the battery through the two bypass paths, the flow direction of the refrigerant flowing through the battery and the portion where the refrigerant is introduced into the battery can be changed when the temperature of the battery reaches a specified temperature. Thereby, while suppressing the generation | occurrence | production of the temperature difference between the cells of a battery, warming up can be performed at an early stage.

本発明の請求項5に記載のバッテリー温度制御システムは、制御部は、外部電源からバッテリーを充電する予定の充電可能地に到着するまでに暖機モードを実行するので、特に低温環境下において、充電可能地での充電スピードを向上させることができる。また、所定のパラメータに基づいてバッテリーの温度が暖機目標温度に到達するために冷媒加温装置に要求される要求熱量を決定するとともに、要求熱量に対応して内燃機関を運転させ、排熱回収器や熱交換器、電気ヒーター等の冷媒加温装置により冷媒を加温することができる。すなわち、要求熱量に対応して内燃機関を運転させ、内燃機関から排出される排気ガスの排熱を回収して冷媒に排熱を伝熱する排熱回収器や、エンジン冷却水の排熱を回収して冷媒に排熱を伝熱する熱交換器に排熱を供給したり、内燃機関の運転に対応して発電ユニットで発電された電力の一部もしくは全部を電気ヒーターに供給したりすることにより、冷媒を加温することができる。   In the battery temperature control system according to claim 5 of the present invention, the control unit executes the warm-up mode before reaching the chargeable place where the battery is scheduled to be charged from the external power source. The charging speed in a chargeable place can be improved. In addition, the required heat quantity required for the refrigerant warming device for the battery temperature to reach the warm-up target temperature is determined based on a predetermined parameter, and the internal combustion engine is operated in accordance with the required heat quantity so that the exhaust heat is discharged. The refrigerant can be heated by a refrigerant heating device such as a recovery device, a heat exchanger, or an electric heater. That is, the internal combustion engine is operated according to the required amount of heat, the exhaust heat of the exhaust gas exhausted from the internal combustion engine is recovered, and the exhaust heat is transferred to the refrigerant. Supply exhaust heat to a heat exchanger that recovers and transfers exhaust heat to the refrigerant, or supplies part or all of the electric power generated by the power generation unit to the electric heater in response to the operation of the internal combustion engine Thus, the refrigerant can be heated.

本発明の請求項6に記載のバッテリー温度制御システムは、所定のパラメータは、充電可能地までの到着予定時間と、外気温度情報と、バッテリーの温度と、冷媒の温度と、を含むので、車両の充電可能地に到着したときにバッテリーの暖機を終了して充電に備えることができる。また、外気温度情報と、バッテリーの温度と、冷媒の温度とを考慮して暖機を行うので、必要以上に発電機を動作させることを防止できる。したがって、従来技術と比較して暖機のエネルギー効率を向上することができる。
できる。
In the battery temperature control system according to claim 6 of the present invention, the predetermined parameters include the estimated arrival time to the rechargeable place, outside air temperature information, the battery temperature, and the refrigerant temperature. When it reaches the rechargeable place, the battery warm-up can be terminated to prepare for charging. In addition, since warm-up is performed in consideration of outside air temperature information, battery temperature, and refrigerant temperature, it is possible to prevent the generator from operating more than necessary. Therefore, it is possible to improve the energy efficiency of warm-up as compared with the prior art.
it can.

本発明のバッテリー温度制御システムを備えるハイブリッド車両を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a hybrid vehicle provided with the battery temperature control system of this invention. 第一実施形態のバッテリー温度制御システムの概略構成図であって、暖機モード時にバッテリーが規定温度となる前の説明図である。It is a schematic block diagram of the battery temperature control system of 1st embodiment, Comprising: It is explanatory drawing before a battery becomes a regulation temperature at the time of warming-up mode. 第一実施形態のバッテリー温度制御システムの概略構成図であって、暖機モード時にバッテリーが規定温度となった後の説明図である。It is a schematic block diagram of the battery temperature control system of 1st embodiment, Comprising: It is explanatory drawing after a battery becomes a regulation temperature at the time of warming-up mode. 第二実施形態のバッテリー温度制御システムの概略構成図であって、暖機モード時にバッテリーが規定温度となる前の説明図である。It is a schematic block diagram of the battery temperature control system of 2nd embodiment, Comprising: It is explanatory drawing before a battery becomes a regulation temperature at the time of warming-up mode. 第二実施形態のバッテリー温度制御システムの概略構成図であって、暖機モード時にバッテリーが規定温度となった後の説明図である。It is a schematic block diagram of the battery temperature control system of 2nd embodiment, Comprising: It is explanatory drawing after a battery becomes prescribed temperature at the time of warming-up mode. 第三実施形態のバッテリー温度制御システムの概略構成図であって、暖機モード時にバッテリーが規定温度となる前の説明図である。It is a schematic block diagram of the battery temperature control system of 3rd embodiment, Comprising: It is explanatory drawing before a battery becomes a regulation temperature at the time of warming-up mode. 第三実施形態のバッテリー温度制御システムの概略構成図であって、暖機モード時にバッテリーが規定温度となった後の説明図である。It is a schematic block diagram of the battery temperature control system of 3rd embodiment, Comprising: It is explanatory drawing after a battery becomes prescribed temperature at the time of warm-up mode.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
一般に、ハイブリッド車両は、電動機および内燃機関を備え、走行状態に応じて電動機および内燃機関の少なくともいずれか一方の駆動力によって走行する。ハイブリッド車両には、大きく分けてシリーズ方式とパラレル方式の2種類がある。
シリーズ方式のハイブリッド車両は、電動機の動力によって走行する。内燃機関は発電のためだけに用いられる。内燃機関の動力によって発電機で発電された電力は、バッテリーに充電される。
パラレル方式のハイブリッド車両は、電動機および内燃機関のいずれか一方または双方の動力によって走行する。シリーズ方式とパラレル方式とを複合したシリーズ・パラレル方式のハイブリッド車両も知られている。シリーズ・パラレル方式のハイブリッド車両では、走行状態に応じてクラッチを切断または接続する(断接する)ことによって、駆動力の伝達系統をシリーズ方式およびパラレル方式のいずれかの構成に切り替える。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
In general, a hybrid vehicle includes an electric motor and an internal combustion engine, and travels by a driving force of at least one of the electric motor and the internal combustion engine according to a traveling state. There are roughly two types of hybrid vehicles: a series system and a parallel system.
A series-type hybrid vehicle travels by the power of an electric motor. Internal combustion engines are used only for power generation. Electric power generated by the generator by the power of the internal combustion engine is charged in the battery.
A parallel hybrid vehicle travels using the power of one or both of an electric motor and an internal combustion engine. A series-parallel hybrid vehicle that combines a series system and a parallel system is also known. In a series / parallel type hybrid vehicle, the driving force transmission system is switched to either the series type or the parallel type by disconnecting or connecting (disconnecting) the clutch according to the running state.

(第一実施形態)
図1は、本発明のバッテリー温度制御システムを備えるハイブリッド車両を示す模式図である。なお、以下の説明において、前後左右上下の方向は、特に記載が無ければハイブリッド車両における前後左右上下の方向と同一とする。
図1に示すように、本発明のハイブリッド車両1は、いわゆるシリーズ方式が採用されている。ハイブリッド車両1は、発電ユニット101と、バッテリー103(Batt)と、駆動ユニット105と、充電装置107(CHG)と、制御部109(ECU)と、バッテリー温度制御システム3と、を備えている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a hybrid vehicle equipped with the battery temperature control system of the present invention. In the following description, the front-rear, left-right, up-down directions are the same as the front-rear, left-right, up-down directions in the hybrid vehicle unless otherwise specified.
As shown in FIG. 1, the so-called series system is adopted for the hybrid vehicle 1 of the present invention. The hybrid vehicle 1 includes a power generation unit 101, a battery 103 (Batt), a driving unit 105, a charging device 107 (CHG), a control unit 109 (ECU), and a battery temperature control system 3.

発電ユニット101は、内燃機関101aと(ENG)、発電機101b(GEN)と、第一インバータ101c(INV1)と、を備えている。
内燃機関101aは、いわゆるエンジンであり、ガソリン等の燃料をシリンダー内で燃焼させ、気体の熱膨張を利用してシリンダー内のピストンを往復運動させることにより駆動する。内燃機関101aの出力軸は、発電機101bの回転シャフトに接続されており、発電機101bを駆動する。
The power generation unit 101 includes an internal combustion engine 101a (ENG), a generator 101b (GEN), and a first inverter 101c (INV1).
The internal combustion engine 101a is a so-called engine, and is driven by burning a fuel such as gasoline in a cylinder and reciprocating a piston in the cylinder using thermal expansion of gas. The output shaft of the internal combustion engine 101a is connected to the rotating shaft of the generator 101b and drives the generator 101b.

発電機101bは、例えば三相ブラシレスモータが採用される。発電機101bは、内燃機関101aの動力によって駆動され、三相交流電圧(すなわち電力)を発生する。
第一インバータ101cは、発電機101bが発生した三相交流電圧を直流電圧に変換する。第一インバータ101cによって変換された直流電圧は、電力としてバッテリー103に充電される。
For example, a three-phase brushless motor is employed as the generator 101b. The generator 101b is driven by the power of the internal combustion engine 101a and generates a three-phase AC voltage (that is, electric power).
The first inverter 101c converts the three-phase AC voltage generated by the generator 101b into a DC voltage. The DC voltage converted by the first inverter 101c is charged in the battery 103 as electric power.

バッテリー103は、バッテリーボックス内に配置された複数のセルを有している。複数のセルは、直列と並列とを組み合わせて構成されており、例えば200〜300V程度の電圧を供給する。セルは、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池が採用される。
バッテリーボックスの外方には、ウォータージャケット104が設けられている。ウォータージャケット104は、バッテリーボックスの外方であって、複数のセルよりも例えば下方に配置されている。ウォータージャケット104の内部は、複数のセルが並ぶ方向に沿って冷媒が通流可能となっている。バッテリー103のウォータージャケット104は、後述するバッテリー温度制御システム3の冷媒流路31を構成している。
The battery 103 has a plurality of cells arranged in the battery box. The plurality of cells are configured by combining series and parallel, and supply a voltage of about 200 to 300 V, for example. As the cell, for example, a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery is employed.
A water jacket 104 is provided outside the battery box. The water jacket 104 is disposed outside the battery box, for example, below the plurality of cells. Inside the water jacket 104, the refrigerant can flow along the direction in which the plurality of cells are arranged. The water jacket 104 of the battery 103 constitutes the refrigerant flow path 31 of the battery temperature control system 3 to be described later.

駆動ユニット105は、電動機105a(MOT)と、第二インバータ105b(INV2)と、ギアボックス105c(G/B)と、を備えている。
電動機105aは、例えば三相ブラシレスモータが採用される。電動機105aは、ハイブリッド車両1が走行するための動力を発生する。電動機105aで発生したトルクは、ギアボックス105cを介して駆動軸に伝達される。
The drive unit 105 includes an electric motor 105a (MOT), a second inverter 105b (INV2), and a gear box 105c (G / B).
For example, a three-phase brushless motor is employed as the electric motor 105a. The electric motor 105a generates power for the hybrid vehicle 1 to travel. Torque generated by the electric motor 105a is transmitted to the drive shaft via the gear box 105c.

第二インバータ105bは、バッテリー103からの直流電圧を三相交流電圧に変換し、電動機105aに供給する。また、第二インバータ105bは、電動機105aの回生ブレーキ時に電動機105aで発生する三相交流電圧を直流電圧に変換し、バッテリー103に充電する。   The second inverter 105b converts the DC voltage from the battery 103 into a three-phase AC voltage and supplies it to the electric motor 105a. The second inverter 105 b converts the three-phase AC voltage generated in the motor 105 a during regenerative braking of the motor 105 a into a DC voltage and charges the battery 103.

ギアボックス105cは、電動機105aからの駆動力を、特定の変速比での回転数およびトルクに変換して、駆動軸に伝達する。   The gear box 105c converts the driving force from the electric motor 105a into a rotation speed and a torque at a specific gear ratio, and transmits them to the drive shaft.

充電装置107は、外部装置からの給電を受けてバッテリー103を充電する。充電装置107は、例えば外部の給電装置のコネクタが接続されるコネクタ接続部と、供給された電力を直流電力に変換する変換部とを備える。充電装置107による充電は、例えば高速道路のサービスエリアや観光地、商業施設等に設けられた充電スタンド(請求項の「充電可能地」に相当。)の外部電源に接続して行う。   The charging device 107 receives power from an external device and charges the battery 103. The charging device 107 includes, for example, a connector connection unit to which a connector of an external power supply device is connected, and a conversion unit that converts supplied power into DC power. Charging by the charging device 107 is performed, for example, by connecting to an external power source of a charging stand (corresponding to “chargeable place” in the claims) provided in a highway service area, a sightseeing spot, a commercial facility, or the like.

制御部109は、いわゆるマネージメントECUと呼ばれる電子制御機器であって、バッテリー103の残容量(SOC:State of Charge)や、発電ユニット101の状態の取得、駆動ユニット105の状態の取得、ハイブリッド車両1の運転者のアクセル操作に応じたアクセルペダル開度および車速に基づく要求出力の算出、駆動ユニット105の制御、発電ユニット101の制御、後述するバッテリー温度制御システム3およびポンプ41の制御等を行う。   The control unit 109 is an electronic control device called a so-called management ECU, which acquires the remaining capacity (SOC: State of Charge) of the battery 103, the state of the power generation unit 101, the state of the drive unit 105, the hybrid vehicle 1 Calculation of the required output based on the accelerator pedal opening and the vehicle speed according to the driver's accelerator operation, control of the drive unit 105, control of the power generation unit 101, control of the battery temperature control system 3 and pump 41, which will be described later, and the like are performed.

制御部109は、運転者の目的地やハイブリッド車両1の経由地等の情報等に基づいて、バッテリー103の残容量や発電ユニット101からの発電量を計算し、ハイブリッド車両1の運行計画を設定する。制御部109は、ハイブリッド車両1の運行計画と所定のパラメータに基づいて、駆動ユニット105の駆動制御および発電ユニット101の発電制御を行う。所定のパラメータの一例としては、例えば充電可能地までの到着予定時間や、外気温度情報、バッテリー103の温度、バッテリー103を冷却する冷媒の温度等が挙げられる。
また、制御部109は、バッテリー温度制御システム3の一部を構成しており、バッテリー温度制御システム3の制御を行う。
The control unit 109 sets the operation plan of the hybrid vehicle 1 by calculating the remaining capacity of the battery 103 and the amount of power generated from the power generation unit 101 based on information such as the driver's destination and the waypoint of the hybrid vehicle 1. To do. The control unit 109 performs drive control of the drive unit 105 and power generation control of the power generation unit 101 based on the operation plan of the hybrid vehicle 1 and predetermined parameters. As an example of the predetermined parameter, for example, the estimated arrival time to the rechargeable place, outside air temperature information, the temperature of the battery 103, the temperature of the refrigerant that cools the battery 103, and the like can be cited.
The control unit 109 constitutes a part of the battery temperature control system 3 and controls the battery temperature control system 3.

図2は、第一実施形態のバッテリー温度制御システムの概略構成図であって、暖機モード時にバッテリーが規定温度となる前の説明図である。なお、図2以降の概略構成図中のグラフは、バッテリー103の温度の分布を模式的に表している。
図2に示すように、本実施形態のバッテリー温度制御システム3は、制御部109(図1参照)と、冷媒流路31と、ポンプ41(P)(請求項の「循環器」に相当。)と、冷媒加温装置43(EHR)と、ラジエータ45(RAD)と、を備えている。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the battery temperature control system of the first embodiment, and is an explanatory diagram before the battery reaches a specified temperature in the warm-up mode. 2 and the subsequent schematic diagrams schematically represent the temperature distribution of the battery 103.
As shown in FIG. 2, the battery temperature control system 3 of the present embodiment corresponds to the control unit 109 (see FIG. 1), the refrigerant flow path 31, and the pump 41 (P) (the “circulator” in the claims). ), A refrigerant heating device 43 (EHR), and a radiator 45 (RAD).

制御部109は、バッテリー103を冷却する通常モードと、例えば低温環境下においてバッテリー103の暖機を行い暖機目標温度まで上昇させる暖機モードと、を実行する。なお、低温環境下とは、例えば外気温が摂氏0℃以下をいう。
制御部109は、運行計画により設定された充電可能地に到着するまでに、暖機モードを実行する。ここで、充電可能地は、バッテリーを充電する予定の場所であり、例えば高速道路のサービスエリアや観光地、商業施設等に設けられた充電スタンドやその近傍をいう。
また、制御部109は、暖機モードにおいて、所定のパラメータに基づいてバッテリー103の温度が暖機目標温度に到達するために、冷媒加温装置43に要求される要求熱量を決定する。所定のパラメータは、例えば充電可能地までの到着予定時間、外気温度情報、バッテリー103の温度および冷媒流路31を循環する冷媒の温度である。
The control unit 109 executes a normal mode in which the battery 103 is cooled and a warm-up mode in which the battery 103 is warmed up to a warm-up target temperature, for example, in a low temperature environment. Note that the low temperature environment means, for example, an outside air temperature of 0 ° C. or lower.
The controller 109 executes the warm-up mode before reaching the chargeable place set by the operation plan. Here, the chargeable place is a place where the battery is scheduled to be charged, and refers to, for example, a charging station provided in a highway service area, a sightseeing spot, a commercial facility, or the vicinity thereof.
In addition, in the warm-up mode, the control unit 109 determines a required heat amount required for the refrigerant heating device 43 in order for the temperature of the battery 103 to reach the warm-up target temperature based on a predetermined parameter. The predetermined parameters are, for example, the estimated arrival time to the rechargeable place, outside air temperature information, the temperature of the battery 103, and the temperature of the refrigerant circulating in the refrigerant flow path 31.

冷媒流路31は、バッテリー103に導入および排出される冷媒が循環するための流路である。冷媒流路31は、バッテリー103を冷却する通常モードにおいて、バッテリー103に冷媒を導入するための導入路33と、バッテリー103から冷媒を排出するための排出路35と、を有している。   The refrigerant channel 31 is a channel through which the refrigerant introduced into and discharged from the battery 103 circulates. The refrigerant flow path 31 has an introduction path 33 for introducing the refrigerant into the battery 103 and a discharge path 35 for discharging the refrigerant from the battery 103 in the normal mode for cooling the battery 103.

導入路33の一端33aは、バッテリー103を冷却する通常モードにおいてバッテリー103への冷媒の導入口となる、ウォータージャケット104の一方端部104aと連通している。導入路33の他端33bは、後述のポンプ41の吐出口と連通している。
排出路35の一端35aは、バッテリー103を冷却する通常モードにおいてバッテリー103からの冷媒の排出口となる、ウォータージャケット104の他方端部104bと連通している。排出路35の他端35bは、後述のポンプ41の吸入口と連通している。
One end 33 a of the introduction path 33 communicates with one end 104 a of the water jacket 104 that serves as an inlet for the refrigerant into the battery 103 in the normal mode for cooling the battery 103. The other end 33b of the introduction path 33 communicates with a discharge port of a pump 41 described later.
One end 35 a of the discharge path 35 communicates with the other end 104 b of the water jacket 104 that serves as a refrigerant discharge port from the battery 103 in the normal mode in which the battery 103 is cooled. The other end 35b of the discharge path 35 communicates with a suction port of a pump 41 described later.

ポンプ41は、例えば電力により駆動する電動ポンプである。ポンプ41は、制御部109から出力される制御信号に応じて駆動する。ポンプ41は、バッテリー103を冷却する通常モードにおいて、冷媒を排出路35から吸引するとともに導入路33に吐出することで、冷媒が冷媒流路31を循環する。ここで、通常モードにおけるポンプ41の回転駆動を正転駆動と定義し、正転駆動とは逆の回転を逆転駆動と定義する。また、通常モードにおいて冷媒が循環する通流方向(図2における矢印Wfの方向)を順方向と定義し、順方向とは逆の通流方向を逆方向と定義する。   The pump 41 is an electric pump that is driven by electric power, for example. The pump 41 is driven according to a control signal output from the control unit 109. In the normal mode in which the battery 103 is cooled, the pump 41 sucks the refrigerant from the discharge path 35 and discharges it to the introduction path 33, whereby the refrigerant circulates through the refrigerant flow path 31. Here, the rotational drive of the pump 41 in the normal mode is defined as normal rotation drive, and the rotation opposite to the normal rotation drive is defined as reverse rotation drive. Further, the flow direction in which the refrigerant circulates in the normal mode (the direction of the arrow Wf in FIG. 2) is defined as the forward direction, and the flow direction opposite to the forward direction is defined as the reverse direction.

冷媒加温装置43は、排出路35に配置されている。冷媒加温装置43は、バッテリー103を暖機する暖機モードにおいて、発電ユニット101の内燃機関101aの運転に対応して冷媒を加温可能な装置である。具体的には、冷媒加温装置43は、発電ユニット101の内燃機関101aから排出される排気ガスの排熱を回収して冷媒に排熱を伝熱する排熱回収器や、エンジン冷却水の排熱を回収して冷媒に排熱を伝熱する熱交換器、内燃機関101aの運転に対応して発電ユニット101で発電された電力の一部もしくは全部を利用して冷却水を加温する電気ヒーター等が採用される。
本実施形態においては、冷媒加温装置43が排熱回収器である場合を例に説明する。冷媒加温装置43の内部には、排気ガスが通流可能なメイン流路および伝熱用流路と、排気ガスが通流する流路をメイン流路と伝熱用流路とを切り替えるための切替弁と、を有している。
The refrigerant heating device 43 is disposed in the discharge path 35. The refrigerant heating device 43 is a device that can heat the refrigerant in response to the operation of the internal combustion engine 101 a of the power generation unit 101 in the warm-up mode in which the battery 103 is warmed up. Specifically, the refrigerant warming device 43 collects exhaust heat of exhaust gas discharged from the internal combustion engine 101a of the power generation unit 101 and transfers exhaust heat to the refrigerant, or engine cooling water. A heat exchanger that collects exhaust heat and transfers the exhaust heat to the refrigerant, and heats the cooling water using part or all of the electric power generated by the power generation unit 101 in response to the operation of the internal combustion engine 101a. An electric heater or the like is employed.
In this embodiment, the case where the refrigerant heating device 43 is an exhaust heat recovery device will be described as an example. In the refrigerant heating device 43, the main flow path and the heat transfer flow path through which the exhaust gas can flow and the flow path through which the exhaust gas flows can be switched between the main flow path and the heat transfer flow path. And a switching valve.

メイン流路は、通常モードにおいて、内燃機関101aから排出された排気ガスが通流する。通常モードにおいて、排気ガスは、メイン流路を通流した後、ハイブリッド車両1の外部に放出される。
伝熱用流路は、暖機モードにおいて、内燃機関101aから排出された排気ガスが通流する。伝熱用流路には、熱交換コアが設けられている。冷媒は、熱交換コアの内部を通流している。冷媒加温装置43は、暖機モードにおいて、熱交換コアを介して冷媒に排気ガスからの排熱を伝熱する。暖機モードにおいて、排気ガスは、伝熱用流路を通流した後、ハイブリッド車両1の外部に放出される。
The exhaust gas discharged from the internal combustion engine 101a flows through the main channel in the normal mode. In the normal mode, the exhaust gas flows through the main flow path and is then released to the outside of the hybrid vehicle 1.
The exhaust gas discharged from the internal combustion engine 101a flows through the heat transfer channel in the warm-up mode. A heat exchange core is provided in the heat transfer channel. The refrigerant flows through the heat exchange core. The refrigerant heating device 43 transfers exhaust heat from the exhaust gas to the refrigerant via the heat exchange core in the warm-up mode. In the warm-up mode, the exhaust gas flows through the heat transfer passage and is then released to the outside of the hybrid vehicle 1.

切替弁は、例えば所定の温度になったときに弁が動作するサーモアクチュエータや、電磁石(ソレノイド)の磁力を用いて弁を動作させるソレノイドバルブが採用される。切替弁は、内燃機関101aから排出された排気ガスが、通常モードにおいてメイン流路を通流し、暖機モードにおいて伝熱用流路を通流するように、メイン流路と伝熱用流路とを切り替えている。   As the switching valve, for example, a thermoactuator that operates when the temperature reaches a predetermined temperature, or a solenoid valve that operates the valve using the magnetic force of an electromagnet (solenoid) is employed. The switching valve is configured so that the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 101a flows through the main flow channel in the normal mode and flows through the heat transfer flow channel in the warm-up mode. And switching.

ラジエータ45は、排出路35におけるバッテリー103と冷媒加温装置43との間に配置されている。冷媒は、ラジエータ45の内部を通流する。ラジエータ45は、例えばハイブリッド車両1の走行時に発生する走行風との熱交換によって冷媒流路31を通流する冷媒を冷却する。   The radiator 45 is disposed between the battery 103 and the refrigerant heating device 43 in the discharge path 35. The refrigerant flows through the inside of the radiator 45. The radiator 45 cools the refrigerant flowing through the refrigerant flow path 31 through heat exchange with, for example, traveling wind generated when the hybrid vehicle 1 travels.

続いて、上述した第一実施形態のバッテリー温度制御システム3の作用について説明する。
(通常モード)
通常モードにおいて、冷媒加温装置43は、切替弁によって、排気ガスがメイン流路を通流するように、冷媒加温装置43の流路を切り替えている。このとき、冷媒加温装置43の熱交換コアを通流する冷媒は、排熱からの伝熱が抑制された状態となっている。
制御部109は、制御信号を出力し、ポンプ41を正転駆動させる。これにより、冷媒は、冷媒流路31を順方向に循環する。
バッテリー103は、循環する冷媒との熱交換により冷却される。また、循環する冷媒は、ラジエータ45で放熱される。これにより、バッテリー103は、冷媒流路31を循環する冷媒により、所定の温度となるように冷却される。
Then, the effect | action of the battery temperature control system 3 of 1st embodiment mentioned above is demonstrated.
(Normal mode)
In the normal mode, the refrigerant warming device 43 switches the flow path of the refrigerant warming apparatus 43 by the switching valve so that the exhaust gas flows through the main flow path. At this time, the refrigerant flowing through the heat exchange core of the refrigerant heating device 43 is in a state in which heat transfer from the exhaust heat is suppressed.
The control unit 109 outputs a control signal and drives the pump 41 to rotate forward. As a result, the refrigerant circulates in the forward direction through the refrigerant flow path 31.
The battery 103 is cooled by heat exchange with the circulating refrigerant. Further, the circulating refrigerant is radiated by the radiator 45. Thereby, the battery 103 is cooled to a predetermined temperature by the refrigerant circulating in the refrigerant flow path 31.

(暖機モード)
暖機モードは、例えば低温環境下において、運行計画により設定された充電可能地に到着するまでに実行される。
まず、制御部109は、所定のパラメータに基づいて、バッテリー103の温度が暖機目標温度に到達するために、冷媒加温装置43に要求される要求熱量を決定する。所定のパラメータは、例えば充電可能地までの到着予定時間や、外気温度情報、バッテリー103の温度、冷媒流路31を循環する冷媒の温度等である。
(Warm-up mode)
The warm-up mode is executed, for example, in a low temperature environment until the vehicle reaches a chargeable place set by the operation plan.
First, the control unit 109 determines a required amount of heat required for the refrigerant warming device 43 in order for the temperature of the battery 103 to reach the warm-up target temperature based on a predetermined parameter. The predetermined parameters are, for example, the estimated arrival time to the chargeable place, outside air temperature information, the temperature of the battery 103, the temperature of the refrigerant circulating in the refrigerant flow path 31, and the like.

次いで、冷媒加温装置43は、切替弁によって、排気ガスが伝熱用流路を通流するように、例えばソレノイドバルブに制御信号を送り、冷媒加温装置43の流路を切り替える。なお、切替弁にサーモアクチュエータを採用し、冷媒の温度に対応して受動的に動作して流路を切り替える構成としてもよい。これにより、冷媒加温装置43は、冷媒に排熱を伝熱可能となる。
次いで、制御部109は、充電可能地に到着したときにバッテリー103の温度が暖機目標温度に到達するように、所定のタイミングで制御信号を出力し、発電ユニット101の内燃機関101aを始動するとともに、ポンプ41を正転駆動させる。
冷媒は、冷媒加温装置43により排熱が伝熱され、温度が通常モードよりも高い状態で冷媒流路31を順方向に循環する。これにより、バッテリー103は、冷媒流路31を循環する冷媒により暖められ、規定温度(例えば摂氏15℃から摂氏45℃程度の間)となるまで暖機される。
Next, the refrigerant warming device 43 sends a control signal to, for example, a solenoid valve to switch the flow path of the refrigerant warming device 43 so that the exhaust gas flows through the heat transfer flow path by the switching valve. In addition, it is good also as a structure which employ | adopts a thermoactuator as a switching valve and operates passively according to the temperature of a refrigerant | coolant, and switches a flow path. Thereby, the refrigerant heating device 43 can transfer the exhaust heat to the refrigerant.
Next, the control unit 109 outputs a control signal at a predetermined timing to start the internal combustion engine 101a of the power generation unit 101 so that the temperature of the battery 103 reaches the warm-up target temperature when it reaches the chargeable place. At the same time, the pump 41 is driven forward.
Exhaust heat is transferred to the refrigerant by the refrigerant heating device 43, and the refrigerant circulates in the forward direction in the refrigerant flow path 31 in a state where the temperature is higher than that in the normal mode. Thereby, the battery 103 is warmed by the refrigerant circulating in the refrigerant flow path 31 and is warmed up to a specified temperature (for example, between about 15 degrees Celsius and about 45 degrees Celsius).

ここで、図2におけるバッテリー103の温度の分布を模式的に表したグラフに示すように、バッテリー103の温度は、冷媒の導入口となるウォータージャケット104の一方端部104aに対応した部位の方が、冷媒の排出口となるウォータージャケット104の他方端部104bに対応した部位よりも高くなる。これは、バッテリー103を暖機しながら冷媒が通流することで、冷媒からバッテリー103のセルに伝熱され、バッテリー103を通流する冷媒の温度が漸次低下するためである。このため、バッテリー103には、温度勾配(セル間の温度差)が発生する。   Here, as shown in the graph schematically showing the temperature distribution of the battery 103 in FIG. 2, the temperature of the battery 103 is the one corresponding to the one end 104a of the water jacket 104 serving as the refrigerant inlet. However, it becomes higher than the site | part corresponding to the other end part 104b of the water jacket 104 used as the discharge port of a refrigerant | coolant. This is because when the refrigerant flows while warming up the battery 103, heat is transferred from the refrigerant to the cells of the battery 103, and the temperature of the refrigerant flowing through the battery 103 gradually decreases. For this reason, a temperature gradient (temperature difference between cells) occurs in the battery 103.

図3は、第一実施形態のバッテリー温度制御システムの概略構成図であって、暖機モード時にバッテリーが規定温度となった後の説明図である。
次いで、制御部109は、バッテリー103の複数のセルのうち一のセルが規定温度まで上昇したタイミングで制御信号を出力し、ポンプ41を逆転駆動させる。
冷媒は、冷媒加温装置43により排熱が伝熱され、温度が通常モードよりも高い状態で冷媒流路31を逆方向(図3における矢印Wcfの方向)に循環する。このとき、冷媒は、通常モードにおいて冷媒の排出口となるウォータージャケット104の他方端部104bから導入され、通常モードにおいて冷媒の導入口となるウォータージャケット104の一方端部104aから排出される。これにより、図3におけるバッテリー103の温度の分布を模式的に表したグラフに示すように、バッテリー103は、ウォータージャケット104の他方端部104bに対応した部位の温度が上昇する。したがって、バッテリー103のセル間の温度差を抑制することができる。
運行計画により設定された充電可能地に到着するか、バッテリー103の複数のセルが暖機目標温度に到達した時点で、暖機モードが終了する。なお、暖機目標温度は、規定温度と同一の温度であってもよいし、規定温度と異なる温度であってもよい。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the battery temperature control system of the first embodiment, and is an explanatory diagram after the battery reaches a specified temperature in the warm-up mode.
Next, the control unit 109 outputs a control signal at the timing when one cell of the plurality of cells of the battery 103 rises to the specified temperature, and drives the pump 41 in the reverse direction.
Exhaust heat is transferred to the refrigerant by the refrigerant heating device 43, and the refrigerant circulates in the reverse direction (the direction of the arrow Wcf in FIG. 3) through the refrigerant flow path 31 in a state where the temperature is higher than that in the normal mode. At this time, the refrigerant is introduced from the other end 104b of the water jacket 104 serving as a refrigerant discharge port in the normal mode, and is discharged from the one end 104a of the water jacket 104 serving as a refrigerant introduction port in the normal mode. Thereby, as shown in the graph schematically showing the temperature distribution of the battery 103 in FIG. 3, the temperature of the portion of the battery 103 corresponding to the other end 104 b of the water jacket 104 increases. Therefore, the temperature difference between the cells of the battery 103 can be suppressed.
The warm-up mode ends when the battery reaches the chargeable place set by the operation plan or when the plurality of cells of the battery 103 reach the warm-up target temperature. The warm-up target temperature may be the same temperature as the specified temperature, or may be a temperature different from the specified temperature.

加熱された冷媒を通流させてバッテリーを暖機する場合、従来技術にあっては、冷媒の通流方向の上流側のセルや、冷媒を導入する部位近傍のセルの温度が他のセルよりも温度が高くなる傾向にあり、バッテリーのセル間で温度差が発生していた。とりわけ、低温環境下においては、最も低温のセルに対応して出力制限を行うことがあり、常温環境下と比較して充放電特性が低下するおそれがあった。
これに対して、本実施形態のバッテリー温度制御システム3は、内燃機関101aの排熱を回収し、冷媒に排熱を伝熱可能な冷媒加温装置43を備え、暖機モードでは、冷媒加温装置43により冷媒に排熱を伝熱するとともに、バッテリー103の少なくとも一部のセルの温度が規定温度となったときに、バッテリー103を通流する冷媒の通流方向を逆方向に変更しているので、バッテリー103のセル間での温度差の発生を抑制するとともに、早期に暖機を行うことができる。したがって、低温環境下でバッテリー103の充電を行った場合であっても、効率よくバッテリー103を充電することができる。
When the battery is warmed up by letting a heated refrigerant flow, in the prior art, the temperature of the upstream cell in the flow direction of the refrigerant or the temperature of the cell in the vicinity of the part where the refrigerant is introduced is higher than that of other cells. However, there was a tendency for the temperature to rise, and there was a temperature difference between battery cells. In particular, in a low temperature environment, the output may be limited corresponding to the coldest cell, and charge / discharge characteristics may be deteriorated as compared with a normal temperature environment.
On the other hand, the battery temperature control system 3 of this embodiment includes a refrigerant heating device 43 that recovers exhaust heat of the internal combustion engine 101a and can transfer exhaust heat to the refrigerant. While the exhaust heat is transferred to the refrigerant by the temperature device 43, the flow direction of the refrigerant flowing through the battery 103 is changed to the reverse direction when the temperature of at least some of the cells of the battery 103 reaches the specified temperature. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of a temperature difference between the cells of the battery 103 and to warm up early. Therefore, even when the battery 103 is charged in a low temperature environment, the battery 103 can be charged efficiently.

また、本実施形態のバッテリー温度制御システム3は、暖機モードでは、ポンプ41を逆転駆動させることにより、冷媒の通流方向を通常モードの正方向に対して逆転した逆方向とするので、バッテリー103を通流する冷媒の通流方向、およびバッテリー103に冷媒を導入する部位を変更することができる。これにより、バッテリー103のセル間での温度差の発生を抑制するとともに、早期に暖機を行うことができる。したがって、低温環境下でバッテリー103の充電を行った場合であっても、効率よくバッテリー103を充電することができる。   Further, in the warm-up mode, the battery temperature control system 3 of the present embodiment reverses the flow direction of the refrigerant to the reverse direction of the normal mode by driving the pump 41 in the reverse direction. The flow direction of the refrigerant flowing through 103 and the portion where the refrigerant is introduced into the battery 103 can be changed. As a result, the occurrence of a temperature difference between the cells of the battery 103 can be suppressed, and warm-up can be performed early. Therefore, even when the battery 103 is charged in a low temperature environment, the battery 103 can be charged efficiently.

また、本実施形態のバッテリー温度制御システム3は、制御部109は、外部電源からバッテリー103を充電する予定の充電可能地に到着するまでに暖機モードを実行するので、特に低温環境下において、充電可能地での充電スピードを向上させることができる。また、所定のパラメータに基づいてバッテリー103の温度が暖機目標温度に到達するために冷媒加温装置43に要求される要求熱量を決定するとともに、要求熱量に対応して内燃機関101aを運転させるので、バッテリー103を発電機101bで充電しつつ暖機を行うことができる。したがって、従来技術と比較して暖機のエネルギー効率を向上することができる。   Further, in the battery temperature control system 3 of the present embodiment, the control unit 109 executes the warm-up mode before reaching the chargeable place where the battery 103 is scheduled to be charged from the external power source. The charging speed in a chargeable place can be improved. Further, based on a predetermined parameter, the required heat amount required for the refrigerant warming device 43 for the temperature of the battery 103 to reach the warm-up target temperature is determined, and the internal combustion engine 101a is operated in accordance with the required heat amount. Therefore, the battery 103 can be warmed up while being charged by the generator 101b. Therefore, it is possible to improve the energy efficiency of warm-up as compared with the prior art.

また、本実施形態のバッテリー温度制御システム3は、所定のパラメータは、充電可能地までの到着予定時間と、外気温度情報と、バッテリーの温度と、冷媒の温度と、を含むので、ハイブリッド車両1の充電可能地に到着したときにバッテリー103の暖機を終了して充電に備えることができる。また、外気温度情報と、バッテリー103の温度と、冷媒の温度とを考慮して暖機を行うので、必要以上に発電機101bを動作させることを防止できる。したがって、従来技術と比較して暖機のエネルギー効率を向上することができる。   Further, in the battery temperature control system 3 of the present embodiment, the predetermined parameters include the estimated arrival time to the chargeable place, the outside air temperature information, the battery temperature, and the refrigerant temperature, so that the hybrid vehicle 1 The battery 103 can be warmed up when it arrives at a rechargeable place, and can be prepared for charging. In addition, since warm-up is performed in consideration of outside air temperature information, the temperature of the battery 103, and the temperature of the refrigerant, it is possible to prevent the generator 101b from operating more than necessary. Therefore, it is possible to improve the energy efficiency of warm-up as compared with the prior art.

(第二実施形態)
続いて、第二実施形態に係るバッテリー温度制御システム3Aについて説明する。
図4は、第二実施形態のバッテリー温度制御システムの概略構成図であって、暖機モード時にバッテリーが規定温度となる前の説明図である。
第一実施形態に係るバッテリー温度制御システム3では、冷媒流路31は、バッテリー103を冷却する通常モードにおいて、バッテリー103に冷媒を導入するための導入路33と、バッテリー103から冷媒を排出するための排出路35と、を備えていた(図2参照)。
これに対して、図4に示すように、第二実施形態に係るバッテリー温度制御システム3Aでは、冷媒流路31は、導入路33と排出路35とに加えて、バルブ51(V)と、バイパス路53とを備えている点で第一実施形態とは異なっている。なお、以下では、第一実施形態と同様の構成については詳細な説明を省略する。
(Second embodiment)
Next, the battery temperature control system 3A according to the second embodiment will be described.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the battery temperature control system of the second embodiment, and is an explanatory diagram before the battery reaches a specified temperature in the warm-up mode.
In the battery temperature control system 3 according to the first embodiment, the refrigerant flow path 31 is used for discharging the refrigerant from the battery 103 and the introduction path 33 for introducing the refrigerant into the battery 103 in the normal mode for cooling the battery 103. And a discharge path 35 (see FIG. 2).
On the other hand, as shown in FIG. 4, in the battery temperature control system 3 </ b> A according to the second embodiment, the refrigerant flow path 31 includes a valve 51 (V) in addition to the introduction path 33 and the discharge path 35. The second embodiment is different from the first embodiment in that a bypass path 53 is provided. In the following, detailed description of the same configuration as in the first embodiment is omitted.

図4に示すように、第二実施形態に係るバッテリー温度制御システム3Aは、バルブ51と、バイパス路53とを備えている。
バルブ51は、導入路33に配置されている。バルブ51は、いわゆる三方弁であり、例えば所定の温度になったときに弁が動作するサーモアクチュエータや、電磁石(ソレノイド)の磁力を用いて弁を動作させるソレノイドバルブが採用される。バルブ51は、通常モードにおいて導入路33を開放するとともに、後述のバイパス路53への冷媒の通流を遮断する。また、バルブ51は、暖機モードにおいてバッテリー103の温度が規定温度となったときに、導入路33におけるバッテリー103への冷媒の通流を遮断するとともに、後述のバイパス路53を開放する。
As shown in FIG. 4, the battery temperature control system 3 </ b> A according to the second embodiment includes a valve 51 and a bypass path 53.
The valve 51 is disposed in the introduction path 33. The valve 51 is a so-called three-way valve. For example, a thermoactuator that operates when a predetermined temperature is reached, or a solenoid valve that operates the valve using the magnetic force of an electromagnet (solenoid) is employed. The valve 51 opens the introduction path 33 in the normal mode and blocks the flow of the refrigerant to a bypass path 53 described later. In addition, when the temperature of the battery 103 reaches a specified temperature in the warm-up mode, the valve 51 blocks the flow of the refrigerant to the battery 103 in the introduction path 33 and opens a bypass path 53 described later.

バイパス路53は、バルブ51とバッテリー103とを接続している。バイパス路53の一端53aは、バルブ51に接続されている。バイパス路53の他端53bは、バッテリー103における導入路33と排出路35との間であって、ウォータージャケット104の中間導入部104cに接続されている。ウォータージャケット104の中間導入部104cは、例えばウォータージャケット104の一方端部104aと他方端部104bとの中間部分に形成されている。   The bypass path 53 connects the valve 51 and the battery 103. One end 53 a of the bypass passage 53 is connected to the valve 51. The other end 53 b of the bypass passage 53 is connected between the introduction passage 33 and the discharge passage 35 in the battery 103 and is connected to the intermediate introduction portion 104 c of the water jacket 104. The intermediate introduction portion 104c of the water jacket 104 is formed, for example, at an intermediate portion between the one end portion 104a and the other end portion 104b of the water jacket 104.

続いて、上述した第二実施形態のバッテリー温度制御システム3Aの作用について説明する。
(通常モード)
通常モードにおいて、冷媒加温装置43は、切替弁によって、排気ガスがメイン流路を通流するように、冷媒加温装置43の流路を切り替えている。このとき、冷媒加温装置43の熱交換コアを通流する冷媒は、排熱からの伝熱が抑制された状態となっている。
制御部109は、制御信号を出力し、ポンプ41を正転駆動させる。また、バルブ51は、通常モードにおいて導入路33を開放するとともに、バイパス路53への冷媒の通流を遮断している。これにより、冷媒は、導入路33を通じて通流し(図4における矢印Waの方向)、冷媒流路31を順方向に循環する(図4における矢印Wfの方向)。
バッテリー103は、循環する冷媒との熱交換により冷却される。また、循環する冷媒は、ラジエータ45で放熱される。これにより、バッテリー103は、冷媒流路31を循環する冷媒により、所定の温度となるように冷却される。
Next, the operation of the battery temperature control system 3A of the second embodiment described above will be described.
(Normal mode)
In the normal mode, the refrigerant warming device 43 switches the flow path of the refrigerant warming apparatus 43 by the switching valve so that the exhaust gas flows through the main flow path. At this time, the refrigerant flowing through the heat exchange core of the refrigerant heating device 43 is in a state in which heat transfer from the exhaust heat is suppressed.
The control unit 109 outputs a control signal and drives the pump 41 to rotate forward. Further, the valve 51 opens the introduction path 33 in the normal mode and blocks the flow of the refrigerant to the bypass path 53. As a result, the refrigerant flows through the introduction path 33 (in the direction of arrow Wa in FIG. 4) and circulates in the forward direction of the refrigerant channel 31 (in the direction of arrow Wf in FIG. 4).
The battery 103 is cooled by heat exchange with the circulating refrigerant. Further, the circulating refrigerant is radiated by the radiator 45. Thereby, the battery 103 is cooled to a predetermined temperature by the refrigerant circulating in the refrigerant flow path 31.

(暖機モード)
制御部109は、暖機モードにおいて、所定のパラメータに基づいて、冷媒加温装置43に要求される要求熱量を決定する。
次いで、冷媒加温装置43は、切替弁によって排気ガスの流路を切り替え、冷媒に排熱を伝熱する。
次いで、制御部109は、充電可能地に到着したときにバッテリー103の温度が暖機目標温度に到達するように、発電ユニット101の内燃機関101aを始動するとともに、ポンプ41を正転駆動させる。これにより、バッテリー103は、冷媒流路31を循環する冷媒により暖められ、規定温度となるまで暖機される。
ここで、第一実施形態と同様に、バッテリー103の温度は、冷媒の導入口となるウォータージャケット104の一方端部104aに対応した部位の方が、冷媒の排出口となるウォータージャケット104の他方端部104bに対応した部位よりも高くなる。このため、バッテリー103には、温度勾配(セル間の温度差)が発生する(図4のグラフ参照)。
(Warm-up mode)
In the warm-up mode, the control unit 109 determines the required heat amount required for the refrigerant heating device 43 based on a predetermined parameter.
Next, the refrigerant heating device 43 switches the flow path of the exhaust gas by the switching valve, and transfers the exhaust heat to the refrigerant.
Next, the control unit 109 starts the internal combustion engine 101a of the power generation unit 101 and drives the pump 41 to rotate forward so that the temperature of the battery 103 reaches the warm-up target temperature when it reaches the chargeable place. Thereby, the battery 103 is warmed by the refrigerant circulating in the refrigerant flow path 31 and is warmed up to a specified temperature.
Here, as in the first embodiment, the temperature of the battery 103 is such that the portion corresponding to the one end 104a of the water jacket 104 serving as the refrigerant inlet is the other of the water jacket 104 serving as the refrigerant outlet. It becomes higher than the site | part corresponding to the edge part 104b. For this reason, a temperature gradient (temperature difference between cells) occurs in the battery 103 (see the graph of FIG. 4).

図5は、第二実施形態のバッテリー温度制御システムの概略構成図であって、暖機モード時にバッテリーが規定温度となった後の説明図である。
次いで、バルブ51は、導入路33におけるバッテリー103への冷媒の通流を遮断するとともに、バイパス路53を開放する。なお、バルブ51がサーモアクチュエータである場合は、冷媒の温度が所定の温度となったときに弁が動作し、導入路33におけるバッテリー103への冷媒の通流を遮断するとともに、バイパス路53を開放するように構成される。また、バルブ51がソレノイドバルブである場合には、制御部109の制御信号により弁が動作し、導入路33におけるバッテリー103への冷媒の通流を遮断するとともに、バイパス路53を開放するように構成される。
冷媒は、冷媒加温装置43により排熱が伝熱され、温度が通常モードよりも高い状態でバイパス路53を通じて通流し(図5における矢印Wbの方向)、冷媒流路31を順方向に循環する(図5における矢印Wfの方向)。このとき、冷媒は、ウォータージャケット104の中間導入部104cから導入され、通常モードにおいて冷媒の排出口となるウォータージャケット104の他方端部104bから排出される。これにより、図5におけるバッテリー103の温度の分布を模式的に表したグラフに示すように、バッテリー103は、ウォータージャケット104の中間導入部104cに対応した部位の温度が上昇する。したがって、バッテリー103のセル間の温度差を抑制することができる。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the battery temperature control system of the second embodiment, and is an explanatory diagram after the battery reaches a specified temperature in the warm-up mode.
Next, the valve 51 blocks the flow of the refrigerant to the battery 103 in the introduction path 33 and opens the bypass path 53. In the case where the valve 51 is a thermoactuator, the valve operates when the temperature of the refrigerant reaches a predetermined temperature, interrupts the flow of the refrigerant to the battery 103 in the introduction path 33, and sets the bypass path 53. Configured to open. Further, when the valve 51 is a solenoid valve, the valve is operated by a control signal of the control unit 109 to block the flow of the refrigerant to the battery 103 in the introduction path 33 and to open the bypass path 53. Composed.
Exhaust heat is transferred to the refrigerant by the refrigerant heating device 43, and the refrigerant flows through the bypass passage 53 in a state where the temperature is higher than that in the normal mode (in the direction of the arrow Wb in FIG. 5). (Direction of arrow Wf in FIG. 5). At this time, the refrigerant is introduced from the intermediate introduction portion 104c of the water jacket 104, and is discharged from the other end portion 104b of the water jacket 104 that serves as a refrigerant discharge port in the normal mode. As a result, as shown in the graph schematically showing the temperature distribution of the battery 103 in FIG. 5, the temperature of the portion of the battery 103 corresponding to the intermediate introduction portion 104 c of the water jacket 104 increases. Therefore, the temperature difference between the cells of the battery 103 can be suppressed.

第二実施形態のバッテリー温度制御システム3Aによれば、バッテリー103における導入路33と排出路35との間であって、ウォータージャケット104の中間導入部104cに接続されたバイパス路53を備え、暖機モードでは、バッテリー103の温度が規定温度となったときに、バルブ51を動作させることによりバイパス路53からバッテリー103に冷媒を導入するので、バッテリー103の少なくとも一部のセルの温度が規定温度となったときに、バッテリー103に冷媒を導入する部位を変更することができる。これにより、バッテリー103のセル間での温度差の発生を抑制するとともに、早期に暖機を行うことができる。したがって、低温環境下でバッテリー103の充電を行った場合であっても、効率よくバッテリー103を充電することができる。   According to the battery temperature control system 3A of the second embodiment, the battery 103 includes the bypass passage 53 that is connected between the introduction passage 33 and the discharge passage 35 in the battery 103 and connected to the intermediate introduction portion 104c of the water jacket 104. In the machine mode, when the temperature of the battery 103 reaches the specified temperature, the refrigerant is introduced into the battery 103 from the bypass passage 53 by operating the valve 51. Therefore, the temperature of at least some of the cells of the battery 103 is the specified temperature. When this happens, the part where the refrigerant is introduced into the battery 103 can be changed. As a result, the occurrence of a temperature difference between the cells of the battery 103 can be suppressed, and warm-up can be performed early. Therefore, even when the battery 103 is charged in a low temperature environment, the battery 103 can be charged efficiently.

(第三実施形態)
続いて、第三実施形態に係るバッテリー温度制御システム3Bについて説明する。
図6は、第三実施形態のバッテリー温度制御システムの概略構成図であって、暖機モード時にバッテリーが規定温度となる前の説明図である。
第一実施形態に係るバッテリー温度制御システム3では、冷媒流路31は、バッテリー103を冷却する通常モードにおいて、バッテリー103に冷媒を導入するための導入路33と、バッテリー103から冷媒を排出するための排出路35と、を備えていた(図2参照)。
また、第二実施形態に係るバッテリー温度制御システム3Aでは、冷媒流路31は、導入路33と排出路35とに加えて、バルブ51(V)と、バイパス路53とを備えていた(図4参照)。
これに対して、図6に示すように、第三実施形態に係るバッテリー温度制御システム3Bでは、冷媒流路31は、導入路33と排出路35とに加えて、第一バルブ61(V1)と、第二バルブ62(V2)と、第一バイパス路63と、第二バイパス路65と、を備えている点で第一実施形態および第二実施形態とは異なっている。なお、以下では、第一実施形態および第二実施形態と同様の構成については詳細な説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, the battery temperature control system 3B according to the third embodiment will be described.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of the battery temperature control system of the third embodiment, and is an explanatory diagram before the battery reaches a specified temperature in the warm-up mode.
In the battery temperature control system 3 according to the first embodiment, the refrigerant flow path 31 is used for discharging the refrigerant from the battery 103 and the introduction path 33 for introducing the refrigerant into the battery 103 in the normal mode for cooling the battery 103. And a discharge path 35 (see FIG. 2).
In the battery temperature control system 3A according to the second embodiment, the refrigerant flow path 31 includes a valve 51 (V) and a bypass path 53 in addition to the introduction path 33 and the discharge path 35 (see FIG. 4).
On the other hand, as shown in FIG. 6, in the battery temperature control system 3B according to the third embodiment, the refrigerant flow path 31 includes the first valve 61 (V1) in addition to the introduction path 33 and the discharge path 35. The second embodiment differs from the first and second embodiments in that the second valve 62 (V2), the first bypass passage 63, and the second bypass passage 65 are provided. In the following, detailed description of the same configurations as those of the first embodiment and the second embodiment is omitted.

図6に示すように、第三実施形態に係るバッテリー温度制御システム3Bは、第一バルブ61と、第二バルブ62と、第一バイパス路63と、第二バイパス路65と、を備えている。
第一バルブ61は、導入路33に配置されている。第一バルブ61は、通常モードにおいて導入路33を開放するとともに、後述の第一バイパス路63への冷媒の通流を遮断する。また、第一バルブ61は、暖機モードにおいてバッテリー103の温度が規定温度となったときに、導入路33におけるバッテリー103への冷媒の通流を遮断するとともに、後述の第一バイパス路63を開放する。
As shown in FIG. 6, the battery temperature control system 3 </ b> B according to the third embodiment includes a first valve 61, a second valve 62, a first bypass path 63, and a second bypass path 65. .
The first valve 61 is disposed in the introduction path 33. The first valve 61 opens the introduction path 33 in the normal mode and blocks the flow of the refrigerant to the first bypass path 63 described later. Further, the first valve 61 cuts off the flow of the refrigerant to the battery 103 in the introduction path 33 when the temperature of the battery 103 reaches the specified temperature in the warm-up mode, and allows the first bypass path 63 to be described later. Open.

第二バルブ62は、排出路35であって、バッテリー103と冷媒加温装置43との間に設けられている。本実施形態においては、第二バルブ62は、排出路35におけるバッテリー103と冷媒加温装置43との間であって、バッテリー103とラジエータ45との間に配置されている。第二バルブ62は、通常モードにおいて排出路35を開放するとともに、後述の第二バイパス路65から排出路35への冷媒の通流を遮断する。また、第二バルブ62は、暖機モードにおいてバッテリー103の温度が規定温度となったときに、排出路35におけるバッテリー103からの冷媒の通流を遮断するとともに、後述の第二バイパス路65を開放する。   The second valve 62 is the discharge path 35 and is provided between the battery 103 and the refrigerant heating device 43. In the present embodiment, the second valve 62 is disposed between the battery 103 and the refrigerant heating device 43 in the discharge path 35 and between the battery 103 and the radiator 45. The second valve 62 opens the discharge path 35 in the normal mode and blocks the flow of the refrigerant from the second bypass path 65 (described later) to the discharge path 35. Further, the second valve 62 cuts off the flow of the refrigerant from the battery 103 in the discharge path 35 when the temperature of the battery 103 reaches the specified temperature in the warm-up mode, and sets a second bypass path 65 described later. Open.

第一バルブ61および第二バルブ62は、第二実施形態に係るバッテリー温度制御システム3Aのバルブ51(図4参照)と同様に、いわゆる三方弁であり、例えば所定の温度になったときに弁が動作するサーモアクチュエータや、電磁石(ソレノイド)の磁力を用いて弁を動作させるソレノイドバルブが採用される。   The first valve 61 and the second valve 62 are so-called three-way valves, similar to the valve 51 (see FIG. 4) of the battery temperature control system 3A according to the second embodiment. And a solenoid valve that operates the valve by using the magnetic force of an electromagnet (solenoid).

第一バイパス路63は、第一バルブ61と排出路35とを接続している。第一バイパス路63の一端63aは、第一バルブ61に接続されている。第一バイパス路63の他端63bは、排出路35におけるバッテリー103と第二バルブ62との間に接続されている。   The first bypass path 63 connects the first valve 61 and the discharge path 35. One end 63 a of the first bypass path 63 is connected to the first valve 61. The other end 63 b of the first bypass path 63 is connected between the battery 103 and the second valve 62 in the discharge path 35.

第二バイパス路65は、導入路33と第二バルブ62とを接続している。第二バイパス路65の一端65aは、導入路33における第一バルブ61とバッテリー103との間に接続されている。第二バイパス路65の他端65bは、第二バルブ62に接続されている。   The second bypass path 65 connects the introduction path 33 and the second valve 62. One end 65 a of the second bypass path 65 is connected between the first valve 61 and the battery 103 in the introduction path 33. The other end 65 b of the second bypass path 65 is connected to the second valve 62.

続いて、上述した第三実施形態のバッテリー温度制御システム3Bの作用について説明する。
(通常モード)
通常モードにおいて、冷媒加温装置43は、切替弁によって、排気ガスがメイン流路を通流するように、冷媒加温装置43の流路を切り替えている。このとき、冷媒加温装置43の熱交換コアを通流する冷媒は、排熱からの伝熱が抑制された状態となっている。
制御部109は、制御信号を出力し、ポンプ41を正転駆動させる。また、第一バルブ61は、通常モードにおいて導入路33を開放するとともに、第一バイパス路63への冷媒の通流を遮断している。また、第二バルブ62は、通常モードにおいて排出路35を開放するとともに、第二バイパス路65への冷媒の通流を遮断している。これにより、冷媒は、導入路33および排出路35を通じて通流し(図6における矢印Wa1、矢印Wa2の方向)、冷媒流路31を順方向に循環する(図6における矢印Wfの方向)。
バッテリー103は、循環する冷媒との熱交換により冷却される。また、循環する冷媒は、ラジエータ45で放熱される。これにより、バッテリー103は、冷媒流路31を循環する冷媒により、所定の温度となるように冷却される。
Then, the effect | action of the battery temperature control system 3B of 3rd embodiment mentioned above is demonstrated.
(Normal mode)
In the normal mode, the refrigerant warming device 43 switches the flow path of the refrigerant warming apparatus 43 by the switching valve so that the exhaust gas flows through the main flow path. At this time, the refrigerant flowing through the heat exchange core of the refrigerant heating device 43 is in a state in which heat transfer from the exhaust heat is suppressed.
The control unit 109 outputs a control signal and drives the pump 41 to rotate forward. Further, the first valve 61 opens the introduction path 33 in the normal mode and blocks the flow of the refrigerant to the first bypass path 63. The second valve 62 opens the discharge path 35 in the normal mode and blocks the flow of the refrigerant to the second bypass path 65. Thereby, the refrigerant flows through the introduction path 33 and the discharge path 35 (directions of arrows Wa1 and Wa2 in FIG. 6), and circulates in the forward direction in the refrigerant flow path 31 (direction of arrow Wf in FIG. 6).
The battery 103 is cooled by heat exchange with the circulating refrigerant. Further, the circulating refrigerant is radiated by the radiator 45. Thereby, the battery 103 is cooled to a predetermined temperature by the refrigerant circulating in the refrigerant flow path 31.

(暖機モード)
制御部109は、第一実施形態および第二実施形態と同様に、所定のパラメータに基づいて、冷媒加温装置43に要求される要求熱量を決定し、充電可能地に到着したときにバッテリー103の温度が暖機目標温度に到達するように暖機を行う。
ここで、第一実施形態および第二実施形態と同様に、バッテリー103には、温度勾配(セル間の温度差)が発生する(図6のグラフ参照)。
(Warm-up mode)
As in the first and second embodiments, the control unit 109 determines the required heat amount required for the refrigerant heating device 43 based on a predetermined parameter, and when the battery 103 arrives at a chargeable place. Is warmed up so that the temperature reaches the warm-up target temperature.
Here, as in the first embodiment and the second embodiment, a temperature gradient (temperature difference between cells) is generated in the battery 103 (see the graph of FIG. 6).

図7は、第三実施形態のバッテリー温度制御システムの概略構成図であって、暖機モード時にバッテリーが規定温度となった後の説明図である。
次いで、第一バルブ61は、導入路33におけるバッテリー103への冷媒の通流を遮断するとともに、第一バイパス路63を開放する。また、第二バルブ62は、排出路35におけるバッテリー103からの冷媒の通流を遮断するとともに、第二バイパス路65を開放する。なお、第一バルブ61および第二バルブ62がサーモアクチュエータである場合は、冷媒の温度が所定の温度となったときに弁が動作するように構成される。また、第一バルブ61および第二バルブ62がソレノイドバルブである場合には、制御部109の制御信号により弁が動作するように構成される。なお、第一バルブ61および第二バルブ62のいずれか一方がサーモアクチュエータであって、他方がソレノイドバルブであってもよい。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of the battery temperature control system of the third embodiment, and is an explanatory diagram after the battery reaches a specified temperature in the warm-up mode.
Next, the first valve 61 blocks the flow of the refrigerant to the battery 103 in the introduction path 33 and opens the first bypass path 63. The second valve 62 blocks the refrigerant flow from the battery 103 in the discharge path 35 and opens the second bypass path 65. When the first valve 61 and the second valve 62 are thermoactuators, the valves are configured to operate when the temperature of the refrigerant reaches a predetermined temperature. Further, when the first valve 61 and the second valve 62 are solenoid valves, the valves are configured to operate according to a control signal from the control unit 109. One of the first valve 61 and the second valve 62 may be a thermoactuator and the other may be a solenoid valve.

冷媒は、冷媒加温装置43により排熱が伝熱され、温度が通常モードよりも高い状態で第一バイパス路63を通じて通流する(図7における矢印Wb1の方向)。冷媒は、バッテリー103に対して、通常モードにおいて冷媒の排出口となるウォータージャケット104の他方端部104bから導入され、通常モードにおいて冷媒の導入口となるウォータージャケット104の一方端部104aから排出される。その後、冷媒は、第二バイパス路65および排出路35を通じて通流し(図7における矢印Wb2の方向)、冷媒流路31を順方向に循環する(図7における矢印Wfの方向)。
これにより、図7におけるバッテリー103の温度の分布を模式的に表したグラフに示すように、バッテリー103は、ウォータージャケット104の他方端部104bに対応した部位の温度が上昇する。したがって、バッテリー103のセル間の温度差を抑制することができる。
Exhaust heat is transferred to the refrigerant by the refrigerant heating device 43, and the refrigerant flows through the first bypass passage 63 in a state where the temperature is higher than that in the normal mode (in the direction of arrow Wb1 in FIG. 7). The refrigerant is introduced into the battery 103 from the other end 104b of the water jacket 104 serving as a refrigerant outlet in the normal mode, and discharged from the one end 104a of the water jacket 104 serving as a refrigerant inlet in the normal mode. The Thereafter, the refrigerant flows through the second bypass passage 65 and the discharge passage 35 (in the direction of arrow Wb2 in FIG. 7), and circulates in the forward direction in the refrigerant passage 31 (in the direction of arrow Wf in FIG. 7).
Thereby, as shown in the graph schematically showing the temperature distribution of the battery 103 in FIG. 7, the temperature of the portion of the battery 103 corresponding to the other end 104 b of the water jacket 104 increases. Therefore, the temperature difference between the cells of the battery 103 can be suppressed.

第三実施形態のバッテリー温度制御システム3Bによれば、暖機モードでは、第一バルブ61を動作させることにより第一バイパス路63を通じてバッテリー103に冷媒を導入するとともに、第二バルブ62を動作させることにより第二バイパス路65を通じてバッテリー103から冷媒を排出するので、バッテリー103の少なくとも一部のセルの温度が規定温度となったときに、バッテリー103を通流する冷媒の通流方向、およびバッテリー103に冷媒を導入する部位を変更することができる。これにより、バッテリー103のセル間での温度差の発生を抑制するとともに、早期に暖機を行うことができる。したがって、低温環境下でバッテリー103の充電を行った場合であっても、効率よくバッテリー103を充電することができる。   According to the battery temperature control system 3B of the third embodiment, in the warm-up mode, the refrigerant is introduced into the battery 103 through the first bypass passage 63 by operating the first valve 61 and the second valve 62 is operated. Accordingly, the refrigerant is discharged from the battery 103 through the second bypass passage 65. Therefore, when the temperature of at least some of the cells of the battery 103 reaches a specified temperature, the flow direction of the refrigerant flowing through the battery 103, and the battery The part into which the refrigerant is introduced into 103 can be changed. As a result, the occurrence of a temperature difference between the cells of the battery 103 can be suppressed, and warm-up can be performed early. Therefore, even when the battery 103 is charged in a low temperature environment, the battery 103 can be charged efficiently.

なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。   The present invention is not limited to the above-described embodiment described with reference to the drawings, and various modifications can be considered within the technical scope thereof.

上述の各実施形態では、いわゆるシリーズ方式が採用されたハイブリッド車両1を例に説明をしたが、これに限定されることはなく、内燃機関101aの運転によって発電する発電機101b、および内燃機関101aの運転に対応して冷媒を加温可能な冷媒加温装置43を備えていれば本発明を適用することができる。したがって、いわゆるシリーズ・パラレル方式のハイブリッド車両に本発明を適用してもよい。   In each of the above-described embodiments, the hybrid vehicle 1 adopting the so-called series system has been described as an example. If the refrigerant | coolant heating apparatus 43 which can heat a refrigerant | coolant corresponding to this driving | operation is provided, this invention is applicable. Therefore, the present invention may be applied to a so-called series / parallel hybrid vehicle.

また、上述の各実施形態では、内燃機関101aの運転に対応して冷媒を加温可能な冷媒加温装置43として、発電ユニット101の内燃機関101aから排出される排気ガスの排熱を回収して冷媒に排熱を伝熱する排熱回収器を例に説明をしたが、冷媒加温装置43は、上述の実施形態の排熱回収器に限定されることはない。すなわち、内燃機関101aの運転に対応して冷媒を加温可能な冷媒加温装置43は、例えばエンジン冷却水の排熱を回収して冷媒に排熱を伝熱する熱交換器や、内燃機関101aの運転に対応して発電ユニット101で発電された電力の一部もしくは全部を利用して冷却水を加温する電気ヒーター等であってもよい。   Further, in each of the above-described embodiments, the exhaust heat of the exhaust gas exhausted from the internal combustion engine 101a of the power generation unit 101 is recovered as the refrigerant heating device 43 that can heat the refrigerant in response to the operation of the internal combustion engine 101a. The exhaust heat recovery device that transfers the exhaust heat to the refrigerant has been described as an example, but the refrigerant heating device 43 is not limited to the exhaust heat recovery device of the above-described embodiment. That is, the refrigerant heating device 43 that can heat the refrigerant in response to the operation of the internal combustion engine 101a is, for example, a heat exchanger that collects exhaust heat of engine cooling water and transfers the exhaust heat to the refrigerant, or an internal combustion engine. An electric heater or the like that heats the cooling water by using a part or all of the electric power generated by the power generation unit 101 corresponding to the operation of 101a may be used.

上述の各実施形態では、制御部109が運転者の目的地やハイブリッド車両1の経由地等の情報等に基づいて、バッテリー103の残容量や発電ユニット101からの発電量を計算し、ハイブリッド車両1の運行計画を設定していた。これに対して、例えば、ハイブリッド車両1の外部のサーバ装置等に目的地や経由地等の情報を送信し、サーバ装置内の情報処理装置で運行計画を設定してもよい。また、例えば、スマートフォンやタブレット端末、パーソナルコンピュータなどの端末装置と通信を行い、端末装置により運行計画を設定してもよい。   In each of the above-described embodiments, the control unit 109 calculates the remaining capacity of the battery 103 and the amount of power generated from the power generation unit 101 based on information such as the driver's destination and the waypoint of the hybrid vehicle 1, and the hybrid vehicle. 1 operation plan was set. On the other hand, for example, information such as a destination or a waypoint may be transmitted to a server device or the like outside the hybrid vehicle 1, and an operation plan may be set by the information processing device in the server device. Further, for example, communication with a terminal device such as a smartphone, a tablet terminal, or a personal computer may be performed, and an operation plan may be set by the terminal device.

上述の各実施形態では、所定のパラメータに基づいて冷媒加温装置43に要求される要求熱量を決定しており、所定のパラメータとしては、充電可能地までの到着予定時間、外気温度情報、バッテリーの温度および冷媒の温度を採用していたが、これに限定されない。したがって、例えば、所定のパラメータとして、ハイブリッド車両1の走行ルートの高低差や路面状況、天気等を採用してもよい。   In each of the above-described embodiments, the required amount of heat required for the refrigerant heating device 43 is determined based on a predetermined parameter, and the predetermined parameters include the estimated arrival time to the chargeable place, outside air temperature information, battery However, the present invention is not limited to this. Therefore, for example, as the predetermined parameter, a difference in elevation of the travel route of the hybrid vehicle 1, a road surface condition, weather, or the like may be employed.

上述の各実施形態では、バッテリー103と冷媒加温装置43との間にポンプ41を配置していたが、ポンプ41の位置は限定されない。したがって、例えば、ラジエータ45と冷媒加温装置43との間にポンプ41を配置してもよいし、バッテリー103とラジエータ45との間にポンプ41を配置してもよい。   In each above-mentioned embodiment, although pump 41 was arranged between battery 103 and refrigerant warming device 43, the position of pump 41 is not limited. Therefore, for example, the pump 41 may be disposed between the radiator 45 and the refrigerant heating device 43, or the pump 41 may be disposed between the battery 103 and the radiator 45.

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。   In addition, it is possible to appropriately replace the components in the above-described embodiments with known components without departing from the spirit of the present invention.

1 ハイブリッド車両
3 バッテリー温度制御システム
31 冷媒流路
33 導入路
35 排出路
41 ポンプ(循環器)
43 冷媒加温装置
51 バルブ
53 バイパス路
61 第一バルブ
62 第二バルブ
63 第一バイパス路
65 第二バイパス路
101a 内燃機関
101b 発電機
103 バッテリー
105a 電動機
107 充電装置
109 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hybrid vehicle 3 Battery temperature control system 31 Refrigerant flow path 33 Introductory path 35 Discharge path 41 Pump (circulator)
43 Refrigerant Heating Device 51 Valve 53 Bypass Path 61 First Valve 62 Second Valve 63 First Bypass Path 65 Second Bypass Path 101a Internal Combustion Engine 101b Generator 103 Battery 105a Electric Motor 107 Charging Device 109 Control Unit

Claims (6)

内燃機関の運転によって発電する発電機と、前記発電機により発電された電力を蓄電可能なバッテリーと、前記バッテリーから供給される電力により駆動する電動機と、外部電源から前記バッテリーを充電可能な充電装置と、を備えたハイブリッド車両のバッテリー温度制御システムであって、
前記バッテリーを冷却する通常モードと、前記バッテリーを暖機目標温度まで上昇させる暖機モードと、を実行する制御部と、
前記通常モードにおいて前記バッテリーに冷媒を導入する導入路と、前記バッテリーから前記冷媒を排出する排出路と、を有し、前記冷媒が循環する冷媒流路と、
前記制御部により駆動され、前記冷媒を循環させる循環器と、
前記内燃機関の運転に対応して前記冷媒を加温可能な冷媒加温装置と、
を備え、
前記暖機モードでは、前記冷媒は前記冷媒加温装置により加温され、前記バッテリーの温度が規定温度となったときに、前記バッテリーを通流する前記冷媒の通流方向、および前記バッテリーに前記冷媒を導入する部位の少なくともいずれかを変更することを特徴とするバッテリー温度制御システム。
A generator that generates electric power by operating an internal combustion engine, a battery that can store electric power generated by the generator, an electric motor that is driven by electric power supplied from the battery, and a charging device that can charge the battery from an external power source A battery temperature control system for a hybrid vehicle comprising:
A control unit that executes a normal mode for cooling the battery and a warm-up mode for raising the battery to a warm-up target temperature;
A refrigerant passage through which the refrigerant circulates, including an introduction path for introducing the refrigerant into the battery in the normal mode; and a discharge path for discharging the refrigerant from the battery;
A circulator driven by the controller and circulating the refrigerant;
A refrigerant heating device capable of heating the refrigerant in response to the operation of the internal combustion engine;
With
In the warm-up mode, the refrigerant is heated by the refrigerant heating device, and when the temperature of the battery reaches a specified temperature, the flow direction of the refrigerant flowing through the battery, and the battery A battery temperature control system characterized by changing at least one of the parts into which the refrigerant is introduced.
請求項1に記載のバッテリー温度制御システムであって、
前記暖機モードでは、前記バッテリーの温度が規定温度となったときに、前記循環器を逆転駆動させることにより、前記冷媒の通流方向を前記通常モードに対して逆転させることを特徴とするバッテリー温度制御システム。
The battery temperature control system according to claim 1,
In the warm-up mode, when the temperature of the battery reaches a specified temperature, the circulator is driven in reverse to reverse the flow direction of the refrigerant with respect to the normal mode. Temperature control system.
請求項1に記載のバッテリー温度制御システムであって、
前記導入路に設けられたバルブと、
一端が前記バルブに接続され、他端が前記バッテリーにおける前記導入路と前記排出路との間に接続されたバイパス路と、
を備え、
前記暖機モードでは、前記バッテリーの温度が規定温度となったときに、前記バルブを動作させることにより前記バイパス路から前記バッテリーに前記冷媒を導入することを特徴とするバッテリー温度制御システム。
The battery temperature control system according to claim 1,
A valve provided in the introduction path;
A bypass path having one end connected to the valve and the other end connected between the introduction path and the discharge path in the battery;
With
In the warm-up mode, the refrigerant is introduced into the battery from the bypass path by operating the valve when the temperature of the battery reaches a specified temperature.
請求項1に記載のバッテリー温度制御システムであって、
前記導入路に設けられた第一バルブと、
前記排出路であって、前記バッテリーと前記冷媒加温装置との間に設けられた第二バルブと、
一端が前記第一バルブに接続され、他端が前記排出路における前記バッテリーと前記第二バルブとの間に接続された第一バイパス路と、
一端が前記導入路における前記第一バルブと前記バッテリーとの間に接続され、他端が前記第二バルブに接続された第二バイパス路と、
を備え、
前記暖機モードでは、前記バッテリーの温度が規定温度となったときに、前記第一バルブを動作させることにより前記第一バイパス路を通じて前記バッテリーに前記冷媒を導入するとともに、前記第二バルブを動作させることにより前記第二バイパス路を通じて前記バッテリーから前記冷媒を排出することを特徴とするバッテリー温度制御システム。
The battery temperature control system according to claim 1,
A first valve provided in the introduction path;
A second valve provided in the discharge path between the battery and the refrigerant heating device;
A first bypass path having one end connected to the first valve and the other end connected between the battery and the second valve in the discharge path;
A second bypass path having one end connected between the first valve and the battery in the introduction path and the other end connected to the second valve;
With
In the warm-up mode, when the temperature of the battery reaches a specified temperature, the refrigerant is introduced into the battery through the first bypass by operating the first valve, and the second valve is operated. By discharging the refrigerant, the refrigerant is discharged from the battery through the second bypass path.
請求項1から4のいずれか1項に記載のバッテリー温度制御システムであって、
前記制御部は、外部電源から前記バッテリーを充電する予定の充電可能地に到着するまでに前記暖機モードを実行し、所定のパラメータに基づいて前記バッテリーの温度が前記暖機目標温度に到達するために前記冷媒加温装置に要求される要求熱量を決定するとともに、前記要求熱量に対応して前記内燃機関を運転させることを特徴とするバッテリー温度制御システム。
The battery temperature control system according to any one of claims 1 to 4,
The control unit executes the warm-up mode until the battery arrives at a chargeable place where the battery is scheduled to be charged from an external power source, and the temperature of the battery reaches the warm-up target temperature based on a predetermined parameter. A battery temperature control system characterized by determining a required heat amount required for the refrigerant heating device and operating the internal combustion engine in response to the required heat amount.
請求項5に記載のバッテリー温度制御システムであって、
前記所定のパラメータは、前記充電可能地までの到着予定時間と、外気温度情報と、前記バッテリーの温度と、前記冷媒の温度と、を含むことを特徴とするバッテリー温度制御システム。
The battery temperature control system according to claim 5,
The battery temperature control system, wherein the predetermined parameters include an estimated arrival time to the rechargeable place, outside air temperature information, a temperature of the battery, and a temperature of the refrigerant.
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