JP2023128259A - Heating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に設けられる加熱装置の技術分野に関する。 The present invention relates to the technical field of heating devices installed in vehicles.
特許文献1に記載されているように、車両においては、電子部品が実装された回路部と、蓄電素子との間に、回路部から生じるノイズや、外部からのノイズを遮蔽するシールド部が設けられたものが提案されている。
As described in
ところで、近年では、エネルギーの効率化が希求されている。しかしながら、上記の車両では、シールド部によってノイズを遮断するのみであり、エネルギーの効率化が図られているとは言えない。 Incidentally, in recent years, there has been a desire for greater energy efficiency. However, in the above-described vehicle, the shield portion only blocks noise, and it cannot be said that energy efficiency is achieved.
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、エネルギー効率を向上することを目的とする。 The present invention was made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to improve energy efficiency.
本発明の一実施の形態に係る加熱装置は、充電プラグが装着される充電口とバッテリを充電する充電器とを接続する送電ケーブルを覆うシールド部材と、シールド部材とボディアースとの間に接続されるスイッチと、を備える。 A heating device according to an embodiment of the present invention includes a shield member that covers a power transmission cable that connects a charging port to which a charging plug is attached and a charger that charges a battery, and a connection between the shield member and body ground. and a switch.
本発明によれば、エネルギー効率を向上することができる。 According to the present invention, energy efficiency can be improved.
<1.車両の概要構成>
図1は、実施形態としての車両1の構成概要を示した図である。なお、図1では、車両1の構成のうち主に本発明に係る要部の構成のみを抽出して示している。
<1. General configuration of vehicle>
FIG. 1 is a diagram showing an outline of the configuration of a
本実施形態の車両1は、外部からの充電が可能なプラグイン電気自動車またはプラグインハイブリッド自動車である。車両1は、図1に示すように、モータ2、駆動用バッテリ3、インバータ4、充電口5、充電器6、送電ケーブル7、ヒータ8、補機バッテリ9を備える。また、車両1は、後述する加熱装置10(図3参照)を備える。
The
モータ2は、車両1を走行させる動力源であり、例えば、三相交流モータである。モータ2は、駆動用バッテリ3からインバータ4を介して供給される電力によって駆動力を発生させ、その駆動力を駆動輪に伝達することで車両1を走行させる。なお、車両1がプラグインハイブリッド自動車である場合、動力源としてエンジンも備えることとなる。
The
また、モータ2は、回生運転を行うことによって電気(電力)を生成する。モータ2の回生運転によって生成された電気は、インバータ4を介して駆動用バッテリ3に供給される。
Further, the
駆動用バッテリ3は、いわゆる高電圧バッテリであり、モータ2に供給するための電気を蓄電可能である。
The driving
インバータ4は、駆動用バッテリ3から供給される直流電流を三相の交流電流に変換してモータ2に供給する。また、モータ2が回生運転を行う場合、インバータ4は、モータ2から供給される交流電流を直流電流に変換して駆動用バッテリ3に供給する。
The
充電口5は、充電プラグが装着可能なように車両1に設けられている。充電プラグは、外部の充電装置に接続されている。充電装置は、例えば商業施設、駐車場などに設置される充電スタンドであり、充電プラグを介して交流電流を車両1に供給する。
The
充電器6は、送電ケーブル7を介して充電口5に接続されるとともに、所定の送電ケーブルを介して駆動用バッテリ3に接続されている。充電器6は、例えばAD/DCコンバータを含んで構成されおり、複数の電子部品が実装されている。充電器6は、外部装置から充電口5を介して供給される交流電流を直流電流に変換し、変換した直流電流を駆動用バッテリ3に供給することで駆動用バッテリ3を充電する。
The
したがって、駆動用バッテリ3は、モータ2による回生運転、および、外部装置からの電気供給によって充電が可能である。
Therefore, the
ヒータ8は、駆動用バッテリ3の近傍に設けられており、補機バッテリ9から供給される電力によって発熱して駆動用バッテリ3を加熱する。ヒータ8によって加熱された駆動用バッテリ3は昇温する。
The
<2.駆動用バッテリ3、ヒータ8およびシールド部材11の配置例>
図2は、駆動用バッテリ3、ヒータ8およびシールド部材11の配置例を示した図である。図2に示すように、駆動用バッテリ3は、車両1の後方に設けられたトランクルームの下部、または、後部座席の下方に搭載されている。また、充電器6は、駆動用バッテリ3と同一のケース内に設けられている。なお、充電器6は、駆動用バッテリ3と同一のケース内に設けられていなくてもよい。
<2. Example of arrangement of
FIG. 2 is a diagram showing an example of the arrangement of the
駆動用バッテリ3の下方には、ヒータ8が設けられている。すなわち、駆動用バッテリ3は、ヒータ8の上に搭載されている。
A
送電ケーブル7は、充電口5と充電器6とを接続する。具体的に、送電ケーブル7は、充電器6から例えば駆動用バッテリ3の上方を長手方向(車両1の幅方向)に沿うようにして配設されている。
ここで、充電器6では、交流電流を直流電流に変換する際に様々な電子部品からノイズが発生することがある。また、電子部品で発生したノイズは、伝導ノイズとして送電ケーブル7に伝達されることがある。これにより、送電ケーブル7から外部に向けてノイズが発生することになる。
Here, in the
そのため、送電ケーブル7には、シールド部材11が巻かれている。換言すると、シールド部材11は、送電ケーブル7を覆うように設けられている。
Therefore, a
シールド部材11は、例えば導電性を有する金属材でなり、送電ケーブル7から発生するノイズ、および、外部からのノイズを遮蔽するとともに、詳しくは後述するように、これらのノイズから生成される熱によって駆動用バッテリ3を加熱する。なお、シールド部材11は、電気抵抗が銅やアルミニウムよりも大きい鉄が好適であるが、銅やアルミニウム等であってもよい。また、シールド部材11は、導電性を有する部材であれば金属材でなくてもよい。
The
シールド部材11は、送電ケーブル7と同様に、駆動用バッテリ3の上方を駆動用バッテリ3の長手方向に添うようにして配置されている。したがって、駆動用バッテリ3は、ヒータ8とシールド部材11に挟まれるようにして搭載されており、ヒータ8は駆動用バッテリ3を挟んでシールド部材11とは反対側に配置されることになる。
Like the
<3.加熱装置10の構成>
図3は、加熱装置10の構成を説明する図である。加熱装置10は、ヒータ8、シールド部材11、リレー13、温度センサ14、制御部15を備え、充電時における駆動用バッテリ3を加熱する。
<3. Configuration of
FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of the
駆動用バッテリ3は、モータ2または外部装置から供給される電気による化学反応によって充電される。そして、駆動用バッテリ3は、低温時において、充電の化学反応が遅くなるため、充電効率が低下して充電時間が長くなってしまう。
The driving
そこで、加熱装置10は、充電時に駆動用バッテリ3が低温である場合に加熱することで、駆動用バッテリ3の充電時間が長くなってしまうことを抑制する。
Therefore, the
シールド部材11は、複数のリレー13を介してボディアース16に接続されている。リレー13は、シールド部材11とボディアース16との間を接続する。リレー13は、本実施形態において2つ設けられているが、その数は問わない。すなわち、リレー13は、1つであってもよく、また、3つ以上であってもよい。
リレー13は、例えばシールド部材11の両端近傍にそれぞれ接続されている。なお、2つのリレー13を区別して説明する場合、第1リレー13a、第2リレー13bと表記する。
The
リレー13は、制御部15の制御に基づいて、シールド部材11とボディアース16とを接続するオン(クローズ)、および、シールド部材11とボディアース16とを切断するオフ(オープン)を切替可能である。
The
加熱装置10では、送電ケーブル7で発生する磁界によるシールド部材11を貫く磁束密度の変化によりシールド部材11上に渦電流が発生する。そして、リレー13がオンである場合、シールド部材11上に発生した渦電流は、ボディアース16へ流れる。このとき、シールド部材11は、発生した渦電流がボディアース16へ流れることにより発熱する。
一方、リレー13がオフである場合、シールド部材11上に発生した渦電流は、ボディアース16へ流れることがない。したがって、シールド部材11は、リレー13がオフである場合には発熱しにくい。
In the
On the other hand, when the
また、例えば第1リレー13aがオンであり第2リレー13bがオフであるときのように、一方のリレー13がオンであり他方のリレー13がオフである場合、2つのリレー13がオンである場合よりも、シールド部材11でのインピーダンス(抵抗)が大きくなる。また、一方のリレー13がオンであり他方のリレー13がオフである場合、2つのリレー13がオフである場合よりも、シールド部材11のインピーダンスが小さい。
Furthermore, when one
そのため、加熱装置10では、オンであるリレー13が多いほど、シールド部材11でのインピーダンスが減少してシールド部材11からボディアース16へ流れる電流が多くなる(電流値が大きくなる)。したがって、加熱装置10では、オンであるリレー13が多いほど、ノイズの低減効果が増加するとともに、シールド部材11の発熱量も増加する。
Therefore, in the
駆動用バッテリ3は、複数のセル12が設けられている。複数のセル12は、ヒータ8およびシールド部材11の長手方向に沿って配置されている。また、複数のセル12は、ヒータ8とシールド部材11との間に積層されている。なお、以下では、最もヒータ8側のセル12をヒータ側セル12a、最もシールド部材11側のセル12をシールド側セル12bと表記することがある。
The driving
各セル12には、温度センサ14が取り付けられている。温度センサ14は、各セル12の温度をそれぞれ測定し、測定結果を制御部15に出力する。
A
制御部15は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory)を含むプロセッサである。制御部15は、ROMまたは不図示の記憶部に記憶されたプログラムをRAM上に展開して実行することにより、加熱装置10全体を制御する。
The
制御部15は、ヒータ8、リレー13、温度センサ14と接続されている。制御部15は、温度センサ14から入力される各セル12の温度に基づいて、ヒータ8のオンオフ制御、および、リレー13のオンオフ制御を行うことで、駆動用バッテリ3(セル12)を好適に加熱する。
<4.加熱処理の流れ>
図4は、加熱処理の流れを示すフローチャートである。図4に示す加熱処理は、駆動用バッテリ3が充電されるときに実行される。
<4. Heat treatment flow>
FIG. 4 is a flowchart showing the flow of the heat treatment. The heat treatment shown in FIG. 4 is performed when the driving
図4に示す加熱処理が開始されると、ステップS1で制御部15は、温度センサ14から入力される各セル12の温度のうちの最高温度(温度が最も高いセル12の温度:以下、全セル最高温度と表記する)が、予め設定された閾値温度T1以上であるかを判定する。なお、閾値温度T1は、駆動用バッテリ3の各セル12が全体的に低温であり、全てのセル12を加熱する必要がある温度(例えば0℃)に設定されている。
When the heat treatment shown in FIG. 4 is started, in step S1, the
そして、全セル最高温度が閾値温度T1よりも低い場合(ステップS1でNo)、すなわち、駆動用バッテリ3の全てのセル12を全体的に加熱する必要がある場合、ステップS2で制御部15は、ヒータ8をオンにするとともに、第1リレー13aおよび第2リレー13bをオンにする。
これにより、ヒータ8が発熱するとともに、2つのリレー13がオンになったことによりシールド部材11が最大限に発熱する。
したがって、ステップS2では、ヒータ8およびシールド部材11によって駆動用バッテリ3が最大限に加熱されることになる。
Then, if the maximum temperature of all cells is lower than the threshold temperature T1 (No in step S1), that is, if it is necessary to heat all the
As a result, the
Therefore, in step S2, the
全セル最高温度が閾値温度T1以上である場合(ステップS1でYes)、ステップS3で制御部15は、全セル最高温度が閾値温度T2以下であるかを判定する。なお、閾値温度T2は、駆動用バッテリ3の各セル12が全体的に高温であり、全てのセル12を加熱する必要がない温度(例えば20℃)に設定されている。
If the maximum temperature of all the cells is equal to or higher than the threshold temperature T1 (Yes in step S1), the
そして、全セル最高温度が閾値温度T2より高い場合(ステップS3でNo)、すなわち、駆動用バッテリ3の全てのセル12を加熱する必要がない場合、ステップS4で制御部15は、ヒータ8をオフにするとともに、第1リレー13aおよび第2リレー13bをオフにする。
これにより、ヒータ8が停止するとともに、シールド部材11に電流が流れないためシールド部材11が発熱することもない。
したがって、ステップS4では、駆動用バッテリ3が加熱されることはない。ただし、シールド部材11によって、送電ケーブル7から発生するノイズ、および、外部からのノイズは遮蔽されている。
Then, if the maximum temperature of all cells is higher than the threshold temperature T2 (No in step S3), that is, if it is not necessary to heat all the
As a result, the
Therefore, in step S4, the driving
全セル最高温度が閾値温度T2以下である場合(ステップS3でYes)、ステップS5で制御部15は、シールド側セル12bの温度(以下、シールド側セル温度と表記する)からヒータ側セル12aの温度(以下、ヒータ側セル温度と表記する)を減算した値が閾値温度T3以上であるかを判定する。なお、閾値温度T3は、駆動用バッテリ3を全体的に加熱する必要はないが、ヒータ側セル温度がシールド側セル温度よりも低く、ヒータ側セル12aを加熱する必要がある温度差(例えば2℃)に設定されている。
If the maximum temperature of all cells is equal to or lower than the threshold temperature T2 (Yes in step S3), in step S5, the
シールド側セル温度からヒータ側セル温度を減算した値が閾値温度T3以上である場合(ステップS5でYes)、すなわち、ヒータ側セル12aを加熱する必要がある場合、ステップS6で制御部15は、ヒータ8をオンにし、第1リレー13aおよび第2リレー13bをオフにする。これにより、ヒータ8が発熱する一方、シールド部材11に電流が流れないためシールド部材11が発熱することはない。
したがって、ステップS6では、ヒータ側セル12aを主に加熱することができ、各セル12の温度差を減少させることができる。
If the value obtained by subtracting the heater-side cell temperature from the shield-side cell temperature is equal to or higher than the threshold temperature T3 (Yes in step S5), that is, if it is necessary to heat the heater-
Therefore, in step S6, the
シールド側セル温度からヒータ側セル温度を減算した値が閾値温度T3より低い場合(ステップS5でNo)、ステップS7で制御部15は、ヒータ側セル温度からシールド側セル温度を減算した値が閾値温度T4以上であるかを判定する。なお、閾値温度T4は、駆動用バッテリ3を全体的に加熱する必要はないが、シールド側セル温度がヒータ側セル温度よりも低く、シールド側セル12bを積極的に加熱する必要がある温度差(例えば2℃)に設定されている。
If the value obtained by subtracting the heater-side cell temperature from the shield-side cell temperature is lower than the threshold temperature T3 (No in step S5), in step S7, the
ヒータ側セル温度からシールド側セル温度を減算した値が閾値温度T4以上である場合(ステップS7でYes)、すなわち、シールド側セル12bを積極的に加熱する場合、ステップS8で制御部15は、ヒータ8をオフにし、第1リレー13aおよび第2リレー13bをオンにする。これにより、ヒータ8が停止する一方、2つのリレー13がオンになったことによりシールド部材11のインピーダンスが最も減少してシールド部材11の発熱量が最大になる。
したがって、ステップS8では、シールド側セル12bを積極的に加熱することができ、各セル12の温度差を減少させることができる。
If the value obtained by subtracting the shield-side cell temperature from the heater-side cell temperature is equal to or higher than the threshold temperature T4 (Yes in step S7), that is, if the shield-
Therefore, in step S8, the
また、ヒータ側セル温度からシールド側セル温度を減算した値が閾値温度T4より低い場合(ステップS7でNo)、すなわち、シールド側セル12bを積極的に加熱する必要がない場合、ステップS9で制御部15は、ヒータ8をオフにし、第1リレー13aをオン、第2リレー13bをオフにする。これにより、ヒータ8が停止するとともに、リレー13の一方がオンになったことにより2つのリレー13がオンになった場合よりもシールド部材11の発熱量は低下する。
したがって、ステップS8では、シールド側セル12bを好適に加熱することができ、各セル12の温度差を減少させることができる。
Further, if the value obtained by subtracting the shield side cell temperature from the heater side cell temperature is lower than the threshold temperature T4 (No in step S7), that is, if it is not necessary to actively heat the
Therefore, in step S8, the
<5.変形例>
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は上記した具体例に限定されず多様な構成を採り得るものである。
例えば、上記の加熱処理を実行するためのプログラムはコンピュータ装置等の機器に内蔵されている記録媒体や、CPUを有するマイクロコンピュータ内のROM等に予め記憶しておくことができる。
<5. Modified example>
Although the embodiments according to the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described specific examples and can take various configurations.
For example, a program for executing the heat treatment described above can be stored in advance in a recording medium built into equipment such as a computer device, or in a ROM in a microcomputer having a CPU.
また、上記した実施形態では、シールド部材11とボディアース16とのオンオフを切り替えるスイッチとして、リレー13が設けられるようにした。しかしながら、スイッチは、例えば手動で切り替えられるスイッチであってもよい。
Further, in the embodiment described above, the
また、上記した実施形態では、加熱装置10は、ヒータ8およびシールド部材11によって駆動用バッテリ3を加熱するようにしたが、シールド部材11のみによって駆動用バッテリ3を加熱するようにしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the
また、上記した実施形態の加熱処理は一例に過ぎず、加熱処理は、少なくともシールド部材11で駆動用バッテリ3を加熱する他の処理であってもよい。
Furthermore, the heat treatment in the embodiment described above is merely an example, and the heat treatment may be other treatment in which the
例えば、リレー13が1つのみでかつヒータ8が設けられていない場合、図5に示すフローチャートに従って加熱処理を実行してもよい。この場合、ステップS11で制御部15は、全セル最高温度が閾値温度T1以上であるかを判定する。全セル最高温度が閾値温度T1以上である場合(ステップS11でYes)、ステップS12で制御部15は、シールド部材11に最も離隔したセル12の温度からシールド側セル温度を減算した値が閾値温度T4以上であるかを判定する。
シールド部材11に最も離隔したセル12の温度からシールド側セル温度を減算した値が閾値温度T4より低い場合(ステップS12でNo)、ステップS13で制御部15は、リレー13をオフにする。これにより、駆動用バッテリ3が加熱されなくなる。
一方、全セル最高温度が閾値温度T1より低い場合(ステップS11でNo)、および、シールド部材11に最も離隔したセル12の温度からシールド側セル温度を減算した値が閾値温度T4以上である場合(ステップS12でYes)、ステップS14で制御部15は、リレー13をオンにする。これにより、シールド部材11で駆動用バッテリ3を加熱する。
For example, when there is only one
If the value obtained by subtracting the shield-side cell temperature from the temperature of the
On the other hand, when the maximum temperature of all cells is lower than the threshold temperature T1 (No in step S11), and when the value obtained by subtracting the shield side cell temperature from the temperature of the
また、上記の実施形態では、加熱装置10は、ヒータ8およびシールド部材11によって駆動用バッテリ3(セル12)を加熱するようにした。しかしながら、加熱装置10は、駆動用バッテリ3に限らず、例えばエンジンやトランスミッション等の車両1のいずれかの対象部品を加熱するようにしてもよい。
例えば、図6に示すように、加熱装置10では、シールド部材11と、対象部品100とが、冷媒流路101にそれぞれ接して配置されている。冷媒流路101には冷媒が流れている。
そして、加熱装置10では、リレー13のオンオフを制御してシールド部材11を発熱させることで、冷媒流路101内の冷媒を加熱させる。そして、加熱した冷媒によって、対象部品100を加熱させる。
Further, in the above embodiment, the
For example, as shown in FIG. 6, in the
In the
<6.実施形態のまとめ>
上記のように実施形態の加熱装置10は、充電プラグが装着される充電口5と、バッテリ(駆動用バッテリ3)を充電する充電器6とを接続する送電ケーブル7を覆うシールド部材11と、シールド部材11とボディアース16との間に接続されたスイッチ(リレー13)と、を備える。
<6. Summary of embodiments>
As described above, the
これにより、加熱装置10は、送電ケーブル7から発生するノイズ、および、外部からのノイズによりシールド部材11で発生する渦電流によってシールド部材11を発熱させる。そして、加熱装置10は、発熱したシールド部材11によって例えば駆動用バッテリ3を加熱することが可能となる。
したがって、加熱装置10は、送電ケーブル7から発生するノイズ、および、外部からのノイズによりシールド部材11で低減することができる。
また、加熱装置10は、充電時の駆動用バッテリ3を加熱する際にヒータ8を使用しない、または、併用することで、エネルギー効率を向上することができる。
Thereby, the
Therefore, in the
Moreover, the
また、加熱装置10は、スイッチ(リレー13)が複数設けられる。
これにより、加熱装置10では、シールド部材11のインピーダンスを可変にすることができ、シールド部材11の発熱量を調整することができる。
したがって、加熱装置10は、駆動用バッテリ3を効率よく加熱することができる。
Further, the
Thereby, in the
Therefore, the
また、シールド部材11は、バッテリ(駆動用バッテリ3)近傍に設けられ、バッテリ(駆動用バッテリ3)に設けられるセル12の温度に基づいてスイッチ(リレー13)を制御する制御部15を備える。
これにより、加熱装置10は、各セル12の温度に基づいて、各セル12の温度差を減らすなど、駆動用バッテリ3を効率よく加熱することができる。
The
Thereby, the
また、加熱装置10は、バッテリ(駆動用バッテリ3)を挟んでシールド部材11とは反対側に設けられるヒータ8を備え、制御部15は、セル12の温度に基づいてヒータ8およびスイッチ(リレー13)を制御する。
これにより、加熱装置10は、各セル12の温度に基づいて、ヒータ8およびシールド部材11から駆動用バッテリ3をより効率よく加熱することができる。
The
Thereby, the
また、バッテリ(駆動用バッテリ3)は、複数のセル12がヒータ8とシールド部材11との間に積層されており、制御部15は、複数のセル12のうちの最もヒータ8側のセル12の温度と、複数のセル12のうちの最もシールド部材11側のセル12の温度とに基づいて、ヒータ8およびスイッチ(リレー13)を制御する。
これにより、加熱装置10は、最もヒータ8側のセル12の温度、および、最もシールド部材11側のセル12の温度に基づいて、例えばヒータ8側のセル12を主に加熱したり、シールド部材11側のセル12を主に加熱したりするなど、駆動用バッテリ3をより効率よく加熱することができる。
In addition, the battery (driving battery 3) has a plurality of
Thereby, the
1 車両
2 モータ
3 バッテリモジュール
4 インバータ
5 充電口
6 充電器
7 送電ケーブル
8 ヒータ
10 加熱装置
11 シールド部材
12 セル
13 リレー
14 温度センサ
15 制御部
1
Claims (5)
前記シールド部材とボディアースとの間に接続されるスイッチと、
を備える加熱装置。 a shield member that covers a power transmission cable that connects a charging port to which a charging plug is attached and a charger that charges the battery;
a switch connected between the shield member and body ground;
A heating device comprising:
請求項1に記載の加熱装置。 The heating device according to claim 1, wherein a plurality of the switches are provided.
前記バッテリに設けられるセルの温度に基づいて前記スイッチを制御する制御部を備える
請求項1に記載の加熱装置。 The shield member is provided near the battery,
The heating device according to claim 1, further comprising a control unit that controls the switch based on the temperature of a cell provided in the battery.
前記制御部は、前記セルの温度に基づいて前記ヒータおよび前記スイッチを制御する
請求項3に記載の加熱装置。 a heater provided on the opposite side of the shield member across the battery,
The heating device according to claim 3, wherein the control unit controls the heater and the switch based on the temperature of the cell.
前記制御部は、複数の前記セルのうちの最も前記ヒータ側のセルの温度と、複数の前記セルのうちの最も前記シールド部材側のセルの温度とに基づいて、前記ヒータおよび前記スイッチを制御する
請求項4に記載の加熱装置。 In the battery, a plurality of the cells are stacked between the heater and the shield member,
The control unit controls the heater and the switch based on the temperature of the cell closest to the heater among the plurality of cells and the temperature of the cell closest to the shield member among the plurality of cells. The heating device according to claim 4.
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