JP2021035214A - 車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】電力変換装置を適切に冷却することができる車両を提供する。【解決手段】車両100は、バッテリ2に熱媒体を供給する第1ポンプEWP1を備える第1温度調節回路4と、電力変換装置5に熱媒体を供給する第2ポンプEWP2及びラジエータ12を備える第2温度調節回路6と、第1温度調節回路4と第2温度調節回路6とを結合した結合回路7を形成する結合通路8、9と、電磁切替弁EWVと、第1温度調節回路4の第1温度Twcを取得する第1温度センサSwcと、第2温度調節回路6の第2温度Twpを取得する第2温度センサSwpと、制御装置10とを備える。制御装置10は、セパレートモードを選択しているとき、第2温度Twp及び第2温度の温度勾配ΔTwp/secの少なくとも一つに応じてセパレートモードからシリーズモードに変更する。【選択図】図2
Description
本発明は、バッテリ及び電力変換装置を備える車両に関する。
第1温度調節回路と、第2温度調節回路と、第1温度調節回路及び第2温度調節回路の少なくとも一方に熱媒体を循環させるポンプと、第1温度調節回路と第2温度調節回路とを結合して結合回路を形成する結合通路と、熱媒体が結合回路を循環する循環状態と、熱媒体が結合回路を循環しない非循環状態とを切替可能な切替部と、を備える電動車両が知られている。
例えば、特許文献1には、バッテリを冷却する冷却回路と、インバータを冷却する冷却回路と、バッテリを冷却する冷却回路に設けられる第1冷媒ポンプと、インバータを冷却する冷却回路に設けられる第2冷媒ポンプと、バッテリ及びインバータを同一回路で温度調整する状態(以下、循環状態とも呼ぶ。)とバッテリ及びインバータを別々の回路で温度調整する状態(以下、非循環状態とも呼ぶ。)とを切り換える切換バルブと、を備える電動車両において、外気温度が所定温度未満である場合、循環状態とする一方、外気温度が所定温度以上である場合、非循環状態とすることにより、温度調整の精度を高めることが記載されている。
しかしながら、特許文献1に記載された電動車両は、外気温度に応じて循環状態と非循環状態との切替を行うので、電力変換装置の温度とは無関係に循環状態と非循環状態とが切替えられ、インバータが適切に冷却されない虞がある。
本発明は、電力変換装置を適切に冷却することができる車両を提供する。
本発明は、
バッテリと、
電力変換装置と、
空調装置と、
前記バッテリに熱媒体を供給する第1ポンプを備える第1温度調節回路と、
前記電力変換装置に前記熱媒体を供給する第2ポンプ、及び、前記熱媒体と外気とで熱交換を行う熱交換部、を備える第2温度調節回路と、
前記第1温度調節回路と前記第2温度調節回路とを結合して結合回路を形成する結合通路と、
前記熱媒体が前記結合回路を循環可能な循環状態と、前記熱媒体が前記結合回路を循環不可能な非循環状態とを切替可能な切替部と、
前記第1温度調節回路の温度である第1温度を取得する第1温度取得部と、
前記第2温度調節回路の温度である第2温度を取得する第2温度取得部と、
複数のモードからいずれか一つのモードを選択する制御装置と、を備える車両であって、
前記複数のモードは、
前記循環状態において、前記結合回路に前記熱媒体を循環させるシリーズモードと、
前記非循環状態において、少なくとも前記第2温度調節回路に前記熱媒体を循環させるセパレートモードと、を備え、
前記制御装置は、
前記セパレートモードを選択しているとき、前記第2温度及び前記第2温度の温度勾配の少なくとも一つに応じて、前記セパレートモードから前記シリーズモードに変更する。
バッテリと、
電力変換装置と、
空調装置と、
前記バッテリに熱媒体を供給する第1ポンプを備える第1温度調節回路と、
前記電力変換装置に前記熱媒体を供給する第2ポンプ、及び、前記熱媒体と外気とで熱交換を行う熱交換部、を備える第2温度調節回路と、
前記第1温度調節回路と前記第2温度調節回路とを結合して結合回路を形成する結合通路と、
前記熱媒体が前記結合回路を循環可能な循環状態と、前記熱媒体が前記結合回路を循環不可能な非循環状態とを切替可能な切替部と、
前記第1温度調節回路の温度である第1温度を取得する第1温度取得部と、
前記第2温度調節回路の温度である第2温度を取得する第2温度取得部と、
複数のモードからいずれか一つのモードを選択する制御装置と、を備える車両であって、
前記複数のモードは、
前記循環状態において、前記結合回路に前記熱媒体を循環させるシリーズモードと、
前記非循環状態において、少なくとも前記第2温度調節回路に前記熱媒体を循環させるセパレートモードと、を備え、
前記制御装置は、
前記セパレートモードを選択しているとき、前記第2温度及び前記第2温度の温度勾配の少なくとも一つに応じて、前記セパレートモードから前記シリーズモードに変更する。
本発明によれば、電力変換装置を適切に冷却することができる。
以下、本発明の一実施形態について、図1〜図7を参照して説明する。
[車両]
図1は、本発明の一実施形態の車両である車両100の概略構成を示す斜視図である。車両100は、駆動源として電動機のみを有する電気自動車、燃料電池車であってもよく、電動機及び内燃機関を有するハイブリッド自動車でもよいが、以下の説明では、電気自動車を例に説明する。なお、図1では、後述する温度調整回路1及び空調装置ACが省略されている。
図1は、本発明の一実施形態の車両である車両100の概略構成を示す斜視図である。車両100は、駆動源として電動機のみを有する電気自動車、燃料電池車であってもよく、電動機及び内燃機関を有するハイブリッド自動車でもよいが、以下の説明では、電気自動車を例に説明する。なお、図1では、後述する温度調整回路1及び空調装置ACが省略されている。
車両100の車体101には、車室102の床下部分にバッテリ2を収容するバッテリケース103が搭載されている。車両100の前部には、モータルーム104が設けられている。モータルーム104内には、モータ105、電力変換装置5、分岐ユニット106、充電器3等が設けられている。
モータ105の回転駆動力は、シャフト107に伝達される。シャフト107の両端部には、車両100の前輪108が接続されている。電力変換装置5は、電源ケーブル111でバッテリケース103のコネクタに電気的に接続されている。また、電力変換装置5は、例えば三相バスバーによりモータ105に電気的に接続されている。電力変換装置5は、バッテリ2から供給される電力によりモータ105を駆動し、モータ105から供給される電力によりバッテリ2を充電する。
充電器3は、分岐ユニット106を介してケーブル110によりとバッテリケース103のコネクタに電気的に接続されている。充電器3は、家庭用電源等の一般的な外部電源に接続して、バッテリ2に対して充電を行う。
[温度調整回路]
つぎに、本発明の一実施形態の車両100に搭載される温度調整回路1について、図2〜図5を参照して説明する。温度調整回路1は、図2に示すように、バッテリ2及び充電器3に熱媒体を供給する第1ポンプEWP1、及び、熱媒体と空調用熱媒体とで熱交換可能なチラー11、を備える第1温度調節回路4と、電力変換装置5に熱媒体を供給する第2ポンプEWP2、及び、熱媒体と外気とで熱交換を行うラジエータ12、を備える第2温度調節回路6と、第1温度調節回路4と第2温度調節回路6とを結合して結合回路7を形成する第1結合通路8及び第2結合通路9と、熱媒体が結合回路7を循環可能な循環状態と、熱媒体が結合回路7を循環不可能な非循環状態とを切替可能な電磁切替弁EWVと、複数のモードからいずれか一つのモードを選択する制御装置10と、を備える。なお、熱媒体は、水、ラジエータ液、クーラント液等の液状媒体である。
つぎに、本発明の一実施形態の車両100に搭載される温度調整回路1について、図2〜図5を参照して説明する。温度調整回路1は、図2に示すように、バッテリ2及び充電器3に熱媒体を供給する第1ポンプEWP1、及び、熱媒体と空調用熱媒体とで熱交換可能なチラー11、を備える第1温度調節回路4と、電力変換装置5に熱媒体を供給する第2ポンプEWP2、及び、熱媒体と外気とで熱交換を行うラジエータ12、を備える第2温度調節回路6と、第1温度調節回路4と第2温度調節回路6とを結合して結合回路7を形成する第1結合通路8及び第2結合通路9と、熱媒体が結合回路7を循環可能な循環状態と、熱媒体が結合回路7を循環不可能な非循環状態とを切替可能な電磁切替弁EWVと、複数のモードからいずれか一つのモードを選択する制御装置10と、を備える。なお、熱媒体は、水、ラジエータ液、クーラント液等の液状媒体である。
[複数のモード]
複数のモードには、循環状態において、チラー11を熱媒体と空調用熱媒体とで熱交換不能な状態として結合回路7に熱媒体を循環させるシリーズモードと、非循環状態において、第2温度調節回路6に熱媒体を循環させるセパレートモードと、非循環状態において、第2温度調節回路6に熱媒体を循環させるとともに、チラー11を熱媒体と空調用熱媒体とで熱交換可能な状態として第1温度調節回路4に熱媒体を循環させるパラレル冷却モードと、が含まれる。
複数のモードには、循環状態において、チラー11を熱媒体と空調用熱媒体とで熱交換不能な状態として結合回路7に熱媒体を循環させるシリーズモードと、非循環状態において、第2温度調節回路6に熱媒体を循環させるセパレートモードと、非循環状態において、第2温度調節回路6に熱媒体を循環させるとともに、チラー11を熱媒体と空調用熱媒体とで熱交換可能な状態として第1温度調節回路4に熱媒体を循環させるパラレル冷却モードと、が含まれる。
なお、セパレートモードは、第1温度調節回路4における熱媒体の循環を禁止するモードではない。例えば、セパレートモードにおいて、チラー11を動作させずに第1温度調節回路4に熱媒体を循環させることで熱媒体の温度の偏りをなくしてもよい。また、第1温度調節回路4が熱媒体を加温する加温手段を備える場合は、セパレートモードにおいて、加温手段を有効にして第1温度調節回路4に熱媒体を循環させることでバッテリ2を加温することができる。以下、第1温度調節回路4、第2温度調節回路6、結合回路7及び制御装置10について詳細に説明する。
[第1温度調節回路]
第1温度調節回路4は、該回路に熱媒体を循環させる第1ポンプEWP1と、第1ポンプEWP1の下流側に配置され、熱媒体と空調用熱媒体とで熱交換可能なチラー11と、チラー11の下流側に配置されるバッテリ2及び充電器3と、充電器3の下流側で、且つ第1ポンプEWP1の上流側に配置される電磁開閉弁FSVと、を備える。
第1温度調節回路4は、該回路に熱媒体を循環させる第1ポンプEWP1と、第1ポンプEWP1の下流側に配置され、熱媒体と空調用熱媒体とで熱交換可能なチラー11と、チラー11の下流側に配置されるバッテリ2及び充電器3と、充電器3の下流側で、且つ第1ポンプEWP1の上流側に配置される電磁開閉弁FSVと、を備える。
図4に示すように、パラレル冷却モードでは、電磁開閉弁FSVの開弁状態で第1ポンプEWP1を駆動することにより、該第1ポンプEWP1が吐出する熱媒体をチラー11、バッテリ2、充電器3の順番で循環させることができる。これにより、チラー11によって冷却された熱媒体がバッテリ2及び充電器3と熱交換し、バッテリ2及び充電器3が冷却される。
図2に戻って、空調用熱媒体が流れる空調装置ACは、コンプレッサ20、コンデンサ21、エバポレータ22、及び遮断弁23、24を備え、コンプレッサ20と、コンデンサ21と、エバポレータ22とが直列に接続され、エバポレータ22とチラー11とが並列に接続されている。空調装置ACでは、エバポレータ22への流路とチラー11への流路が、遮断弁23、24によって切り替え可能に構成されている。
[第2温度調節回路]
第2温度調節回路6は、該回路に熱媒体を循環させる第2ポンプEWP2と、第2ポンプEWP2の下流側に配置され、モードを切替える電磁切替弁EWVと、電磁切替弁EWVの下流側に配置される電力変換装置5と、電力変換装置5の下流側に配置され、熱媒体と外気とで熱交換を行うラジエータ12と、を備える。なお、電力変換装置5は、直流電力を交流電力に変換するとともに交流電力を直流電力に変換するインバータ、及び直流電圧を昇圧又は降圧するDC−DCコンバータの少なくとも一方を含む。
第2温度調節回路6は、該回路に熱媒体を循環させる第2ポンプEWP2と、第2ポンプEWP2の下流側に配置され、モードを切替える電磁切替弁EWVと、電磁切替弁EWVの下流側に配置される電力変換装置5と、電力変換装置5の下流側に配置され、熱媒体と外気とで熱交換を行うラジエータ12と、を備える。なお、電力変換装置5は、直流電力を交流電力に変換するとともに交流電力を直流電力に変換するインバータ、及び直流電圧を昇圧又は降圧するDC−DCコンバータの少なくとも一方を含む。
本実施形態の電磁切替弁EWVは、電磁三方弁であり、セパレートモード及びパラレル冷却モードでは、第2ポンプEWP2の下流側流路と電力変換装置5の上流側流路との接続を許容するとともに、第2ポンプEWP2の下流側流路と後述する第1結合通路8との接続を遮断する。そして、セパレートモード及びパラレル冷却モードでは、図3及び図4に示すように、第2ポンプEWP2を駆動することにより、該第2ポンプEWP2が吐出する熱媒体を電力変換装置5、ラジエータ12の順番で循環させることができる。これにより、ラジエータ12によって冷却された熱媒体が電力変換装置5と熱交換し、電力変換装置5が冷却される。
一方、シリーズモードでは、図5に示すように、電磁切替弁EWVが、第2ポンプEWP2の下流側流路と電力変換装置5の上流側流路との接続を遮断するとともに、第2ポンプEWP2の下流側流路と後述する第1結合通路8との接続を許容する。なお、シリーズモードにおける熱冷媒の流れは後述する。
[結合回路]
結合通路8、9は、第1結合通路8と第2結合通路9とを含む。第1結合通路8は、第2温度調節回路6の第1接続部(電磁切替弁EWV)と第1温度調節回路4の第1接続部13とを結合し、第2結合通路9は、第2温度調節回路6の第2接続部14と第1温度調節回路4の第2接続部15とを結合している。第2温度調節回路6の第2接続部14は、第2温度調節回路6における電磁切替弁EWVの下流側で、且つ電力変換装置5の上流側に位置し、第1温度調節回路4の第1接続部13は、第1温度調節回路4における第1ポンプEWP1の下流側で、且つチラー11の上流側に位置し、第1温度調節回路4の第2接続部15は、第1温度調節回路4における充電器3の下流側で、且つ電磁開閉弁FSVの上流側に位置する。
結合通路8、9は、第1結合通路8と第2結合通路9とを含む。第1結合通路8は、第2温度調節回路6の第1接続部(電磁切替弁EWV)と第1温度調節回路4の第1接続部13とを結合し、第2結合通路9は、第2温度調節回路6の第2接続部14と第1温度調節回路4の第2接続部15とを結合している。第2温度調節回路6の第2接続部14は、第2温度調節回路6における電磁切替弁EWVの下流側で、且つ電力変換装置5の上流側に位置し、第1温度調節回路4の第1接続部13は、第1温度調節回路4における第1ポンプEWP1の下流側で、且つチラー11の上流側に位置し、第1温度調節回路4の第2接続部15は、第1温度調節回路4における充電器3の下流側で、且つ電磁開閉弁FSVの上流側に位置する。
第1温度調節回路4における第1接続部13と第2接続部15との間の通路、即ち第1温度調節回路4において第1ポンプEWP1及び電磁開閉弁FSVが配置される通路は、結合回路7において、その一部をバイパスする分岐通路16として機能する。
図5に示すように、熱媒体が結合回路7を循環するシリーズモードでは、第1ポンプEWP1及びチラー11の動作を停止させ、第2ポンプEWP2の駆動によって熱媒体を循環させる。これにより、第2ポンプEWP2から吐出される熱媒体が、バッテリ2、充電器3、電力変換装置5、ラジエータ12の順番で循環し、バッテリ2、充電器3及び電力変換装置5が冷却される。また、シリーズモードでは、電磁開閉弁FSVを閉弁して分岐通路16を経由した熱媒体の循環を停止する。
[制御装置]
制御装置10は、第1温度調節回路4の温度として、チラー11の入口における熱媒体の温度である第1温度Twcを取得する第1温度センサSwcと、第2温度調節回路6の温度として、電力変換装置5の入口における熱媒体の温度である第2温度Twpを取得する第2温度センサSwpと、バッテリ2の温度である第3温度Tbを取得する第3温度センサSbと、から温度情報が入力され、第1温度Twc、第2温度Twp、及び第3温度Tbに応じていずれか一つのモードを選択する。以下、制御装置10による温度調整回路1のモード選択処理について、図6及び図7を参照して説明する。なお、第1温度調節回路4の温度としては、バッテリ2の入口における熱媒体の温度を取得してもよい。また、第2温度調節回路6の温度としては、ラジエータ12の出口における熱媒体の温度又は電磁切替弁EWVの入口における熱媒体の温度を取得してもよい。
制御装置10は、第1温度調節回路4の温度として、チラー11の入口における熱媒体の温度である第1温度Twcを取得する第1温度センサSwcと、第2温度調節回路6の温度として、電力変換装置5の入口における熱媒体の温度である第2温度Twpを取得する第2温度センサSwpと、バッテリ2の温度である第3温度Tbを取得する第3温度センサSbと、から温度情報が入力され、第1温度Twc、第2温度Twp、及び第3温度Tbに応じていずれか一つのモードを選択する。以下、制御装置10による温度調整回路1のモード選択処理について、図6及び図7を参照して説明する。なお、第1温度調節回路4の温度としては、バッテリ2の入口における熱媒体の温度を取得してもよい。また、第2温度調節回路6の温度としては、ラジエータ12の出口における熱媒体の温度又は電磁切替弁EWVの入口における熱媒体の温度を取得してもよい。
[モード選択処理の説明]
つぎに、制御装置10による温度調整回路1のモード選択処理の手順について、図6及び図7を参照して説明する。図6及び図7は、登坂路走行などの高負荷走行時でも電力変換装置5を適切に冷却することができるモード選択処理を示している。具体的に説明すると、登坂路走行などの高負荷走行時には、モータ105に対する通電電流値が過大となり、電力変換装置5に内蔵される半導体チップの温度が上昇する。従来では、電力変換装置5の温度上昇を抑制するためにラジエータ12を高出力化したり、半導体チップの耐熱性を向上させるためにチップ面積を大型化したりしていたが、これではラジエータ12や電力変換装置5が大型化してしまう。また、従来では、電力変換装置5の入口における熱媒体の温度がリミット値になった場合、半導体チップを保護するために、モータ105の出力を低下させるパワーセーブモードに移行させるので、商品性が低下する虞があった。以下に説明する本実施形態のモード選択処理によれば、ラジエータ12及び電力変換装置5の大型化やパワーセーブモードへの移行を抑制しつつ、登坂路走行などの高負荷走行時でも電力変換装置5を適切に冷却することが可能になる。
つぎに、制御装置10による温度調整回路1のモード選択処理の手順について、図6及び図7を参照して説明する。図6及び図7は、登坂路走行などの高負荷走行時でも電力変換装置5を適切に冷却することができるモード選択処理を示している。具体的に説明すると、登坂路走行などの高負荷走行時には、モータ105に対する通電電流値が過大となり、電力変換装置5に内蔵される半導体チップの温度が上昇する。従来では、電力変換装置5の温度上昇を抑制するためにラジエータ12を高出力化したり、半導体チップの耐熱性を向上させるためにチップ面積を大型化したりしていたが、これではラジエータ12や電力変換装置5が大型化してしまう。また、従来では、電力変換装置5の入口における熱媒体の温度がリミット値になった場合、半導体チップを保護するために、モータ105の出力を低下させるパワーセーブモードに移行させるので、商品性が低下する虞があった。以下に説明する本実施形態のモード選択処理によれば、ラジエータ12及び電力変換装置5の大型化やパワーセーブモードへの移行を抑制しつつ、登坂路走行などの高負荷走行時でも電力変換装置5を適切に冷却することが可能になる。
図7に示すように、制御装置10は、車両100の主電源であるイグニッションスイッチのONに応じて起動すると、まず、制御装置10は、初期モードとしてセパレートモードで冷却を開始する(S101)。平坦路走行などの低負荷走行から登坂路走行などの高負荷走行に移行すると、図6に示すように、車両100の要求トルクTq及び電力変換装置5の負荷の上昇に伴い、電力変換装置5の入口における熱媒体の温度である第2温度Twpが上昇する。そのため、制御装置10は、セパレートモードにおいて、電力変換装置5の入口における熱媒体の温度である第2温度Twpを検出するとともに、第2温度Twpの単位時間あたりの温度上昇率である温度勾配ΔTwp/secを算出する(S102)。
つぎに、制御装置10は、第2温度Twpが第1所定値TH1以上、又は温度勾配ΔTwp/secが第2所定値TH2以上であるか否かを判断し(S103)、この判断結果がNOの場合は、低負荷走行と判断し通常モードを実行する。なお、通常モードは、本発明との関連性が低いので詳細な説明を省略するが、簡単に説明すると、制御装置10が、バッテリ2の温度情報からバッテリ要求が、加温要求、保温要求、冷却要求、強冷却要求のいずれかであるかを判断し、セパレートモード、シリーズモード、及びパラレル冷却モードのいずれか一つを選択する。
制御装置10は、ステップS103の判断結果がYESの場合、高負荷走行と判断しセパレートモードからシリーズモードへの切り替えを行う(S104)。セパレートモードを選択しているとき、第2温度Twp及び第2温度Twpの温度勾配ΔTwp/secの少なくとも一つに応じてセパレートモードからシリーズモードに変更することで、第2温度調節回路6の熱媒体を第1温度調節回路4に行き渡らせることができ、代わりに第1温度調節回路4の熱媒体を第2温度調節回路6に引き込むことができる。このように第1温度調節回路4と第2温度調節回路6とで熱媒体を入れ替えることで、電力変換装置5の温度を下げることができ、ラジエータ12を高出力化及び大型化することなく、電力変換装置5を適切に冷却することができる。また、電力変換装置5を適切に冷却することで車両100の高負荷時の走行持続性が高まる。さらに、電力変換装置5に内蔵されるチップ面積を耐熱性の観点から大型化するのを抑制でき、電力変換装置5の大型化を回避できる。
なお、制御装置10は、第2温度Twp及び第2温度Twpの温度勾配ΔTwp/secの少なくとも一つに加えて、車両の要求トルクTq、道路情報等を考慮してセパレートモードからシリーズモードへの切換判断を行ってもよい。道路情報は、車両100に搭載されるカーナビゲーションシステム、GPS等から取得することができる。
続いて制御装置10は、セパレートモードからシリーズモードに切り替えた後、電力変換装置5の入口における熱媒体の温度である第2温度Twpと、チラー11の入口における熱媒体の温度である第1温度Twcを検出し(S105)、第1温度Twcと第2温度Twpとの比率Twp/Twcが所定の範囲内、即ち、第3所定値TH3より大きく且つ第4所定値TH4より小さいか否かを繰り返し判断する(S106)。そして、制御装置10は、ステップS106の判断結果がYESになったら、シリーズモードからセパレートモードへの切り替えを行う(S107)。
このように第1温度調節回路4と第2温度調節回路6とで熱媒体を入れ替えた後、再度シリーズモードからセパレートモードに変更することで、電力変換装置5を冷却するための熱媒体の流量を増やすことができ、電力変換装置5を効率的に冷却することができる。ここで、第1温度調節回路4の熱媒体の温度である第1温度Twcと第2温度調節回路6の熱媒体の温度である第2温度Twpとの比率が所定の範囲内にあることを確認した後に、シリーズモードからセパレートモードに変更することで、第1温度調節回路4と第2温度調節回路6とで熱媒体の入れ替えを確実に行うことができる。
制御装置10は、シリーズモードからセパレートモードに切り替えた後、バッテリ2の温度である第3温度Tbを検出しつつ(S108)、第3温度Tbが第5所定値TH5以上か否かを判断する(S109)。そして、制御装置10は、ステップS109の判断結果がYES、即ちバッテリ2の温度である第3温度Tbが第5所定値TH5以上であれば、セパレートモードからパラレル冷却モードへの切り替えを行う(S110)。一方、ステップS109の判断結果がNOの場合、即ち、バッテリ2の温度である第3温度Tbが第5所定値TH5未満の場合、バッテリ2の熱容量により許容できるためセパレートモードのまま処理を終了する。
続いて制御装置10は、パラレル冷却モードにおいて、車両100の要求トルクTqに応じて、チラー11の出力を変更する。具体的に説明すると、制御装置10は、パラレル冷却モードにおいて、車両100の要求トルクTqが第6所定値TH6よりも大きいか否かを判断し(S111)、この判断結果がYESの場合は、再度のシリーズモードへの切り替え(熱媒体の入れ替え)を想定し、チラー11の出力(冷却性能)を大きくする一方(S112)、判断結果がNOの場合は、再度シリーズモードへ切り替える可能性が低いと判断し、チラー11の出力を小さくする(S113)。これにより、第1温度調節回路4と第2温度調節回路6とで熱媒体の入れ替えた後、バッテリ2の温度が高くなってしまったときに、パラレル冷却モードによってチラー11を利用してバッテリ2を冷却することができる。また、パラレル冷却モードでは、非循環状態であるので、チラー11を効率的に稼働させることができる。
そして、制御装置10は、バッテリ2の温度である第3温度Tbが第5所定値TH5未満となるまで、ステップS111、S112、S113を繰り返し(S114)、第3温度Tbが第5所定値TH5未満となったら、パラレル冷却モードからセパレートモードへの切り替えを行う(S115)。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、上記実施形態では、ステップS106の判断結果がYESになったら、シリーズモードからセパレートモードへの切り替えを行い(S107)、その後、ステップS108、109の判断を経てセパレートモードからパラレル冷却モードへと移行したが、セパレートモードへの切り換えを経ずに、シリーズモードの状態でステップS108、109の判断を経てシリーズモードからパラレル冷却モードに切り換えてもよい。
例えば、上記実施形態では、ステップS106の判断結果がYESになったら、シリーズモードからセパレートモードへの切り替えを行い(S107)、その後、ステップS108、109の判断を経てセパレートモードからパラレル冷却モードへと移行したが、セパレートモードへの切り換えを経ずに、シリーズモードの状態でステップS108、109の判断を経てシリーズモードからパラレル冷却モードに切り換えてもよい。
本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。
(1) バッテリ(バッテリ2)と、
電力変換装置(電力変換装置5)と、
前記バッテリに熱媒体を供給する第1ポンプ(第1ポンプEWP1)を備える第1温度調節回路(第1温度調節回路4)と、
前記電力変換装置に前記熱媒体を供給する第2ポンプ(第2ポンプEWP2)、及び、前記熱媒体と外気とで熱交換を行う熱交換部(ラジエータ12)、を備える第2温度調節回路(第2温度調節回路6)と、
前記第1温度調節回路と前記第2温度調節回路とを結合して結合回路(結合回路7)を形成する結合通路(結合通路8、9)と、
前記熱媒体が前記結合回路を循環可能な循環状態と、前記熱媒体が前記結合回路を循環不可能な非循環状態とを切替可能な切替部(電磁切替弁EWV)と、
前記第1温度調節回路の温度である第1温度(第1温度Twc)を取得する第1温度取得部(第1温度センサSwc)と、
前記第2温度調節回路の温度である第2温度(第2温度Twp)を取得する第2温度取得部(第2温度センサSwp)と、
複数のモードからいずれか一つのモードを選択する制御装置(制御装置10)と、を備える車両(車両100)であって、
前記複数のモードは、
前記循環状態において、前記結合回路に前記熱媒体を循環させるシリーズモードと、
前記非循環状態において、少なくとも前記第2温度調節回路に前記熱媒体を循環させるセパレートモードと、を備え、
前記制御装置は、
前記セパレートモードを選択しているとき、前記第2温度及び前記第2温度の温度勾配(温度勾配ΔTwp/sec)の少なくとも一つに応じて、前記セパレートモードから前記シリーズモードに変更する、車両。
電力変換装置(電力変換装置5)と、
前記バッテリに熱媒体を供給する第1ポンプ(第1ポンプEWP1)を備える第1温度調節回路(第1温度調節回路4)と、
前記電力変換装置に前記熱媒体を供給する第2ポンプ(第2ポンプEWP2)、及び、前記熱媒体と外気とで熱交換を行う熱交換部(ラジエータ12)、を備える第2温度調節回路(第2温度調節回路6)と、
前記第1温度調節回路と前記第2温度調節回路とを結合して結合回路(結合回路7)を形成する結合通路(結合通路8、9)と、
前記熱媒体が前記結合回路を循環可能な循環状態と、前記熱媒体が前記結合回路を循環不可能な非循環状態とを切替可能な切替部(電磁切替弁EWV)と、
前記第1温度調節回路の温度である第1温度(第1温度Twc)を取得する第1温度取得部(第1温度センサSwc)と、
前記第2温度調節回路の温度である第2温度(第2温度Twp)を取得する第2温度取得部(第2温度センサSwp)と、
複数のモードからいずれか一つのモードを選択する制御装置(制御装置10)と、を備える車両(車両100)であって、
前記複数のモードは、
前記循環状態において、前記結合回路に前記熱媒体を循環させるシリーズモードと、
前記非循環状態において、少なくとも前記第2温度調節回路に前記熱媒体を循環させるセパレートモードと、を備え、
前記制御装置は、
前記セパレートモードを選択しているとき、前記第2温度及び前記第2温度の温度勾配(温度勾配ΔTwp/sec)の少なくとも一つに応じて、前記セパレートモードから前記シリーズモードに変更する、車両。
(1)によれば、第2温度及び第2温度の温度勾配の少なくとも一つに応じてセパレートモードからシリーズモードに変更することで、第2温度調節回路の熱媒体を第1温度調節回路に行き渡らせることができ、代わりに第1温度調節回路の熱媒体を第2温度調節回路に引き込むことができる。このように第1温度調節回路と第2温度調節回路とで熱媒体を入れ替えることで、電力変換装置の温度を下げることができ、熱交換部を高出力化及び大型化することなく、電力変換装置を適切に冷却することができる。また、電力変換装置を適切に冷却することで車両の高負荷時の走行持続性が高まる。さらに、電力変換装置に内蔵されるチップ面積を耐熱性の観点から大型化するのを抑制でき、電力変換装置の大型化を回避できる。
(2) (1)に記載の車両であって、
前記制御装置は、前記セパレートモードを選択しているとき、前記第2温度が第1所定値(第1所定値TH1)以上のとき、前記セパレートモードから前記シリーズモードに変更する、車両。
前記制御装置は、前記セパレートモードを選択しているとき、前記第2温度が第1所定値(第1所定値TH1)以上のとき、前記セパレートモードから前記シリーズモードに変更する、車両。
(2)によれば、第2温度が高温のとき、即ち電力変換装置が高負荷のときにセパレートモードからシリーズモードに変更することで、電力変換装置を適切に冷却することができる。
(3) (1)に記載の車両であって、
前記制御装置は、前記セパレートモードを選択しているとき、前記第2温度の単位時間あたりの温度上昇率である前記温度勾配が第2所定値(第2所定値TH2)以上のとき、前記セパレートモードから前記シリーズモードに変更する、車両。
前記制御装置は、前記セパレートモードを選択しているとき、前記第2温度の単位時間あたりの温度上昇率である前記温度勾配が第2所定値(第2所定値TH2)以上のとき、前記セパレートモードから前記シリーズモードに変更する、車両。
(3)によれば、電力変換装置の温度勾配が大きいとき、即ち電力変換装置が高負荷のときにセパレートモードからシリーズモードに変更することで、電力変換装置を適切に冷却することができる。
(4) (1)〜(3)のいずれかに記載の車両であって、
前記制御装置は、前記セパレートモードから前記シリーズモードに変更した後、再度、前記シリーズモードから前記セパレートモードに変更する、車両。
前記制御装置は、前記セパレートモードから前記シリーズモードに変更した後、再度、前記シリーズモードから前記セパレートモードに変更する、車両。
(4)によれば、第1温度調節回路と第2温度調節回路とで熱媒体を入れ替えた後、再度シリーズモードからセパレートモードに変更することで、電力変換装置を冷却するための熱媒体の流量を増やすことができ、電力変換装置を効率的に冷却することができる。
(5) (4)に記載の車両であって、
前記制御装置は、前記セパレートモードから前記シリーズモードに変更した後、前記第1温度と前記第2温度との比率(Twp/Twc)が第3所定値(第3所定値TH3)より大きく且つ第4所定値(第4所定値TH4)より小さいとき、前記シリーズモードから前記セパレートモードに変更する、車両。
前記制御装置は、前記セパレートモードから前記シリーズモードに変更した後、前記第1温度と前記第2温度との比率(Twp/Twc)が第3所定値(第3所定値TH3)より大きく且つ第4所定値(第4所定値TH4)より小さいとき、前記シリーズモードから前記セパレートモードに変更する、車両。
(5)によれば、第1温度調節回路の熱媒体の温度である第1温度と第2温度調節回路の熱媒体の温度である第2温度との比率が所定の範囲内にあることを確認した後に、シリーズモードからセパレートモードに変更することで、第1温度調節回路と第2温度調節回路とで熱媒体の入れ替えを確実に行うことができる。
(6) (4)又は(5)に記載の車両であって、
前記車両は、
空調装置(空調装置AC)と、
前記バッテリの温度である第3温度(第3温度Tb)を取得する第3温度取得部(第3温度センサSb)と、をさらに備え、
前記第1温度調節回路は、前記熱媒体と空調用熱媒体とで熱交換可能な他の熱交換部(チラー11)をさらに備え、
前記複数のモードは、
前記非循環状態において、前記第2温度調節回路に前記熱媒体を循環させるとともに、前記他の熱交換部を前記熱媒体と前記空調用熱媒体とで熱交換可能な状態として前記第1温度調節回路に前記熱媒体を循環させるパラレル冷却モードをさらに備え、
前記制御装置は、前記シリーズモードから前記セパレートモードに変更した後、前記第3温度が第5所定値(第5所定値TH5)以上のとき、前記セパレートモードから前記パラレル冷却モードに変更する、車両。
前記車両は、
空調装置(空調装置AC)と、
前記バッテリの温度である第3温度(第3温度Tb)を取得する第3温度取得部(第3温度センサSb)と、をさらに備え、
前記第1温度調節回路は、前記熱媒体と空調用熱媒体とで熱交換可能な他の熱交換部(チラー11)をさらに備え、
前記複数のモードは、
前記非循環状態において、前記第2温度調節回路に前記熱媒体を循環させるとともに、前記他の熱交換部を前記熱媒体と前記空調用熱媒体とで熱交換可能な状態として前記第1温度調節回路に前記熱媒体を循環させるパラレル冷却モードをさらに備え、
前記制御装置は、前記シリーズモードから前記セパレートモードに変更した後、前記第3温度が第5所定値(第5所定値TH5)以上のとき、前記セパレートモードから前記パラレル冷却モードに変更する、車両。
(6)によれば、第1温度調節回路と第2温度調節回路とで熱媒体の入れ替えた後、バッテリの温度が高いときに、パラレル冷却モードによって他の熱交換部を利用してバッテリを冷却することができる。また、パラレル冷却モードでは、非循環状態であるので、他の熱交換部を効率的に稼働させることができる。
(7) (6)に記載の車両であって、
前記制御装置は、前記パラレル冷却モードにおいて、前記車両の要求トルク(要求トルクTq)に応じて、前記他の熱交換部の出力を変更する、車両。
前記制御装置は、前記パラレル冷却モードにおいて、前記車両の要求トルク(要求トルクTq)に応じて、前記他の熱交換部の出力を変更する、車両。
(7)によれば、車両の要求トルクに応じて他の熱交換部の出力を変更することで、再度のシリーズモードへの切り替え(熱媒体の入れ替え)を想定し、第1温度調節回路の温度を事前に低下させることができる。
(8) (1)〜(7)のいずれかに記載の車両であって、
前記第2温度は、前記電力変換装置を冷却する電力変換装置冷却部の入口温度である、車両。
前記第2温度は、前記電力変換装置を冷却する電力変換装置冷却部の入口温度である、車両。
(8)によれば、電力変換装置の負荷状態を適切に把握することができる。
100 車両
2 バッテリ
4 第1温度調節回路
5 電力変換装置
6 第2温度調節回路
7 結合回路
8、9 結合通路
10 制御装置
11 チラー(他の熱交換部)
12 ラジエータ(熱交換部)
AC 空調装置
Twc 第1温度
Twp 第2温度
Tb 第3温度
Swc 第1温度センサ
Swp 第2温度センサ
Sb 第3温度センサ
ΔTwp/sec 第2温度の温度勾配
Twp/Twc 第1温度と第2温度との比率
EWP1 第1ポンプ
EWP2 第2ポンプ
EWV 電磁切替弁(切替部)
TH1 第1所定値
TH2 第2所定値
TH3 第3所定値
TH4 第4所定値
TH5 第5所定値
2 バッテリ
4 第1温度調節回路
5 電力変換装置
6 第2温度調節回路
7 結合回路
8、9 結合通路
10 制御装置
11 チラー(他の熱交換部)
12 ラジエータ(熱交換部)
AC 空調装置
Twc 第1温度
Twp 第2温度
Tb 第3温度
Swc 第1温度センサ
Swp 第2温度センサ
Sb 第3温度センサ
ΔTwp/sec 第2温度の温度勾配
Twp/Twc 第1温度と第2温度との比率
EWP1 第1ポンプ
EWP2 第2ポンプ
EWV 電磁切替弁(切替部)
TH1 第1所定値
TH2 第2所定値
TH3 第3所定値
TH4 第4所定値
TH5 第5所定値
Claims (8)
- バッテリと、
電力変換装置と、
前記バッテリに熱媒体を供給する第1ポンプを備える第1温度調節回路と、
前記電力変換装置に前記熱媒体を供給する第2ポンプ、及び、前記熱媒体と外気とで熱交換を行う熱交換部、を備える第2温度調節回路と、
前記第1温度調節回路と前記第2温度調節回路とを結合して結合回路を形成する結合通路と、
前記熱媒体が前記結合回路を循環可能な循環状態と、前記熱媒体が前記結合回路を循環不可能な非循環状態とを切替可能な切替部と、
前記第1温度調節回路の温度である第1温度を取得する第1温度取得部と、
前記第2温度調節回路の温度である第2温度を取得する第2温度取得部と、
複数のモードからいずれか一つのモードを選択する制御装置と、を備える車両であって、
前記複数のモードは、
前記循環状態において、前記結合回路に前記熱媒体を循環させるシリーズモードと、
前記非循環状態において、少なくとも前記第2温度調節回路に前記熱媒体を循環させるセパレートモードと、を備え、
前記制御装置は、
前記セパレートモードを選択しているとき、前記第2温度及び前記第2温度の温度勾配の少なくとも一つに応じて、前記セパレートモードから前記シリーズモードに変更する、車両。 - 請求項1に記載の車両であって、
前記制御装置は、前記セパレートモードを選択しているとき、前記第2温度が第1所定値以上のとき、前記セパレートモードから前記シリーズモードに変更する、車両。 - 請求項1に記載の車両であって、
前記制御装置は、前記セパレートモードを選択しているとき、前記第2温度の単位時間あたりの温度上昇率である前記温度勾配が第2所定値以上のとき、前記セパレートモードから前記シリーズモードに変更する、車両。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の車両であって、
前記制御装置は、前記セパレートモードから前記シリーズモードに変更した後、再度、前記シリーズモードから前記セパレートモードに変更する、車両。 - 請求項4に記載の車両であって、
前記制御装置は、前記セパレートモードから前記シリーズモードに変更した後、前記第1温度と前記第2温度との比率が第3所定値より大きく且つ第4所定値より小さいとき、前記シリーズモードから前記セパレートモードに変更する、車両。 - 請求項4又は5に記載の車両であって、
前記車両は、
空調装置と、
前記バッテリの温度である第3温度を取得する第3温度取得部と、をさらに備え、 前記第1温度調節回路は、前記熱媒体と空調用熱媒体とで熱交換可能な他の熱交換部をさらに備え、
前記複数のモードは、
前記非循環状態において、前記第2温度調節回路に前記熱媒体を循環させるとともに、前記他の熱交換部を前記熱媒体と前記空調用熱媒体とで熱交換可能な状態として前記第1温度調節回路に前記熱媒体を循環させるパラレル冷却モードをさらに備え、
前記制御装置は、前記シリーズモードから前記セパレートモードに変更した後、前記第3温度が第5所定値以上のとき、前記セパレートモードから前記パラレル冷却モードに変更する、車両。 - 請求項6に記載の車両であって、
前記制御装置は、前記パラレル冷却モードにおいて、前記車両の要求トルクに応じて、前記他の熱交換部の出力を変更する、車両。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載の車両であって、
前記第2温度は、前記電力変換装置を冷却する電力変換装置冷却部の入口温度である、車両。
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