JP2022020264A - Battery cooling device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バッテリ冷却装置の技術分野に関する。 The present invention relates to the technical field of a battery cooling device.
この種の装置として、例えば、ハイブリッド車両の冷却装置であって、内燃機関を冷却する第1水路と、バッテリを含むハイブリッドシステムを冷却する第2水路とを備える冷却装置が提案されている(特許文献1参照)。 As a device of this type, for example, a cooling device for a hybrid vehicle, the cooling device including a first water channel for cooling an internal combustion engine and a second water channel for cooling a hybrid system including a battery has been proposed (patented). See Document 1).
例えばハイブリッド車両において、省スペース化の要請から、補機に電力を供給するバッテリと、駆動用モータに電力を供給するバッテリとがモジュール化されることがある。この場合、例えば特許文献1に記載の冷却装置では、モジュール化された複数のバッテリを適切に冷却することは困難である。加えて、この場合に、該二つのバッテリをどのように冷却するのかについては、十分には検討されていないという技術的問題点がある。 For example, in a hybrid vehicle, a battery that supplies electric power to an auxiliary machine and a battery that supplies electric power to a drive motor may be modularized due to a demand for space saving. In this case, for example, it is difficult for the cooling device described in Patent Document 1 to appropriately cool a plurality of modularized batteries. In addition, in this case, there is a technical problem that how to cool the two batteries has not been sufficiently studied.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、モジュール化された複数のバッテリを適切に冷却することができるバッテリ冷却装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a battery cooling device capable of appropriately cooling a plurality of modularized batteries.
本発明の一態様に係るバッテリ冷却装置は、第1のバッテリと、前記第1のバッテリとは用途が異なる第2のバッテリとがモジュール化されたバッテリモジュールを冷却するバッテリ冷却装置であって、前記第1のバッテリ、前記第2のバッテリ及びラジエータを経由する第1の冷却流路と、前記ラジエータは経由せずに、前記第1のバッテリ及び前記第2のバッテリを経由する第2の冷却流路と、前記第1の冷却流路と前記第2の冷却流路とを切り替え可能な切替手段と、前記第1のバッテリ及び前記第2のバッテリ各々の温度に係る指標に応じて、前記第1の冷却流路と前記第2の冷却流路とを切り替えるように前記切替手段を制御する制御手段と、を備えるというものである。 The battery cooling device according to one aspect of the present invention is a battery cooling device for cooling a battery module in which a first battery and a second battery having a different use from the first battery are modularized. A first cooling flow path via the first battery, the second battery and the radiator, and a second cooling via the first battery and the second battery without passing through the radiator. According to the flow path, the switching means capable of switching between the first cooling flow path and the second cooling flow path, and the index related to the temperature of each of the first battery and the second battery. It is provided with a control means for controlling the switching means so as to switch between the first cooling flow path and the second cooling flow path.
バッテリ冷却装置の実施形態について図1乃至図3を参照して説明する。図1において、バッテリ冷却装置100は、電動車両1に搭載されている。電池A及び電池Bは、一体的に組付けられモジュール化されている。電池Aは、電動車両1のモータジェネレータ(図示せず)に電力を供給するための電池である。また、電池Aは、モータジェネレータで生じた回生電力により充電可能に構成されている。電池Bは、電動車両1の補機(図示せず)に電力を供給するための電池である。電池Bも、回生電力により充電可能に構成されていてよい。電池A及び電池B各々には、暖機用のヒータHが取り付けられている。
An embodiment of the battery cooling device will be described with reference to FIGS. 1 to 3. In FIG. 1, the
バッテリ冷却システム100は、ECU(Electronic Control Unit)10、ラジエータ21、ラジエータファン22、分流器23、ウォータポンプ24及びリザーブタンク25を備えて構成されている。バッテリ冷却装置100は、(i)冷媒が、ラジエータ21、ウォータポンプ24、電池A、電池B及び分流器23を通過し、再びラジエータ21に戻るように、冷媒を循環させる第1の流路と、(ii)電池Bを通過した冷媒が、分流器23からバイパス路bに流入し、ウォータポンプ24及び電池Aを通過して、再び電池Bを通過するように、冷媒を循環させる第2の流路とを備える。
The
ECU10は、電池A及び電池B各々のヒータHのON/OFFの切替え、ラジエータファン22の駆動量制御、分流器23の分流量制御、ウォータポンプ24の流量制御、等を行う。ECU10は特に、電池A及び電池B各々の温度に応じて、分流器23に係る分流量を制御することにより、上記第1の流路を流れる冷媒の量及び上記第2の流路を流れる冷媒の量を制御する。
The
バッテリ冷却装置100の動作について図2のフローチャートを参照して説明を加える。図2において、ECU10は、電池A及び電池Bの少なくとも一方を昇温するための暖機運転を行っていないか否かを判定する(ステップS101)。ここで、暖機運転を行っていないか否かは、例えば、ヒータHの動作状態に基づいて判定すればよい。
The operation of the
ステップS101の処理において、暖機運転を行っていないと判定された場合(ステップS101:Yes)、ECU10は、電池A又は電池Bの温度が温度条件を満たすか否かを判定する(ステップS102)。ここで、温度条件には、例えば(i)電池Aの温度が電池Aに係る温度閾値以上である、(ii)電池Bの温度が電池Bに係る温度閾値以上である、(iii)電池Aの時間当たりの温度変化量が電池Aに係る所定変化量以上である、(iv)電池Bの時間当たりの温度変化量が電池Bに係る所定変化量以上である、等の条件が含まれていてよい。
When it is determined in the process of step S101 that the warm-up operation is not performed (step S101: Yes), the
ステップS102の処理において、電池A及び電池Bの温度が温度条件を満たしていないと判定された場合(ステップS102:No)、ECU10は、電池A及び電池Bの温度差が所定値(例えば10℃~20℃等)以上であるか否かを判定する(ステップS103)。
When it is determined in the process of step S102 that the temperatures of the battery A and the battery B do not satisfy the temperature condition (step S102: No), the
ステップS103の処理において、電池A及び電池Bの温度差が所定値以上であると判定された場合(ステップS103:Yes)、ECU10は、電池A及び電池Bの温度差が解消されるように、冷媒がラジエータ21を経由しないで循環するように(即ち、冷媒が上記第2の流路を循環するように)分流器23を制御する(ステップS104)。
When it is determined in the process of step S103 that the temperature difference between the battery A and the battery B is equal to or higher than a predetermined value (step S103: Yes), the
ステップS104の処理の結果、電池A及び電池Bの温度の高い電池から、電池A及び電池Bの温度の低い電池に、冷媒を介して熱が移動するので、電池A及び電池Bの温度差が小さくなり、将来的に温度差が解消することが期待できる。ステップS104の処理の後、所定時間(例えば数十ミリ秒から数百ミリ秒等)が経過した後に、ステップS101の処理が行われる。つまり、図2に示す動作は、所定時間に応じた周期で繰り返し行われる。 As a result of the process of step S104, heat is transferred from the battery having a high temperature of the battery A and the battery B to the battery having a low temperature of the battery A and the battery B via the refrigerant, so that the temperature difference between the battery A and the battery B becomes large. It will become smaller, and it can be expected that the temperature difference will be eliminated in the future. After a predetermined time (for example, several tens of milliseconds to several hundreds of milliseconds) has elapsed after the processing of step S104, the processing of step S101 is performed. That is, the operation shown in FIG. 2 is repeated at a cycle corresponding to a predetermined time.
ステップS103の処理において、電池A及び電池Bの温度差が所定値未満であると判定された場合(ステップS103:No)、ECU10は、例えば、冷媒のラジエータ21を経由した循環(即ち、冷媒の上記第1の流路の循環)と、冷媒のラジエータ21を経由しない循環(即ち、冷媒の上記第2の流路の循環)とが交互に繰り返されるように分流器23を制御する(ステップS105)。その後、所定時間が経過した後に、ステップS101の処理が行われる。
When it is determined in the process of step S103 that the temperature difference between the battery A and the battery B is less than a predetermined value (step S103: No), the
ステップS102の処理において、電池A又は電池Bの温度が温度条件を満たしていると判定された場合(ステップS102:Yes)、ECU10は、電池A及び電池Bの少なくとも一方(即ち、少なくとも上記温度条件を満たした電池)を優先して冷却するために、冷媒がラジエータ21を経由して循環するように(即ち、冷媒が上記第1の流路を循環するように)分流器23を制御する(ステップS106)。このとき、ECU10は、ラジエータファン22の駆動量を増大したり、ウォータポンプ24の流量を増大したりしてよい。
When it is determined in the process of step S102 that the temperature of the battery A or the battery B satisfies the temperature condition (step S102: Yes), the
その後、ECU10は、冷却を優先した電池(即ち、上記温度条件を満たした電池)の温度が所定温度以下であるか否かを判定する(ステップS107)。ステップS107の処理において、冷却を優先した電池の温度が所定温度より高いと判定された場合(ステップS107:No)、ステップS106の処理が行われる。つまり、ECU10は、冷却を優先した電池の温度が所定温度以下になるまで、ステップS106の処理を継続する。
After that, the
ステップS107の処理において、冷却を優先した電池の温度が所定温度以下であると判定された場合(ステップS107:Yes)、所定時間が経過した後に、ステップS101の処理が行われる。 In the process of step S107, when it is determined that the temperature of the battery giving priority to cooling is equal to or lower than the predetermined temperature (step S107: Yes), the process of step S101 is performed after the predetermined time has elapsed.
ステップS101の処理において、暖機運転を行っていると判定された場合(ステップS101:No)、ECU10は、電池A及び電池Bの少なくとも一方を優先して暖機するために、冷媒がラジエータ21を経由しないで循環するように(即ち、冷媒が上記第2の流路を循環するように)分流器23を制御する(ステップS108)。
When it is determined in the process of step S101 that the warm-up operation is being performed (step S101: No), the
ステップS108の処理の結果、電池A及び電池Bの温度が低下しにくくなるので、電池A及び電池Bの少なくとも一方の暖機を促進することができる。加えて、電池Aと電池Bとに温度差が生じている場合、電池A及び電池Bの温度の高い電池から、電池A及び電池Bの温度の低い電池に、冷媒を介して熱が移動するので、暖機対象の電池が比較的速やかに暖機されることが期待できる。ここで、ECU10は、電池A及び電池Bのうち暖機対象ではない電池のヒータHをあえて作動させてもよい。ステップS108の処理の後、所定時間が経過した後に、ステップS101の処理が行われる。
As a result of the process of step S108, the temperatures of the battery A and the battery B are less likely to decrease, so that warming up of at least one of the battery A and the battery B can be promoted. In addition, when there is a temperature difference between the battery A and the battery B, heat is transferred from the battery having a high temperature of the battery A and the battery B to the battery having a low temperature of the battery A and the battery B via the refrigerant. Therefore, it can be expected that the battery to be warmed up will be warmed up relatively quickly. Here, the
次に、図3を参照して、図2に示す動作と電池A及び電池B各々の温度の時間変化との関係について説明する。図3において、実線は電池Aの温度の時間変化を示しており、点線は電池Bの温度の時間変化を示している。上述したように、電池Aはモータジェネレータに電力を供給するとともに、モータジェネレータで生じた回生電力により充電される。電池Bは、補機に電力を供給する。電動車両1の走行時には、電池Aの充放電電力が、電池Bの充放電電力に比べて大きいので、電池Aの温度が電池Bの温度に比べて高くなりやすい。 Next, with reference to FIG. 3, the relationship between the operation shown in FIG. 2 and the time change of the temperature of each of the battery A and the battery B will be described. In FIG. 3, the solid line shows the time change of the temperature of the battery A, and the dotted line shows the time change of the temperature of the battery B. As described above, the battery A supplies electric power to the motor generator and is charged by the regenerative electric power generated by the motor generator. The battery B supplies electric power to the auxiliary machine. When the electric vehicle 1 is traveling, the charge / discharge power of the battery A is larger than the charge / discharge power of the battery B, so that the temperature of the battery A tends to be higher than the temperature of the battery B.
さて、図3の時刻t1において、電池Aの温度と電池Bの温度との温度差が、上述したステップS103の処理の所定値以上になったとする(即ち、上述したステップS103の処理において“Yes”と判定されたとする)。この場合、ECU10は、上述したステップS104の処理(即ち、電池A及び電池Bの温度差を解消するための処理)を行う。その後、図3の時刻t2において、電池Aの温度と電池Bの温度との温度差が、上述したステップS103の処理の所定値未満になったとする(即ち、上述したステップS103の処理において“No”と判定されたとする)。この場合、ECU10は、上述したステップS104の処理を終了して、上述したステップS105の処理を行う。
By the way, at time t1 of FIG. 3 , it is assumed that the temperature difference between the temperature of the battery A and the temperature of the battery B becomes equal to or more than the predetermined value in the process of step S103 described above (that is, in the process of step S103 described above. It is assumed that it is determined as "Yes"). In this case, the
図3の時刻t3において、電池Aの温度と電池Bの温度との温度差が、再び、上述したステップS103の処理の所定値以上になったとする。この場合、ECU10は、上述したステップS104の処理を行う。その後、図3の時刻t4において、電池Aの時間当たりの温度変化量が電池Aに係る所定変化量以上になったとする(即ち、上述したステップS102の処理において“Yes”と判定されたとする)。この場合、ECU10は、上述したステップS106の処理(即ち、電池Aを優先して冷却する処理)を行う。尚、電池Aの時間当たりの温度変化量が比較的大きくなる場合としては、例えば、電動車両1が登り坂を走行する場合、電動車両1が比較的長い下り坂を走行し、回生電力による電池Aの充電量が比較的大きくなる場合、等が挙げられる。
At time t3 in FIG. 3 , it is assumed that the temperature difference between the temperature of the battery A and the temperature of the battery B becomes equal to or higher than the predetermined value of the process of step S103 described above again. In this case, the
その後、図3の時刻t5において、電池Aの温度が、上述したステップS107の処理の所定温度以下になったとする(即ち、上述したステップS107の処理において“Yes”と判定されたとする)。図3に示すように、時刻t5における電池Aの温度と電池Bの温度との温度差は比較的大きい。この場合ECU10は、上述したステップS107の処理において“Yes”と判定された後、再度図2に示す動作が行われたときに(即ち、次のサイクルで)、上述したステップS103の処理において“Yes”と判定し、上述したステップS104の処理を行う。
After that, at time t5 in FIG. 3 , it is assumed that the temperature of the battery A becomes equal to or lower than the predetermined temperature in the process of step S107 described above (that is, it is determined to be “Yes” in the process of step S107 described above). As shown in FIG. 3 , the temperature difference between the temperature of the battery A and the temperature of the battery B at time t5 is relatively large. In this case, the
その後、図3の時刻t6において、電池Aの温度と電池Bの温度との温度差が、上述したステップS103の処理の所定値未満になったとする。この場合、ECU10は、上述したステップS104の処理を終了して、上述したステップS105の処理を行う。
After that, at time t6 in FIG. 3 , it is assumed that the temperature difference between the temperature of the battery A and the temperature of the battery B becomes less than the predetermined value in the process of step S103 described above. In this case, the
(技術的効果)
本実施形態では、電池Aの温度変化は、電動車両1の走行に比較的大きな影響を受けるのに対して、電池Bの温度変化は、電動車両1の走行に影響を受けにくい。この結果、電池Aの温度と電池Bの温度との温度差が比較的大きくなりやすい。つまり、用途が異なる複数の電池間では、温度差が比較的大きくなりやすい。このため、用途が異なる複数の電池を、共通の冷却装置で冷却する場合、例えば一の電池の冷却が不十分になったり、他の電池が必要以上に冷却されたりする可能性がある。
(Technical effect)
In the present embodiment, the temperature change of the battery A is relatively greatly affected by the running of the electric vehicle 1, whereas the temperature change of the battery B is not easily affected by the running of the electric vehicle 1. As a result, the temperature difference between the temperature of the battery A and the temperature of the battery B tends to be relatively large. That is, the temperature difference tends to be relatively large among a plurality of batteries having different uses. Therefore, when a plurality of batteries having different uses are cooled by a common cooling device, for example, one battery may be insufficiently cooled, or another battery may be cooled more than necessary.
これに対して、本実施形態に係るバッテリ冷却装置100では、電池A及び電池Bの温度差が所定値以上になった場合、ラジエータ21を経由しない流路(即ち、上述した第2の流路)で冷媒が循環される。この結果、バッテリ冷却装置100によれば、電池A及び電池Bの温度差を小さくすることができる(更には、温度差を解消することができる)。バッテリ冷却装置100は、電池A及び電池Bの温度差を小さくすることができる(言い換えれば、電池Aの温度と電池Bの温度とのばらつきを抑制することができる)ので、共通の冷却装置(ここでは、バッテリ冷却装置100)で電池A及び電池Bを適切に冷却することができる。
On the other hand, in the
このように、バッテリ冷却装置100によれば、用途が異なり、且つ、モジュール化された電池A及び電池Bを適切に冷却することができる。加えて、電池Aを冷却するための冷却装置と電池Bを冷却するための冷却装置とが設けられる場合に比べて、バッテリ冷却装置100の構成を簡素化及び省スペース化することができる。
As described above, according to the
<変形例>
(1)上述したステップS104の処理において、ECU10は、冷媒の一の方向(例えば、電池Aから電池Bに向かう方向)への循環と、冷媒の該一の方向とは反対方向(例えば、電池Bから電池Aに向かう方向)への循環とが、適宜切り替わるようにウォータポンプ24を制御してよい。このように構成すれば、電池内に生じる温度差を抑制することができる。
<Modification example>
(1) In the process of step S104 described above, the
(2)上述したステップS104の処理において、ECU10は、電池A及び電池Bの温度差が小さくなるにつれて、バイパス路bを流れる冷媒の流量を減らす一方、ラジエータ21を経由する冷媒の流量を増やすように分流器23を制御してよい。
(2) In the process of step S104 described above, the
以上に説明した実施形態及び変形例から導き出される発明の態様を以下に説明する。 Aspects of the invention derived from the embodiments and modifications described above will be described below.
発明の一態様に係るバッテリ冷却装置は、第1のバッテリと、前記第1のバッテリとは用途が異なる第2のバッテリとがモジュール化されたバッテリモジュールを冷却するバッテリ冷却装置であって、前記第1のバッテリ、前記第2のバッテリ及びラジエータを経由する第1の冷却流路と、前記ラジエータは経由せずに、前記第1のバッテリ及び前記第2のバッテリを経由する第2の冷却流路と、前記第1の冷却流路と前記第2の冷却流路とを切り替え可能な切替手段と、前記第1のバッテリ及び前記第2のバッテリ各々の温度に係る指標に応じて、前記第1の冷却流路と前記第2の冷却流路とを切り替えるように前記切替手段を制御する制御手段と、を備えるというものである。 The battery cooling device according to one aspect of the invention is a battery cooling device for cooling a battery module in which a first battery and a second battery having a different use from the first battery are modularized. A first cooling flow path passing through the first battery, the second battery and the radiator, and a second cooling flow passing through the first battery and the second battery without passing through the radiator. The first, depending on the path, the switching means capable of switching between the first cooling flow path and the second cooling flow path, and the index relating to the temperature of each of the first battery and the second battery. It is provided with a control means for controlling the switching means so as to switch between the cooling flow path 1 and the second cooling flow path.
上述の実施形態においては、「電池A」が「第1のバッテリ」の一例に相当し、「電池B」が「第2のバッテリ」の一例に相当し、「分流器23」が「切替手段」の一例に相当し、「ECU10」が「制御手段」の一例に相当する。尚、「温度に係る指標」は、温度そのものに限らず、例えば、時間当たりの温度変化量、温度差等を含む概念である。
In the above-described embodiment, the "battery A" corresponds to an example of the "first battery", the "battery B" corresponds to the example of the "second battery", and the "
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うバッテリ冷却装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified within the scope of the claims and within the scope not contrary to the gist or idea of the invention that can be read from the entire specification, and the battery cooling device accompanied by such a modification. Is also included in the technical scope of the present invention.
1…電動車両、10…ECU、21…ラジエータ、22…ラジエータファン、23…分流器、24…ウォータポンプ、25…リザーブタンク、100…バッテリ冷却装置、A、B…電池 1 ... electric vehicle, 10 ... ECU, 21 ... radiator, 22 ... radiator fan, 23 ... shunt, 24 ... water pump, 25 ... reserve tank, 100 ... battery cooling device, A, B ... battery
Claims (1)
前記第1のバッテリ、前記第2のバッテリ及びラジエータを経由する第1の冷却流路と、
前記ラジエータは経由せずに、前記第1のバッテリ及び前記第2のバッテリを経由する第2の冷却流路と、
前記第1の冷却流路と前記第2の冷却流路とを切り替え可能な切替手段と、
前記第1のバッテリ及び前記第2のバッテリ各々の温度に係る指標に応じて、前記第1の冷却流路と前記第2の冷却流路とを切り替えるように前記切替手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするバッテリ冷却装置。 A battery cooling device for cooling a battery module in which a first battery and a second battery having a different purpose from the first battery are modularized.
A first cooling flow path via the first battery, the second battery and a radiator, and
A second cooling flow path that passes through the first battery and the second battery without passing through the radiator.
A switching means capable of switching between the first cooling flow path and the second cooling flow path,
A control means for controlling the switching means so as to switch between the first cooling flow path and the second cooling flow path according to an index related to the temperature of each of the first battery and the second battery. ,
A battery cooling device characterized by being provided with.
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