JP2022131904A - Battery temperature control system and battery temperature control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バッテリの温度を制御するバッテリ温度制御システム及びバッテリ温度制御方法に関する。 The present invention relates to a battery temperature control system and a battery temperature control method for controlling battery temperature.
従来、駆動モータを走行駆動源とする車両の走行性能を高めるため、複数のバッテリを備える車両が提案されている。一般に、バッテリは、その温度が低下すると充放電特性が低下することが知られている。そこで、2つのバッテリ間で電力を授受して各バッテリの昇温制御を行う技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a vehicle equipped with a plurality of batteries has been proposed in order to improve the running performance of a vehicle that uses a drive motor as a running drive source. It is generally known that the charge/discharge characteristics of a battery deteriorate as its temperature decreases. Therefore, a technique has been proposed in which power is exchanged between two batteries to control the temperature rise of each battery (see, for example, Patent Document 1).
上述した従来技術では、2つのバッテリの特性(例えば発熱量、抜熱受熱量、熱容量)の違いにより、各バッテリの昇温時において各バッテリ間に温度差が生じ、温度が低いバッテリの充放電特性が低下しているおそれがある。このため、各バッテリが適切な温度に早く達するように、各バッテリの温度を適切に制御することが重要となる。 In the above-described conventional technology, due to the difference in the characteristics of the two batteries (for example, the amount of heat generated, the amount of heat extracted, and the heat capacity), a temperature difference occurs between each battery when the temperature of each battery rises. The characteristics may be degraded. Therefore, it is important to appropriately control the temperature of each battery so that each battery reaches an appropriate temperature quickly.
本発明は、複数のバッテリの温度を適切に制御することを目的とする。 An object of the present invention is to appropriately control temperatures of a plurality of batteries.
本発明の一態様は、内部抵抗の高い第1バッテリ及び内部抵抗の低い第2バッテリを冷却するバッテリ温度制御システムである。このバッテリ温度制御システムは、第1バッテリ及び第2バッテリに冷媒を供給する冷媒供給源と、冷媒供給源と第1バッテリ及び第2バッテリのそれぞれとを並列に接続する並列冷媒路と、冷媒供給源から第1バッテリを介して第2バッテリに接続する直列冷媒路と、冷媒供給源から第1バッテリ及び第2バッテリへの冷媒の供給経路を、並列冷媒路と直列冷媒路との間で選択する供給路選択機構と、を備える。 One aspect of the present invention is a battery temperature control system that cools a first battery with high internal resistance and a second battery with low internal resistance. This battery temperature control system includes: a coolant supply source that supplies coolant to a first battery and a second battery; parallel coolant paths that connect the coolant supply source and the first battery and the second battery in parallel; a series refrigerant path connecting the source to the second battery through the first battery, and a refrigerant supply path from the refrigerant supply source to the first battery and the second battery, between the parallel refrigerant path and the series refrigerant path; and a supply path selection mechanism.
本発明によれば、複数のバッテリの温度を適切に制御することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the temperature of several batteries can be controlled appropriately.
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[バッテリ冷却システムの構成例]
図1は、本実施形態におけるバッテリ温度制御システム1の構成例を示すブロック図である。バッテリ温度制御システム1は、例えば、走行駆動源としての駆動モータ2(電動モータ)を備え、駆動モータ2の駆動力により走行可能な電動車両に備えられる。このような電動車両には、電気自動車(EV)、又はハイブリッド自動車(HEV)などが含まれる。
[Configuration example of battery cooling system]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a battery
図2は、冷媒路20において直列冷媒路が形成された場合における冷媒の流れを太線で模式的に示す図である。図3は、冷媒路20において並列冷媒路が形成された場合における冷媒の流れを太線で模式的に示す図である。なお、直列冷媒路は、ラジエータ8と、第1バッテリ6と、第2バッテリ7とが直列に接続される流路である。また、並列冷媒路は、ラジエータ8と、第1バッテリ6及び第2バッテリ7のそれぞれとが並列に接続される流路である。なお、直列冷媒路及び並列冷媒路の切り替えについては、図1を参照して説明する。
FIG. 2 is a diagram schematically showing the flow of the refrigerant with a thick line when a serial refrigerant passage is formed in the
図1に示すように、バッテリ温度制御システム1は、駆動モータ2と、インバータ3と、コントローラ4と、DC/DCコンバータ5と、第1バッテリ6と、第2バッテリ7と、ラジエータ8と、冷媒路20と、第1バルブ41と、第2バルブ42と、第3バルブ43とを備える。
As shown in FIG. 1, the battery
駆動モータ2は、インバータ3から供給される交流電流により回転駆動し、車両の駆動輪に駆動力を伝達する。また、駆動モータ2は、車両の減速時等に、車両の運動エネルギを電気エネルギとして第1バッテリ6及び第2バッテリ7に回収するよう構成されている。このように駆動モータ2は、駆動モータ兼発電モータとして機能する。
The
インバータ3は、駆動モータ2、第1バッテリ6及び第2バッテリ7に電気的に接続されている。インバータ3は、コントローラ4の制御に基づいて、駆動モータ2が発電する交流電力を直流電力に変換し、第1バッテリ6及び第2バッテリ7のうちの少なくとも1つに供給する。また、インバータ3は、コントローラ4の制御に基づいて、第1バッテリ6及び第2バッテリ7のうちの少なくとも1つから出力される直流電力を交流電力に変換し、駆動モータ2に供給する。
コントローラ4は、例えば、中央演算装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、および、入出力インタフェース(I/Oインタフェース)から構成されるコンピュータである。また、コントローラ4は、各部を制御する。例えば、コントローラ4は、第1バッテリ6及び第2バッテリ7のバッテリ温度に基づいて、第1バルブ41、第2バルブ42及び第3バルブ43を操作して、直列冷媒路及び並列冷媒路を切り替える制御を実行する。
The
DC/DCコンバータ5は、第1バッテリ6及び第2バッテリ7の出力電圧を合わせるために設置される。具体的には、DC/DCコンバータ5は、コントローラ4の制御に基づいて、インバータ3及び第2バッテリ7間でやりとりされる直流電圧を調節して出力する電圧変換を行う。なお、本実施形態では、第2バッテリ7にのみDC/DCコンバータ5を設ける例を示すが、第1バッテリ6にのみDC/DCコンバータを設けるようにしてもよく、第1バッテリ6及び第2バッテリ7の双方にDC/DCコンバータを設けるようにしてもよい。
A DC/
第1バッテリ6は、内部抵抗が高く、容量密度が高いセルを利用したエネルギ特化型の電池パックである。言い換えると、第1バッテリ6は、容量特性が高い電池パックである。
The
第2バッテリ7は、内部抵抗が低く、出力密度が高いセルを利用したパワー特化型の電池パックである。言い換えると、第2バッテリ7は、出力特性が高い電池パックである。なお、ここで示す第1バッテリ6及び第2バッテリ7に関する内部抵抗の高低は、第1バッテリ6及び第2バッテリ7を同一の条件で比較した場合における固有の値を意味するものとする。すなわち、第1バッテリ6及び第2バッテリ7の作動状態(温度やSOC等)に依らず、各バッテリの個体差に応じて決まる特性を意味する。例えば、第1バッテリ6及び第2バッテリ7の内部抵抗は、バッテリの温度やSOC等の作動状態によって変化するため、これらの変化に応じて第1バッテリ6及び第2バッテリ7の内部抵抗の測定上の高低が逆転することも想定される。しかしながら、本明細書において言及される第1バッテリ6及び第2バッテリ7の内部抵抗の高低は、特に除外する場合を除き、この作動状態に応じた高低関係の逆転に依らないものとする。
The
このように、本実施形態では、同一の条件で比較した場合に、内部抵抗に差がある2つの電池パックで構成される例を示す。また、容量特性が高い第1バッテリ6と、出力特性が高い第2バッテリ7とを並列に組み合わせて使用することにより、容量特性が高く、かつ、出力特性が高い電池を備えた車両を実現することができる。
As described above, the present embodiment shows an example configured with two battery packs having different internal resistances when compared under the same conditions. In addition, by using the
また、バッテリによる充放電時に発生する発熱量Wは、バッテリの充放電時の電流値I[A]と、バッテリの内部抵抗値R[Ω]を用いて、次の式1により求めることができる。
W=I2×R …式1
The amount of heat generated by the battery during charging and discharging W can be obtained by the following
W=I 2 ×
このため、充放電時の電流値が同一である場合には、内部抵抗が高い第1バッテリ6は、内部抵抗が低い第2バッテリ7よりも早く昇温することになる。そこで、本実施形態では、第2バッテリ7よりも早く昇温する第1バッテリ6の発熱を利用して第2バッテリ7を昇温させる例を示す。具体的には、第1バッテリ6及び第2バッテリ7を循環する冷媒を利用して、第1バッテリ6の熱により保有熱量が増大した冷媒を第2バッテリ7に供給し、その増大した冷媒の保有熱量を第2バッテリ7の昇温に用いる。
Therefore, when the current values during charging and discharging are the same, the temperature of the
また、第1バッテリ6には、第1バッテリ6に関する温度を検出する温度センサが備えられる。この温度センサにより検出された温度情報は、コントローラ4に出力される。なお、1または複数の温度センサを第1バッテリ6に設置することができる。また、第1バッテリ6における温度センサの設置場所については、実験データ等で適宜設定可能である。また、第2バッテリ7についても同様に、第2バッテリ7に関する温度を検出する1または複数の温度センサが備えられる。
Also, the
ラジエータ8は、車両のフロント部分に取り付けられている冷却器であり、冷媒(例えば冷却水)の熱を車外の空気に放熱するための機器である。また、ラジエータ8は冷媒路20に接続されている。なお、ラジエータ8は、第1バッテリ6及び第2バッテリ7に冷媒を供給する冷媒供給源の一例である。
The
冷媒路20は、第1バッテリ6及び第2バッテリ7を冷却するため、各バッテリの内部、または、各バッテリに近接する位置において冷媒を流通させる冷媒の流路であり、複数の経路21乃至28により構成される。なお、図1では、経路21乃至28において冷媒が流れる方向を矢印で模式的に示す。また、冷媒路20には、コントローラ4の制御に基づいて、冷媒を循環させるポンプ(図示省略)が設けられている。具体的には、ラジエータ8内で冷やされた冷媒がポンプの圧送により冷媒路20を循環することにより、第1バッテリ6及び第2バッテリ7が冷却される。
The
第1バルブ41、第2バルブ42、第3バルブ43は、冷媒路20における冷媒の供給経路を切り替えるバルブである。言い換えると、第1バルブ41、第2バルブ42、第3バルブ43は、冷媒路20における冷媒の流れの方向を切り替えるバルブである。
The
具体的には、第1バルブ41は、経路21、22、23に接続されているバルブである。第1バルブ41は、経路21から経路23への冷媒の流れを止め、経路21から経路22に冷媒が流れるようにする閉状態と、経路21から経路22、23の双方に冷媒が流れるようにする開状態との何れかに操作される。
Specifically, the
また、第2バルブ42は、経路23、24、26に接続されているバルブである。第2バルブ42は、経路24からの冷媒の流れを止め、経路23から経路26に冷媒が流れるようにする閉状態と、経路24から経路26に冷媒が流れるようにする開状態とのいずれかに操作される。
Also, the
また、第3バルブ43は、経路25、27、28に接続されているバルブである。第3バルブ43は、経路25からの冷媒の流れを止め、経路27から経路28に冷媒が流れるようにする閉状態と、経路25、27の双方からの冷媒が経路28に流れるようにする開状態とのいずれかに操作される。
Also, the
図2には、第1バルブ41、第3バルブ43を閉状態とし、第2バルブ42を開状態とした場合における冷媒路20における冷媒の流れを太線で示す。このように、第1バルブ41、第2バルブ42、第3バルブ43を制御することにより、ラジエータ8と、第1バッテリ6と、第2バッテリ7とを直列に接続する直列冷媒路が形成される。具体的には、経路21、22、24、26、27、28の順に冷媒が流れるように直列冷媒路が形成される。また、この直列冷媒路は、ラジエータ8を上流側と想定した場合に、第1バッテリ6が第2バッテリ7よりも上流に位置するように形成される。すなわち、ラジエータ8からの冷媒が、経路21、22を経由して、発熱量の多い第1バッテリ6に供給される。第1バッテリ6に供給された冷媒には、第1バッテリ6において生じた熱量が与えられる。そして、第1バッテリ6の熱により保有熱量が増大した冷媒が、経路24、26を経由して、第2バッテリ7に供給される。このように、直列冷媒路が形成されることにより、第1バッテリ6の熱により増大した冷媒の保有熱量が、第2バッテリ7の昇温に用いられることとなる。
In FIG. 2, thick lines indicate the flow of the refrigerant in the
図3には、第1バルブ41、第3バルブ43を開状態とし、第2バルブ42を閉状態とした場合における冷媒路20における冷媒の流れを太線で示す。このように、第1バルブ41、第2バルブ42、第3バルブ43を制御することにより、ラジエータ8と、第1バッテリ6及び第2バッテリ7のそれぞれとを並列に接続する並列冷媒路が形成される。具体的には、第1バッテリ6を冷却するための流路と、第2バッテリ7を冷却するための流路との2つの流路により並列冷媒路が形成される。第1バッテリ6を冷却するための流路は、経路21、22、25、28の順に冷媒が流れるように構成される。また、第2バッテリ7を冷却するための流路は、経路21、23、26、27、28の順に冷媒が流れるように構成される。
In FIG. 3, thick lines indicate the flow of the refrigerant in the
このように、第1バルブ41、第2バルブ42、第3バルブ43は、並列冷媒路と直列冷媒路との間で選択する供給路選択機構として機能する。また、図1乃至図3に示す構成例では、並列冷媒路及び直列冷媒路のうちの少なくとも一部の経路(経路21、22、26、27、28)が共通して使用される。なお、並列冷媒路及び直列冷媒路の切替方法については、図4を参照して説明する。
Thus, the
[バッテリ温度制御システムの動作例]
図4は、バッテリ温度制御システム1によるバッテリ温度制御処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、この処理手順は、記憶部(図示省略)に記憶されているプログラムに基づいて実行される。また、この処理手順は、所定の演算周期で繰り返し実行される。
[Operation example of battery temperature control system]
FIG. 4 is a flowchart showing an example of a procedure of battery temperature control processing by the battery
ステップS201において、コントローラ4は、第1バッテリ6及び第2バッテリ7のそれぞれの温度を取得する。すなわち、コントローラ4は、第1バッテリ6に取り付けられた温度センサにより検出された温度T1と、第2バッテリ7に取り付けられた温度センサにより検出された温度T2とを取得する。
In step S<b>201 , the
ステップS202において、コントローラ4は、温度T1、T2のうちの少なくとも一方が目標昇温温度よりも低いか否かを判定する。なお、目標昇温温度は、バッテリ温度の低下によるバッテリの充放電特性の低下を防止するために設定される温度である。すなわち、第1バッテリ6及び第2バッテリ7の双方のバッテリ温度を目標昇温温度以上とすることにより、第1バッテリ6及び第2バッテリ7の双方の充放電特性を維持することができる。目標昇温温度については、実験データ等で適宜設定可能である。また、本実施形態では、第1バッテリ6及び第2バッテリ7の目標昇温温度を同じ値とする例を示すが、第1バッテリ6及び第2バッテリ7の目標昇温温度として異なる値を設定するようにしてもよい。この場合には、第2バッテリ7の目標昇温温度として、第1バッテリ6よりも低い値を設定することが好ましい。
In step S202, the
ステップS202において、温度T1、T2のうちの少なくとも一方が目標昇温温度よりも低いと判定された場合には、ステップS203に進む。一方、温度T1、T2の双方が目標昇温温度以上であると判定された場合には、ステップS204に進む。 If it is determined in step S202 that at least one of the temperatures T1 and T2 is lower than the target elevated temperature, the process proceeds to step S203. On the other hand, when it is determined that both the temperatures T1 and T2 are equal to or higher than the target heating temperature, the process proceeds to step S204.
ステップS203において、コントローラ4は、冷媒路20において直列冷媒路が形成されるように、第1バルブ41、第2バルブ42、第3バルブ43を操作する制御を実行する。具体的には、コントローラ4は、第1バルブ41、第3バルブ43を閉状態とし、第2バルブ42を開状態とする制御を実行する。このように各バルブが制御された場合には、図2において太線で示すように、ラジエータ8、第1バッテリ6、第2バッテリ7が直列に接続される直列冷媒路が形成される。
In step S<b>203 , the
このように、冷媒路20において直列冷媒路が形成された場合には、コントローラ4は、第1バッテリ6の熱により保有熱量が増大した冷媒が第2バッテリ7に適切に供給されるように、冷媒の流量を調整する。
In this way, when a serial refrigerant path is formed in the
このように、冷媒路20において直列冷媒路が形成された場合には、発熱量の多い第1バッテリ6に先に冷媒が供給され、その冷媒に熱量が与えられる。そして、第1バッテリ6の熱により保有熱量が増大した冷媒が第2バッテリ7に供給され、その増大した冷媒の保有熱量が第2バッテリ7の昇温に用いられることとなる。このため、第1バッテリ6と第2バッテリ7の温度差の広がりを抑制しつつ、第2バッテリ7の昇温速度を高めて、システム全体の昇温プロセスをより迅速化することができる。特に、第1バッテリ6及び第2バッテリ7の何れか一方が目標昇温温度に達していないシーンにおいて直列冷媒路が選択されることで、第1バッテリ6及び第2バッテリ7の昇温が迅速化される。
In this manner, when a serial refrigerant path is formed in the
ステップS204において、コントローラ4は、冷媒路20において並列冷媒路が形成されるように、第1バルブ41、第2バルブ42、第3バルブ43を操作する制御を実行する。具体的には、コントローラ4は、第1バルブ41、第3バルブ43を開状態とし、第2バルブ42を閉状態とする制御を実行する。このように各バルブが制御された場合には、図3において太線で示すように、ラジエータ8と、第1バッテリ6及び第2バッテリ7のそれぞれとが並列に接続される並列冷媒路が形成される。
In step S<b>204 , the
このように、冷媒路20において並列冷媒路が形成された場合には、コントローラ4は、ラジエータ8からの冷媒が第1バッテリ6及び第2バッテリ7の双方に適切に供給されるように、冷媒の流量を調整する。
Thus, when parallel refrigerant paths are formed in the
このように、冷媒路20において並列冷媒路が形成された場合には、ラジエータ8からの冷媒が第1バッテリ6及び第2バッテリ7の双方に並列的に供給されるため、第1バッテリ6及び第2バッテリ7を適切に冷却することができる。特に、第1バッテリ6及び第2バッテリ7の双方の昇温が完了するシーンにおいて並列冷媒路が選択されることで、双方のバッテリにラジエータ8から冷媒が直接供給されるようになる。このため、昇温プロセスの後に行われる冷却プロセスも迅速化することができる。
Thus, when parallel refrigerant paths are formed in the
このように、図4に示すバッテリ温度制御方法では、第1バッテリ6及び第2バッテリ7にラジエータ8から冷媒を供給することで、第1バッテリ6及び第2バッテリ7の温度制御を行う。また、コントローラ4は、第2バッテリ7の温度が目標昇温温度未満の場合に、冷媒を第1バッテリ6を経由させて第2バッテリ7に供給し、第2バッテリ7の温度が目標昇温温度以上の場合に、冷媒を第1バッテリ6及び第2バッテリ7に並列に供給する。
As described above, in the battery temperature control method shown in FIG. 4 , temperature control of the
[冷媒路の変形例]
図5、図6は、本実施形態におけるバッテリ温度制御システム10の構成例を示すブロック図である。バッテリ温度制御システム10は、図1に示す冷媒路20の一部を変形した例である。具体的には、冷媒路20の代わりに冷媒路50を設け、第1バルブ41、第2バルブ42、第3バルブ43の代わりに、第1バルブ71、第2バルブ72、第3バルブ73、第4バルブ74を設けた点が、図1に示すバッテリ温度制御システム1とは異なる。このため、以下では、バッテリ温度制御システム1と異なる部分を中心に説明し、図1に対応する部分については、図1と同一の符号を付して説明の一部を省略する。
[Modified Example of Refrigerant Path]
5 and 6 are block diagrams showing configuration examples of the battery
図5には、第1バルブ71、第2バルブ72、第3バルブ73、第4バルブ74を操作して、冷媒路50において直列冷媒路が形成された場合における冷媒の流れを太線で模式的に示す。具体的には、太線で示すように、経路51、52、56、57、59、60により直列冷媒路が形成される。
In FIG. 5, the flow of the refrigerant when the
図6には、第1バルブ71、第2バルブ72、第3バルブ73、第4バルブ74を操作して、冷媒路50において並列冷媒路が形成された場合における冷媒の流れを太線で模式的に示す。具体的には、太線で示すように、第1バッテリ6を冷却するための流路と、第2バッテリ7を冷却するための流路との2つの流路により並列冷媒路が形成される。第1バッテリ6を冷却するための流路は、経路51、53、54、58、60により構成される。また、第2バッテリ7を冷却するための流路は、経路51、53、55、57、59、60により構成される。
In FIG. 6, the flow of the refrigerant when the parallel refrigerant passage is formed in the
図2、図3、図5、図6に示すように、各種の冷媒路を用いて、直列冷媒路及び並列冷媒路を形成することができる。なお、冷媒路20、50は、直列冷媒路及び並列冷媒路を形成することができる冷媒路の一例であり、他の冷媒路を用いるようにしてもよい。なお、図1乃至図3、図5、図6に示す構成例では、並列冷媒路及び直列冷媒路のうちの少なくとも一部の経路が共通する例を示すが、並列冷媒路及び直列冷媒路の全てを専用の経路とし、経路を共通としない構成としてもよい。
As shown in FIGS. 2, 3, 5 and 6, various refrigerant paths can be used to form serial and parallel refrigerant paths. The
なお、本実施形態では、2つのバッテリ(第1バッテリ6、第2バッテリ7)を備えるバッテリ温度制御システム1を例にして説明したが、3以上のバッテリを備えるバッテリ温度制御システムについても本実施形態を適用可能である。例えば、内部抵抗が一番大きい第1バッテリと、内部抵抗が2番目に大きい第2バッテリと、内部抵抗が一番小さい第3バッテリとを備えるバッテリ温度制御システムを想定する。このバッテリ温度制御システムでは、第1乃至第3バッテリの各バッテリ温度のうちの少なくとも1つが目標昇温温度よりも低い場合には、直列冷媒路を形成する。この直列冷媒路では、第1バッテリが上流に位置し、第2バッテリが中流に位置し、第3バッテリが下流に位置するように冷媒路が形成される。一方、第1乃至第3バッテリの各バッテリ温度の全てが目標昇温温度以上である場合には、並列冷媒路を形成する。
In this embodiment, the battery
より一般化すると、例えば、i個(ただし、i≧3)のバッテリを備えるバッテリ温度制御システムを想定する。このバッテリ温度制御システムにおいて、i個のバッテリのうちで内部抵抗が最大のバッテリを含むk個(ただし、i≧k≧1)のバッテリを第1バッテリ群とし、i個のバッテリのうちで内部抵抗が最小のバッテリを含むj個(ただし、j≧1、かつ、j=i-k)のバッテリを第2バッテリ群とする。また、第1バッテリ群に含まれる各バッテリの内部抵抗は、第2バッテリ群に含まれる各バッテリの内部抵抗よりも大きいものとする。また、このバッテリ温度制御システムでは、第1バッテリ群及び第2バッテリ群のそれぞれに含まれる各バッテリにラジエータから冷媒を供給することで、各バッテリの温度制御を行うものとする。また、このバッテリ温度制御システムは、ラジエータと第1バッテリ群及び第2バッテリ群のそれぞれとを並列に接続する並列冷媒路と、ラジエータから第1バッテリ群を介して第2バッテリ群に接続する直列冷媒路とを備えるものとする。また、このバッテリ温度制御システムは、ラジエータから第1バッテリ群及び第2バッテリ群への冷媒の供給経路を、並列冷媒路と直列冷媒路との間で選択する1または複数のバルブを備えるものとする。このバッテリ温度制御システムにおいて、コントローラは、第2バッテリ群に含まれる内部抵抗が最小のバッテリの温度が目標昇温温度未満の場合には、冷媒を第1バッテリ群を経由させて第2バッテリ群に供給するように制御する。一方、コントローラは、第2バッテリ群に含まれる内部抵抗が最小のバッテリの温度が目標昇温温度以上の場合には、冷媒を第1バッテリ群及び第2バッテリ群に並列に供給するように制御する。 More generalized, for example, assume a battery temperature control system with i (where i≧3) batteries. In this battery temperature control system, k (where i≧k≧1) batteries including the battery with the highest internal resistance among the i batteries are defined as a first battery group, and among the i batteries, the internal resistance A second battery group is made up of j (where j≧1 and j=ik) batteries including the battery with the lowest resistance. It is also assumed that the internal resistance of each battery included in the first battery group is greater than the internal resistance of each battery included in the second battery group. Further, in this battery temperature control system, the temperature of each battery is controlled by supplying refrigerant from the radiator to each battery included in each of the first battery group and the second battery group. In addition, the battery temperature control system includes a parallel refrigerant path that connects the radiator and the first battery group and the second battery group in parallel, and a series refrigerant path that connects the radiator to the second battery group via the first battery group. and a refrigerant path. In addition, the battery temperature control system includes one or more valves for selecting a refrigerant supply route from the radiator to the first battery group and the second battery group between the parallel refrigerant passage and the serial refrigerant passage. do. In this battery temperature control system, when the temperature of the battery with the smallest internal resistance included in the second battery group is lower than the target temperature rise, the controller directs the refrigerant through the first battery group to the second battery group. control to supply to On the other hand, when the temperature of the battery with the lowest internal resistance included in the second battery group is equal to or higher than the target temperature rise, the controller controls to supply the refrigerant in parallel to the first battery group and the second battery group. do.
ここで、EV(Electric Vehicle)の寒冷地利用のため、PTCヒータによるバッテリ昇温機能搭載が進んでいる。しかし、PTCヒータを使用することにより、バッテリの電費が悪化するおそれがある。そこで、本実施形態では、冷媒の循環を活用して、内部抵抗の高いバッテリの発熱を内部抵抗の低いバッテリの昇温に利用することにより、PTCヒータの使用を低減させることができる。例えば、複数のバッテリの個体差に応じて決まる特性(例えば、発熱量・抜熱受熱量、熱容量)の違いにより、複数のバッテリの昇温時において温度上昇に差が生じる。そこで、各バッテリの昇温時には、並列冷媒路を直列冷媒路に切り替え、各バッテリの温度差を利用して、内部抵抗の高いバッテリの発熱を、内部抵抗の低いバッテリの昇温に利用するようにする。これにより、内部抵抗の低いバッテリでも速やかに昇温させることができる。すなわち、複数のバッテリの温度を適切に制御することができる。また、冷媒の循環を利用することができるため、既存部品を活用することができ、追加部品のコストアップを抑えることができる。 In order to use EVs (Electric Vehicles) in cold climates, the installation of a battery temperature raising function using a PTC heater is progressing. However, the use of PTC heaters may worsen battery power consumption. Therefore, in the present embodiment, the use of the PTC heater can be reduced by using the heat generated by the battery with high internal resistance to raise the temperature of the battery with low internal resistance by utilizing the circulation of the coolant. For example, due to differences in characteristics (for example, heat generation amount, heat extraction heat reception amount, and heat capacity) determined according to individual differences among the plurality of batteries, a difference in temperature rise occurs when the temperatures of the plurality of batteries rise. Therefore, when the temperature of each battery rises, the parallel refrigerant passage is switched to the serial refrigerant passage, and the temperature difference of each battery is used to use the heat generated by the battery with high internal resistance to raise the temperature of the battery with low internal resistance. to As a result, even a battery with low internal resistance can be quickly heated. That is, it is possible to appropriately control the temperatures of a plurality of batteries. In addition, since circulation of the refrigerant can be used, existing parts can be utilized, and an increase in cost of additional parts can be suppressed.
[本実施形態の構成及び効果]
本実施形態に係るバッテリ温度制御システム1は、内部抵抗の高い第1バッテリ6及び内部抵抗の低い第2バッテリ7を冷却するバッテリ温度制御システムである。バッテリ温度制御システム1は、第1バッテリ6及び第2バッテリ7に冷媒を供給するラジエータ8(冷媒供給源の一例)と、ラジエータ8と第1バッテリ6及び第2バッテリ7のそれぞれとを並列に接続する並列冷媒路(図3に示す太線の経路21、22、23、25、26、27、28により形成される並列冷媒路)と、ラジエータ8から第1バッテリ6を介して第2バッテリ7に接続する直列冷媒路(図2に示す太線の経路21、22、24、26、27、28により形成される直列冷媒路)と、ラジエータ8から第1バッテリ6及び第2バッテリ7への冷媒の供給経路を、並列冷媒路と直列冷媒路との間で選択する供給路選択機構(第1バルブ41、第2バルブ42及び第3バルブ43)と、を備える。
[Configuration and effects of the present embodiment]
A battery
このようなバッテリ温度制御システム1によれば、直列冷媒路選択時は、発熱量の多い第1バッテリ6に先に冷媒が供給されて当該冷媒に熱量が与えられる。そして、第1バッテリ6の熱により保有熱量が増大した冷媒が第2バッテリ7に供給され、その増大した冷媒の保有熱量が第2バッテリ7の昇温に用いられることとなる。このため、第1バッテリ6と第2バッテリ7の温度差の広がりを抑制しつつ、第2バッテリ7の昇温速度を高めて、システム全体の昇温プロセスをより迅速化することができる。また、並列冷媒路選択時は、ラジエータ8からの冷媒が第1バッテリ6及び第2バッテリ7の双方に並列的に供給されるため、第1バッテリ6及び第2バッテリ7を適切に冷却することができる。
According to the battery
また、本実施形態に係るバッテリ温度制御システム1では、第1バッテリ6及び第2バッテリ7のうちの少なくとも1つのバッテリ温度に基づいて供給路選択機構を操作するコントローラ4(制御装置の一例)をさらに備える。また、コントローラ4は、バッテリ温度が目標昇温温度よりも低い場合に、供給経路として直列冷媒路が選択されるように供給路選択機構を操作する。
Further, in the battery
このようなバッテリ温度制御システム1によれば、第1バッテリ6及び第2バッテリ7の何れか一方が目標昇温温度に達していないシーンにおいては直列冷媒路が選択されることで、第1バッテリ6及び第2バッテリ7の昇温が迅速化される。
According to the battery
また、本実施形態に係るバッテリ温度制御システム1では、コントローラ4は、第1バッテリ6及び第2バッテリ7の双方のバッテリ温度が目標昇温温度に到達すると、供給経路として並列冷媒路が選択されるように供給路選択機構を操作する。
Further, in the battery
このようなバッテリ温度制御システム1によれば、第1バッテリ6及び第2バッテリ7の双方の昇温が完了するシーンにおいては並列冷媒路が選択されることで、双方のバッテリに冷媒供給源から冷媒が直接供給されるようになる。このため、昇温プロセスの後に行われる冷却プロセスも迅速化することができる。
According to the battery
また、本実施形態に係るバッテリ温度制御方法は、内部抵抗の高い第1バッテリ6及び内部抵抗の低い第2バッテリ7にラジエータ8(冷媒供給源の一例)から冷媒を供給することで、第1バッテリ6及び第2バッテリ7の温度制御を行うバッテリ温度制御方法である。このバッテリ温度制御方法では、ステップS202において、第2バッテリ7の温度が目標昇温温度未満の場合(または、第1バッテリ6及び第2バッテリ7のうちの少なくとも一方の温度が目標昇温温度未満の場合)に、ステップS203において、冷媒を第1バッテリ6を経由させて第2バッテリ7に供給する。また、ステップS202において、第2バッテリ7の温度が目標昇温温度以上の場合(または、第1バッテリ6及び第2バッテリ7の双方の温度が目標昇温温度以上の場合)に、ステップS204において、冷媒を第1バッテリ6及び第2バッテリ7に並列に供給する。
Further, in the battery temperature control method according to the present embodiment, the coolant is supplied from the radiator 8 (an example of a coolant supply source) to the
このようなバッテリ温度制御方法によれば、冷媒を第1バッテリ6を経由させて第2バッテリ7に供給する場合には、発熱量の多い第1バッテリ6に先に冷媒が供給されて当該冷媒に熱量が与えられる。そして、第1バッテリ6の熱により保有熱量が増大した冷媒が第2バッテリ7に供給され、その増大した冷媒の保有熱量が第2バッテリ7の昇温に用いられることとなる。このため、第1バッテリ6と第2バッテリ7の温度差の広がりを抑制しつつ、第2バッテリ7の昇温速度を高めて、システム全体の昇温プロセスをより迅速化することができる。また、冷媒を第1バッテリ6及び第2バッテリ7に並列に供給する場合には、ラジエータ8からの冷媒が第1バッテリ6及び第2バッテリ7の双方に並列的に供給されるため、第1バッテリ6及び第2バッテリ7を適切に冷却することができる。
According to this battery temperature control method, when the refrigerant is supplied to the
なお、本実施形態で示した各処理は、各処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムに基づいて実行されるものである。このため、本実施形態は、それらの各処理を実行する機能を実現するプログラム、そのプログラムを記憶する記録媒体の実施形態としても把握することができる。例えば、車両に新機能を追加するためのアップデート作業により、そのプログラムを車両の記憶装置に記憶させることができる。これにより、そのアップデートされた車両に本実施形態で示した各処理を実施させることが可能となる。なお、そのアップデートは、例えば、車両の定期点検時等に行うことができる。また、ワイヤレス通信によりそのプログラムをアップデートするようにしてもよい。 Each process shown in this embodiment is executed based on a program for causing a computer to execute each processing procedure. Therefore, the present embodiment can also be understood as an embodiment of a program that realizes the function of executing each process and a recording medium that stores the program. For example, an update operation to add new functionality to the vehicle may cause the program to be stored in the vehicle's memory. As a result, it is possible to cause the updated vehicle to perform each process shown in the present embodiment. Note that the update can be performed, for example, at the time of periodic inspection of the vehicle. Alternatively, the program may be updated by wireless communication.
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments merely show a part of application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is not limited to the specific configurations of the above embodiments. do not have.
1、10 バッテリ温度制御システム 、2 駆動モータ 、3 インバータ 、4 コントローラ 、5 DC/DCコンバータ 、6 第1バッテリ6 第2バッテリ7 ラジエータ 、20、50 冷媒路 、21~28、51~60 経路 、41、71 第1バルブ 、42、72 第2バルブ 、43、73 第3バルブ 、74 第4バルブ
1, 10 battery temperature control system, 2 drive motor, 3 inverter, 4 controller, 5 DC/DC converter, 6
Claims (4)
前記第1バッテリ及び前記第2バッテリに冷媒を供給する冷媒供給源と、
前記冷媒供給源と前記第1バッテリ及び前記第2バッテリのそれぞれとを並列に接続する並列冷媒路と、
前記冷媒供給源から前記第1バッテリを介して前記第2バッテリに接続する直列冷媒路と、
前記冷媒供給源から前記第1バッテリ及び前記第2バッテリへの冷媒の供給経路を、前記並列冷媒路と前記直列冷媒路との間で選択する供給路選択機構と、を備える、
バッテリ温度制御システム。 A battery temperature control system for cooling a first battery with high internal resistance and a second battery with low internal resistance,
a coolant supply source that supplies coolant to the first battery and the second battery;
a parallel refrigerant path that connects the refrigerant supply source and each of the first battery and the second battery in parallel;
a serial refrigerant path connecting from the refrigerant supply source to the second battery through the first battery;
a supply channel selection mechanism that selects a coolant supply channel from the coolant supply source to the first battery and the second battery, between the parallel coolant channel and the serial coolant channel;
Battery temperature control system.
前記第1バッテリ及び前記第2バッテリのうちの少なくとも1つのバッテリ温度に基づいて前記供給路選択機構を操作する制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、
前記バッテリ温度が目標昇温温度よりも低い場合に、前記供給経路として前記直列冷媒路が選択されるように前記供給路選択機構を操作する、
バッテリ温度制御システム。 The battery temperature control system of claim 1, comprising:
further comprising a controller that operates the supply path selection mechanism based on battery temperature of at least one of the first battery and the second battery;
The control device is
operating the supply path selection mechanism so that the serial refrigerant path is selected as the supply path when the battery temperature is lower than the target temperature rise;
Battery temperature control system.
前記制御装置は、
前記第1バッテリ及び前記第2バッテリの双方のバッテリ温度が前記目標昇温温度に到達すると、前記供給経路として前記並列冷媒路が選択されるように前記供給路選択機構を操作する、
バッテリ温度制御システム。 A battery temperature control system according to claim 2,
The control device is
operating the supply path selection mechanism so that the parallel refrigerant path is selected as the supply path when the battery temperatures of both the first battery and the second battery reach the target temperature rise;
Battery temperature control system.
前記第2バッテリの温度が目標昇温温度未満の場合に、前記冷媒を前記第1バッテリを経由させて前記第2バッテリに供給し、
前記第2バッテリの温度が前記目標昇温温度以上の場合に、前記冷媒を前記第1バッテリ及び前記第2バッテリに並列に供給する、
バッテリ温度制御方法。 A battery temperature control method for controlling the temperatures of the first battery and the second battery by supplying coolant from a coolant supply source to a first battery having a high internal resistance and a second battery having a low internal resistance,
supplying the refrigerant to the second battery through the first battery when the temperature of the second battery is less than the target temperature rise temperature;
supplying the refrigerant in parallel to the first battery and the second battery when the temperature of the second battery is equal to or higher than the target temperature rise;
Battery temperature control method.
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