JP2020064810A - Cooling system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷却システムに関する。 The present invention relates to cooling systems.
従来、この種の技術としては、発電要素を収容するケースと冷媒が流通する冷却部材との間で両者に接触するように伝熱部材を配置するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この技術では、発電要素で発生した熱がケースおよび伝熱部材を介して冷却部材に伝達される。 Conventionally, as this type of technique, there has been proposed a technique in which a heat transfer member is arranged so as to be in contact with both of a case accommodating a power generation element and a cooling member through which a refrigerant flows (for example, Patent Document 1). reference). In this technique, the heat generated in the power generation element is transferred to the cooling member via the case and the heat transfer member.
上述の技術において、伝熱部材がずれる(ケースや冷却部材との接触面積が小さくなる)と、発電要素(蓄電装置)から冷却部材に伝達される熱量が少なくなり、発電要素が十分に冷却されなくなる場合がある。このため、発電要素に対する冷却性能の異常を検知する手法の考案が求められている。 In the above technique, when the heat transfer member is displaced (the contact area with the case or the cooling member is small), the amount of heat transferred from the power generation element (power storage device) to the cooling member is reduced, and the power generation element is sufficiently cooled. It may disappear. Therefore, it is required to devise a method for detecting an abnormality in the cooling performance of the power generation element.
本発明の冷却システムは、蓄電装置に対する冷却性能の異常を検知可能にすることを主目的とする。 The cooling system of the present invention is mainly intended to be able to detect an abnormality in the cooling performance for the power storage device.
本発明の冷却システムは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The cooling system of the present invention adopts the following means in order to achieve the above-mentioned main object.
本発明の冷却システムは、
冷媒が流れる冷媒流路と、
蓄電装置と前記冷媒流路との間で両者に接触するように配置される伝熱部材と、
を備える冷却システムであって、
前記蓄電装置の温度と前記冷媒の温度とに基づいて前記伝熱部材の比熱を演算し、前記比熱が所定値以下のときには、前記蓄電装置に対する冷却性能に異常が生じていると判定する判定部を備える、
ことを要旨とする。
The cooling system of the present invention is
A refrigerant flow path through which the refrigerant flows,
A heat transfer member arranged so as to be in contact with both of the power storage device and the refrigerant flow path,
A cooling system comprising:
A determination unit that calculates the specific heat of the heat transfer member based on the temperature of the power storage device and the temperature of the refrigerant, and determines that the cooling performance for the power storage device is abnormal when the specific heat is less than or equal to a predetermined value. With
That is the summary.
この本発明の冷却システムでは、冷媒が流れる冷媒流路と、蓄電装置と冷媒流路との間で両者に接触するように配置される伝熱部材と、を備える。そして、蓄電装置の温度と冷媒の温度とに基づいて伝熱部材の比熱を演算し、比熱が所定値以下のときには、蓄電装置に対する冷却性能に異常が生じていると判定する。こうした手法により、蓄電装置に対する冷却性能の異常を検知することができる。 The cooling system of the present invention includes a coolant flow path through which the coolant flows, and a heat transfer member arranged between the power storage device and the coolant flow path so as to be in contact with both. Then, the specific heat of the heat transfer member is calculated based on the temperature of the power storage device and the temperature of the refrigerant, and when the specific heat is less than or equal to a predetermined value, it is determined that the cooling performance for the power storage device is abnormal. By such a method, it is possible to detect an abnormality in the cooling performance for the power storage device.
本発明の冷却システムにおいて、前記判定部は、所定時間における前記蓄電装置の温度の変化量と、前記冷媒の温度と前記蓄電装置の温度との差分と、に基づいて前記伝熱部材の比熱を演算するものとしてもよい。 In the cooling system of the present invention, the determination unit determines the specific heat of the heat transfer member based on the amount of change in the temperature of the power storage device in a predetermined time and the difference between the temperature of the refrigerant and the temperature of the power storage device. It may be calculated.
本発明の冷却システムにおいて、前記判定部は、前記蓄電装置の温度と前記冷媒の温度とに基づいて前記比熱の仮値としての仮比熱を演算し、前記仮比熱と前記比熱の前回値とに基づいて前記比熱の今回値を演算するものとしてもよい。この場合、前記判定部は、前記仮比熱を「Kftmp」、前記比熱の前回値を「前回Kf」、前記比熱の今回値を「Kf」、反映係数を「α」としたときに、「今回Kf=α・Kftmp+(1−α)・前回Kf」により前記比熱の今回値を演算するものとしてもよい。この場合、前記判定部は、所定時間における前記蓄電装置の温度の変化量が大きいときには小さいときに比して大きくなるように前記反映係数を設定するものとしてもよい。 In the cooling system of the present invention, the determination unit calculates a temporary specific heat as a temporary value of the specific heat based on the temperature of the power storage device and the temperature of the refrigerant, and the temporary specific heat and the previous value of the specific heat. The current value of the specific heat may be calculated based on this. In this case, when the determination unit determines that the temporary specific heat is “Kftmp”, the previous value of the specific heat is “previous Kf”, the current value of the specific heat is “Kf”, and the reflection coefficient is “α”, The current value of the specific heat may be calculated by Kf = α · Kftmp + (1−α) · previous Kf ”. In this case, the determination unit may set the reflection coefficient so that when the amount of change in the temperature of the power storage device during a predetermined time is large, it is larger than when it is small.
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。 Next, modes for carrying out the present invention will be described using examples.
図1は、本発明の一実施例としての冷却システム20の構成の概略を示す構成図である。図示するように、冷却システム20は、蓄電装置としてのバッテリ10を冷却する冷却システムとして構成されており、ラジエータ22と、冷媒流路24と、圧送ポンプ26と、ファン28と、伝熱部材としての熱伝導シート30と、電子制御ユニット40とを備える。なお、バッテリ10は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されている。また、バッテリ10および冷却システム20は、走行用のモータや補機バッテリなどと共に電気自動車やハイブリッド自動車などに搭載されている。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a
ラジエータ22は、冷媒と空気との熱交換により冷媒を冷却する。冷媒流路24は、バッテリ10付近とラジエータ22とに冷媒を循環させるように構成される。圧送ポンプ26は、冷媒流路24に設けられ、冷媒を圧送する。ファン28は、ラジエータ22に送風する。なお、圧送ポンプ26やファン28は、図示しない補機バッテリからの電力の供給を受けて作動する。熱伝導シート30は、例えば、合成樹脂や銅、アルミニウムなどにより形成され、バッテリ10と冷媒流路24との間で両者に接触するように配置される(両者に取り付けられる)。
The
電子制御ユニット40は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMや、データを一時的に記憶するRAM、データを記憶保持するEEPROM、入出力ポートを備える。電子制御ユニット40には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力される。電子制御ユニット40に入力される信号としては、例えば、バッテリ10に取り付けられた温度センサ42からのバッテリ10の温度Tbや、冷媒流路24における熱伝導シート30との接触位置よりも下流側(熱伝導シート30との接触位置とラジエータ22の入口との間)に取り付けられた温度センサ44からの冷媒の温度Twなどを挙げることができる。電子制御ユニット40からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力される。電子制御ユニット40から出力される信号としては、例えば、圧送ポンプ26への制御信号やファン28への制御信号などを挙げることができる。
Although not shown, the
こうして構成された実施例の冷却システム20では、バッテリ10と冷媒流路24内の冷媒とが熱伝導シート30を介して熱交換されることにより、バッテリ10が冷却される。なお、冷媒は、冷媒流路24を循環し、ラジエータ22で空気との熱交換により冷却される。
In the
次に、こうして構成された実施例の冷却システム20の動作、特に、冷却システム20のバッテリ10に対する冷却性能の異常を検知する際の動作について説明する。図2は、電子制御ユニット40により実行される判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。本ルーチンは、冷却システム20によりバッテリ10を冷却しているときに繰り返し実行される。
Next, the operation of the
図2の判定ルーチンが実行されると、電子制御ユニット40は、最初に、バッテリ10の温度Tbや、所定時間におけるバッテリ10の温度変化量ΔTb、冷媒の温度Twを入力する(ステップS100)。ここで、バッテリ10の温度Tbは、温度センサ42により検出された値が入力される。バッテリ10の温度変化量ΔTbは、温度センサ42からのバッテリ10の温度Tbの最新値Tb2から所定時間だけ前の値Tb1を減じて得られる値(Tb2−Tb1)が入力される。冷媒の温度Twは、温度センサ44により検出された値が入力される。
When the determination routine of FIG. 2 is executed, the
続いて、バッテリ10の温度Tbおよび温度変化量ΔTbと冷媒の温度Twとを用いて式(1)により熱伝導シート30の比熱Kfの仮値としての仮比熱Kftmpを演算する(ステップS110)。そして、熱伝導シート30の仮比熱Kftmpと前回に本ルーチンを実行したときに演算した比熱(前回Kf)と反映係数αとを用いて式(2)により熱伝導シート30の比熱Kfを演算する(ステップS120)。
Then, the temporary specific heat Kftmp as a temporary value of the specific heat Kf of the heat
Kftmp=ΔTb/(Tb-Tw) (1)
Kf=α・Kftmp+(1−α)・前回Kf (2)
Kftmp = ΔTb / (Tb-Tw) (1)
Kf = α ・ Kftmp + (1−α) ・ Previous Kf (2)
ここで、反映係数αは、実施例では、バッテリ10の温度変化量ΔTbと反映係数αとの関係を予め定めて反映係数設定用マップとして図示しないROMに記憶しておき、バッテリ10の温度変化量ΔTbが与えられると、このマップから対応する反映係数αを導出して設定するものとした。図3は、反映係数設定用マップの一例を示す説明図である。図示するように、反映係数αは、値0以上で且つ値1以下の範囲内で、バッテリ10の温度変化量ΔTbが大きいほど小さくなるように設定される。これは、バッテリ10の温度変化量ΔTbが大きいほど仮比熱Kftmpを比熱Kfにより十分に反映させるためである。
Here, in the embodiment, as the reflection coefficient α, the relationship between the temperature change amount ΔTb of the
こうして熱伝導シート30の比熱Kfを演算すると、演算した熱伝導シート30の比熱Kfを閾値Kfrefと比較する(ステップS130)。熱伝導シート30がずれる(バッテリ10や冷媒流路24との接触面積が小さくなる)と、バッテリ10から熱伝導シート30を介して冷媒流路24内の冷媒に伝達される熱量が少なくなり、バッテリ10が十分に冷却されなくなる、即ち、冷却システム20のバッテリ10に対する冷却性能が低下することがある。ステップS130の処理は、冷却システム20のバッテリ10に対する冷却性能が正常か異常かを判定するのに用いられる閾値であり、熱伝導シート30の仕様などに基づいて定められる。
When the specific heat Kf of the heat
ステップS130で熱伝導シート30の比熱Kfが閾値Kfrefよりも大きいときには、冷却システム20のバッテリ10に対する冷却性能は正常であると判定して(ステップS140)、本ルーチンを終了する。一方、熱伝導シート30の比熱Kfが閾値Kfref以下のときには、冷却システム20のバッテリ10に対する冷却性能が異常であると判定して(ステップS150)、本ルーチンを終了する。こうした手法により、熱伝導シート30のずれを直接検出する位置検出センサなどを新たに設けることなく、冷却システム20のバッテリ10に対する冷却性能の異常を検知することができる。
When the specific heat Kf of the heat
なお、冷却システム20のバッテリ10に対する冷却性能が異常であると判定すると、圧送ポンプ26を駆動停止したり、車両の走行制限(例えば、バッテリ10からの電力を用いて走行用の駆動力を出力するモータの駆動制限)を行なったり、冷却性能が異常である旨を図示しないEEPROMに書き込んだり、図示しない警告灯を点灯したりする。圧送ポンプ26の駆動停止や車両の走行制限は、バッテリ10や冷却システム20を保護するためである。冷却性能が異常である旨のEEPROMへの書込は、ディーラーなどでメンテナンスを行なう作業者に冷却性能が異常である旨を報知するためである。警告灯の点灯は、ユーザ(運転者)に冷却性能が異常である旨を報知するためである。
When it is determined that the cooling performance of the
以上説明した実施例の冷却システム20では、バッテリ10の温度Tbと冷媒の温度Twとに基づいて熱伝導シート30の比熱Kfを演算し、演算した比熱Kfが閾値Kfref以下のときに、冷却システム20のバッテリ10に対する冷却性能に異常が生じていると判定する。こうした手法により、熱伝導シート30のずれを直接検出する位置検出センサなどを新たに設けることなく、冷却システム20のバッテリ10に対する冷却性能の異常を検知することができる。
In the
実施例の冷却システム20では、比熱Kfの演算に用いる反映係数αを、バッテリ10の温度変化量ΔTbが大きいほど小さくなるように設定するものとしたが、反映係数αとして一律の値(固定値)を用いるものとしてもよい。
In the
実施例の冷却システム20では、熱伝導シート30の仮比熱Kftmpを演算すると、演算した仮比熱Kftmpと前回に演算した比熱(前回Kf)と反映係数αとに基づいて比熱Kfを演算するものとしたが、仮比熱Kftmpをそのまま比熱Kfに設定するものとしてもよい。
In the
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、冷媒流路24が「冷媒流路」に相当し、熱伝導シート30が「伝熱部材」に相当し、電子制御ユニット40が「判定部」に相当する。
Correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem will be described. In the embodiment, the
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem is the same as that of the embodiment described in the section of means for solving the problem. Since this is an example for specifically explaining the mode for carrying out the invention, it does not limit the elements of the invention described in the column of means for solving the problem. That is, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problem should be made based on the description in that column, and the embodiment is the invention of the invention described in the column of means for solving the problem. This is just a specific example.
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been described above with reference to the embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various embodiments are possible within the scope not departing from the gist of the present invention. Of course, it can be implemented.
本発明は、冷却システムの製造産業などに利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable to the cooling system manufacturing industry and the like.
10 バッテリ、20 冷却システム、22 ラジエータ、24 冷媒流路、26 圧送ポンプ、28 ファン、30 熱伝導シート、40 電子制御ユニット、42,44 温度センサ。 10 battery, 20 cooling system, 22 radiator, 24 refrigerant flow path, 26 pressure pump, 28 fan, 30 heat conduction sheet, 40 electronic control unit, 42, 44 temperature sensor.
Claims (1)
蓄電装置と前記冷媒流路との間で両者に接触するように配置される伝熱部材と、
を備える冷却システムであって、
前記蓄電装置の温度と前記冷媒の温度とに基づいて前記伝熱部材の比熱を演算し、前記比熱が所定値以下のときには、前記蓄電装置に対する冷却性能に異常が生じていると判定する判定部を備える、
冷却システム。 A refrigerant flow path through which the refrigerant flows,
A heat transfer member arranged so as to be in contact with both of the power storage device and the refrigerant flow path,
A cooling system comprising:
A determination unit that calculates the specific heat of the heat transfer member based on the temperature of the power storage device and the temperature of the refrigerant, and determines that the cooling performance for the power storage device is abnormal when the specific heat is less than or equal to a predetermined value. With
Cooling system.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2018197210A JP2020064810A (en) | 2018-10-19 | 2018-10-19 | Cooling system |
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Cited By (2)
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CN112838295A (en) * | 2020-12-30 | 2021-05-25 | 广州橙行智动汽车科技有限公司 | Battery heating system detection method and device, vehicle and storage medium |
EP3889348A1 (en) | 2020-03-31 | 2021-10-06 | Seiko Epson Corporation | Fiber-formed body producing raw material and fiber-formed body producing method |
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2018
- 2018-10-19 JP JP2018197210A patent/JP2020064810A/en active Pending
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WO2022143668A1 (en) * | 2020-12-30 | 2022-07-07 | 广州橙行智动汽车科技有限公司 | Method and apparatus for detecting battery heating system, and vehicle and storage medium |
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