JP2020107396A - バッテリ温調システム - Google Patents

Abstract

【課題】加熱用電力の消費電力を従来よりも低減する。【解決手段】所定の熱媒を用いて車載バッテリを加温するバッテリ温調システムにおいて、電熱ヒータに加えて車両に搭載された熱源機器の熱を回収して熱媒を加熱することにより車載バッテリを加温する。【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリ温調システムに関する。

下記特許文献１には、電気自動車の暖房装置が開示されている。この暖房装置は、第１のポンプと第１の熱交換器と蓄熱タンクを液体が循環する第１の閉回路を備え、蓄熱タンクに液体を加熱する電熱ヒータと液体が通過可能な間隔をあけて設けられた複数の蓄熱材を収容したものである。

特開２０１３−２５６２５５号公報

ところで、上記背景技術では、専ら電熱ヒータを用いて液体を加熱するので、当該加熱に要する電力（加熱用電力）の消費電力が比較的大きく、よって二次電池（バッテリ）からインバータを介して走行モータに供給される走行用電力に影響を与える虞がある。すなわち、二次電池から電熱ヒータに加熱用電力が供給されることにより、二次電池から走行モータに十分な走行用電力を供給し得ない虞がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、加熱用電力の消費電力を従来よりも低減することが可能なバッテリ温調システムの提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、解決手段として、所定の熱媒を用いて車載バッテリを加温するバッテリ温調システムにおいて、電熱ヒータに加えて車両に搭載された熱源機器の熱を回収して前記熱媒を加熱することにより前記車載バッテリを加温する、という手段を採用する。

本発明によれば、電熱ヒータに加えて車両に搭載された熱源機器の熱を回収して熱媒を加熱するので、加熱用電力の消費電力を従来よりも低減することが可能である。

本発明の一実施形態に係るバッテリ温調システムのシステム構成図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係るバッテリ温調システムＳは、図１に示すように蓄熱タンク１、電熱ヒータ２、熱源機器３、冷却器４、第１ポンプ５、第２ポンプ６、第３ポンプ７、第４ポンプ８、温度センサ９及びＥＣＵ１０を備えている。

このバッテリ温調システムＳは、車載バッテリＸの温度調節（温調）を行う。車載バッテリＸは、比較的高圧の直流電力を出力する組電池であり、熱媒が流通するバッテリ流路Ｒｘを備えている。このバッテリ流路Ｒｘは、図示するようにジグザグ状に連続する一本の管路であり、一端から流入する熱媒を他端から排出する。このような車載バッテリＸは、車両の走行動力を発生する走行モータの電力源であり、走行モータを駆動するインバータに直流電力を供給する。なお、車載バッテリＸは、例えばリチウムイオン電池である。

蓄熱タンク１は、内部に蓄熱体が収納されており、当該蓄熱体との間で熱の授受を行う熱媒（出力熱媒）が流通可能に構成された所定容量の容器である。上記蓄熱体は、所定の蓄熱材を所定形状の蓄熱容器に収納したものであり、蓄熱材の相転移（例えば固相と液相との相転移）に伴う潜熱を蓄える。この蓄熱体は、周囲を出力熱媒が流通可能なように蓄熱タンク１内に収納されている。

このような蓄熱タンク１には、一対の熱媒入出口１ａ，１ｂが設けられている。また、このような蓄熱タンク１と車載バッテリＸとの間には、上記出力熱媒が流通する出力流路Ｒが設けられている。蓄熱タンク１は、出力流路Ｒを介して出力熱媒を車載バッテリＸに供給することにより、車載バッテリＸを加温あるいは冷却する。

電熱ヒータ２は、通電によって発熱するヒータであり、図示しない電源から電流が供給されることにより発熱する。この電熱ヒータ２と蓄熱タンク１との間には、上述した出力熱媒と同一の熱媒が流通する第１循環流路Ｒ１が設けられている。このような電熱ヒータ２は、第１循環流路Ｒ１を流通する熱媒を介して蓄熱タンク１の蓄熱体を加熱する。

熱源機器３は、車両に搭載された発熱機器であり、例えばＰＣＵ（パワーコントロールユニット）や走行モータである。このような熱源機器３は、車両の走行時に発熱する。この熱源機器３と蓄熱タンク１との間には、上述した出力熱媒と同一の熱媒が流通する第２循環流路Ｒ２が設けられている。このような熱源機器３は、第２循環流路Ｒ２を流通する熱媒を介して蓄熱タンク１の蓄熱体を加熱する。

冷却器４は、例えばラジエータ等の空冷装置であり、蓄熱タンク１との間に上述した出力熱媒と同一の熱媒が流通する第３循環流路Ｒ３が設けられている。この冷却器４は、第３循環流路Ｒ３を流通する熱媒を介して蓄熱タンク１の蓄熱体を冷却する。

第１ポンプ５は、第１循環流路Ｒ１の途中部位に設けられ、ＥＣＵ１０から入力される第１制御信号に基づいて第１循環流路Ｒ１を流通する熱媒の流速（第１循環流速）を調整する。第２ポンプ６は、第２循環流路Ｒ２の途中部位に設けられ、ＥＣＵ１０から入力される第２制御信号に基づいて第２循環流路Ｒ２を流通する熱媒の流速（第２循環流速）を調整する。

第３ポンプ７は、第３循環流路Ｒ３の途中部位に設けられ、ＥＣＵ１０から入力される第３制御信号に基づいて第３循環流路Ｒ３を流通する熱媒の流速（第３循環流速）を調整する。上記第３循環流路Ｒ３は、蓄熱タンク１の一対の熱媒入出口１ａ，１ｂと車載バッテリＸのバッテリ流路Ｒｘとを接続するものである。

第４ポンプ８は、上述した出力流路Ｒの途中部位に設けられ、ＥＣＵ１０から入力される出力制御信号に基づいて出力流路Ｒを流通する出力熱媒の流速（出力流速）を調整する。すなわち、この第４ポンプ８は、蓄熱タンク１における一方の熱媒入出口１ａから吸入した出力熱媒を出力流路Ｒを介して車載バッテリＸにおけるバッテリ流路Ｒｘの一端に送り込むと共に、バッテリ流路Ｒｘの他端から排出された出力熱媒を出力流路Ｒを介して蓄熱タンク１における他方の熱媒入出口１ｂに回収させる。

温度センサ９は、蓄熱タンク１に付帯的に設けられ、上記熱媒入出口１ａ近傍における出力熱媒の温度（出力熱媒温度Ｔ）を検出し、出力熱媒温度Ｔを示す検出信号をＥＣＵ１０に出力する。ＥＣＵ１０は、上記検出信号に基づいて第１〜第４ポンプ５〜８を制御する制御装置である。このＥＣＵ１０の制御内容については、バッテリ温調システムＳの動作説明として後述する。

次に、本実施形態に係るバッテリ温調システムＳの動作について詳しく説明する。
このバッテリ温調システムＳのＥＣＵ１０は、出力熱媒温度Ｔが所定の目標温度となるように第１〜第３ポンプ５〜７を制御すると共に第４ポンプ８を定速回転させるように制御する。上記目標温度は、車載バッテリＸの環境目標温度である。

すなわち、現在の出力熱媒温度Ｔが目標温度よりも低い場合、ＥＣＵ１０は、第１、第２ポンプ５、６を作動させると共に第３ポンプ７を停止させて蓄熱タンク１内の蓄熱体を加熱することにより出力熱媒温度Ｔを上昇させて目標温度に到達させる。そして、目標温度の出力熱媒が第４ポンプ８の定速回転により所定流量で車載バッテリＸに供給されるので、車載バッテリＸは、目標温度（環境目標温度）に温度調整される。

一方、ＥＣＵ１０は、現在の出力熱媒温度Ｔが目標温度よりも高い場合には、第３ポンプ７を作動させると共に第１、第２ポンプ５、６を停止させて蓄熱タンク１内の蓄熱体を冷却することにより出力熱媒温度Ｔを低下させて目標温度に到達させる。そして、目標温度の出力熱媒が第４ポンプ８の定速回転により所定流量で車載バッテリＸに供給されるので、車載バッテリＸは、目標温度（環境目標温度）に温度調整される。

また、現在の出力熱媒温度Ｔが目標温度と等しい場合、ＥＣＵ１０は、第１〜第３ポンプ５〜７を停止させて蓄熱タンク１内の蓄熱体の加熱／冷却を中止することにより出力熱媒温度Ｔを目標温度に維持させる。そして、目標温度の出力熱媒が第４ポンプ８の定速回転により所定流量で車載バッテリＸに供給されるので、車載バッテリＸは、目標温度（環境目標温度）に温度調整される。

このような本実施形態によれば、出力熱媒温度Ｔが目標温度よりも低い場合における蓄熱体の加熱が電熱ヒータ２の熱に加えて、熱源機器３の熱によって行われるので、蓄熱体の加熱用電力つまり車載バッテリＸの加熱用電力の消費電力を従来よりも低減することが可能である。

Ｓ バッテリ温調システム
Ｘ 車載バッテリ
１ 蓄熱タンク
２ 電熱ヒータ
３ 熱源機器
４ 冷却器
５ 第１ポンプ
６ 第２ポンプ
７ 第３ポンプ
８ 第４ポンプ
９ 温度センサ
１０ ＥＣＵ
Ｒ１ 第１循環流路
Ｒ２ 第２循環流路
Ｒ３ 第３循環流路
Ｒ 出力流路
Ｒｘ バッテリ流路

Claims (1)

1. 所定の熱媒を用いて車載バッテリを加温するバッテリ温調システムにおいて、
   電熱ヒータに加えて車両に搭載された熱源機器の熱を回収して前記熱媒を加熱することにより前記車載バッテリを加温することを特徴とするバッテリ温調システム。

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