JP4626161B2 - Cooling device for electric equipment mounted on vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、ハイブリッド車、電気自動車、燃料電池車などに搭載された電気機器の冷却装置に関し、特に、走行用電池およびインバータやDC/DCコンバータなどのパワー素子を含む電気機器を冷却する装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a cooling device for an electric device mounted on a hybrid vehicle, an electric vehicle, a fuel cell vehicle, and the like, and more particularly to a device for cooling an electric device including a traveling battery and a power element such as an inverter or a DC / DC converter. .
エンジンに代えて走行用モータを搭載した電気自動車(走行用モータを燃料電池で動作させる車両を含む)が開発されて実用化されつつあり、また、エンジンに加えて走行用モータを搭載したハイブリッド自動車が開発されて実用化されている。このような車両は、走行用モータへの駆動電力を出力する走行用バッテリを備えている。この走行用バッテリ電源は、たとえば複数のバッテリを直列に接続したもので、モータ駆動に必要な200〜300V程度の高電圧を出力する。この走行用バッテリから、直流電力をインバータユニットへ供給して、インバータユニットから走行用モータに3相交流電力が供給される。 Electric vehicles equipped with a traction motor instead of an engine (including vehicles in which the traction motor is operated by a fuel cell) are being developed and put into practical use, and hybrid vehicles equipped with a traction motor in addition to the engine Has been developed and put into practical use. Such a vehicle includes a traveling battery that outputs driving power to the traveling motor. This traveling battery power source is, for example, a plurality of batteries connected in series, and outputs a high voltage of about 200 to 300 V necessary for driving the motor. From this traveling battery, DC power is supplied to the inverter unit, and three-phase AC power is supplied from the inverter unit to the traveling motor.
また、このような車両であっても、エンジンのみを走行源とする一般的な車両と同じように、電力を必要とする機器として、電装機器(ECU(Electronic Control Unit)、灯火装置、エアコンディショナ、パワーウィンドウ、オーディオ)等の補機を搭載している。この補機へ供給される電力は、走行用モータと補機との動作電圧が異なるので、高電圧の走行用バッテリから直接供給することができない。そのため、一般的な車両と同じように、電気自動車やハイブリッド自動車にも、出力電圧が12V系のバッテリ(鉛蓄電池であることが多い)が搭載されて、補機へ電力が供給される。 In addition, even in such a vehicle, as in the case of a general vehicle that uses only an engine as a travel source, as a device that requires electric power, an electronic device (ECU (Electronic Control Unit), a lighting device, an air conditioner) is used. Equipped with auxiliary equipment such as Shona, Power Window, Audio). The electric power supplied to the auxiliary machine cannot be directly supplied from the high-voltage running battery because the operating voltage of the running motor and the auxiliary machine are different. Therefore, as with a general vehicle, an electric vehicle or a hybrid vehicle is mounted with a battery having a 12V output voltage (often a lead storage battery), and power is supplied to the auxiliary machine.
また、直流電力の電圧値を変圧するDC/DCコンバータが、走行用バッテリと12V系のバッテリとの間に設けられ、回生制動時にモータジェネレータにより発電された電力により充電された高電圧バッテリの電力を降圧して、12V系の補機に供給するようにしたり、12V系のバッテリを充電するようにしたりする車両もある。 In addition, a DC / DC converter that transforms the voltage value of the DC power is provided between the traveling battery and the 12V battery, and the power of the high voltage battery charged by the power generated by the motor generator during regenerative braking. There are also vehicles that step down the voltage and supply it to a 12V auxiliary machine or charge a 12V battery.
このような、インバータユニットやDC/DCコンバータは、パワー素子等とよばれる発熱量の大きな素子を含んで構成されている。このため、インバータユニットやDC/DCコンバータなどは(以下、これらを包含してパワーコントロールユニットまたはPCU(Power Control Unit)と記載する場合がある)、いずれも冷却する必要がある。また、走行用バッテリについても、充放電時には化学反応を伴うので、高温状態になることによるバッテリの劣化を防止するために冷却する必要がある。 Such an inverter unit and a DC / DC converter are configured to include an element that generates a large amount of heat, such as a power element. For this reason, it is necessary to cool the inverter unit, the DC / DC converter, and the like (hereinafter sometimes referred to as a power control unit or a PCU (Power Control Unit)). Moreover, since the battery for traveling also involves a chemical reaction during charging and discharging, it is necessary to cool the battery for preventing deterioration of the battery due to a high temperature state.
特開2003−178815号公報(特許文献1)は、蓄電池(バッテリ)を冷却するとともに、複数の蓄電池間の温度のバラツキを解消することが可能な冷却装置を開示する。この冷却装置は、高電圧バッテリが規定上限温度以下である場合、高電圧バッテリの温度や発熱量から要求される制御デューティ値を、車両速度に基づく冷却ファンの作動音の聴感上許容できるノイズレベルを考慮した制御デューティ値により制限して冷却ファンを制御する回路と、高電圧バッテリやモータ駆動用インバータ、DC/DCコンバータが規定上限温度を超えた場合、エネスト冷却要求値やPCU冷却要求値によって、高電圧バッテリやモータ駆動用インバータ、DC/DCコンバータの性能を低下させないように冷却ファンを制御する回路とを含む。特に、この冷却装置においては、高電圧バッテリの管理温度よりもモータ駆動用インバータおよびDC/DCコンバータの温度が高いことを考慮して、1個の冷却ファンにより冷却空気を強制的に流通させ、高電圧バッテリを冷却した後の冷却空気でモータ駆動用インバータおよびDC/DCコンバータを冷却するような冷却通路を有する。 Japanese Patent Laying-Open No. 2003-178815 (Patent Document 1) discloses a cooling device that cools a storage battery (battery) and can eliminate temperature variations among a plurality of storage batteries. When the high-voltage battery is below the specified upper limit temperature, this cooling device has a control duty value required from the temperature of the high-voltage battery and the amount of heat generated, and an acceptable noise level for the audibility of the cooling fan operating sound based on the vehicle speed If the circuit that controls the cooling fan by limiting it with the control duty value taking into account, the high-voltage battery, the motor drive inverter, and the DC / DC converter exceed the specified upper limit temperature, the enest cooling request value and the PCU cooling request value And a circuit for controlling the cooling fan so as not to deteriorate the performance of the high voltage battery, the motor driving inverter, and the DC / DC converter. In particular, in this cooling device, considering that the temperature of the inverter for driving the motor and the DC / DC converter is higher than the management temperature of the high voltage battery, the cooling air is forcibly distributed by one cooling fan, A cooling passage for cooling the motor drive inverter and the DC / DC converter with the cooling air after cooling the high voltage battery is provided.
この冷却装置によると、高電圧バッテリを冷却した後の冷却空気でモータ駆動用インバータおよびDC/DCコンバータを冷却するので、省エネルギー(少ない冷却エネルギー)で高電圧バッテリとモータ駆動用インバータおよびDC/DCコンバータとを効率的に冷却することができる。
しかしながら、特許文献1に開示された冷却装置によると、高電圧バッテリにおいて熱交換されて温度が上昇した冷却風でPCUを冷却する。省エネルギの観点では好ましいと考えられるが、PCUが高温になる場合を含めて常に高電圧バッテリの排風で冷却されると、PCUが高温になり温度異常により機能を停止することも考えられる。 However, according to the cooling device disclosed in Patent Document 1, the PCU is cooled by the cooling air whose temperature has increased due to heat exchange in the high voltage battery. Although it is considered preferable from the viewpoint of energy saving, it is conceivable that when the PCU is always cooled by exhaust air from a high voltage battery, including when the PCU becomes hot, the PCU becomes hot and stops functioning due to a temperature abnormality.
一方、高電圧バッテリの冷却系統(冷却ファンおよび冷却通路)と、PCUの冷却系統とを別個に設けて、別々に冷却系統を制御(冷却ファンの作動状態を制御)することも考えられる。しかしながら、このような構成では、互いに連携しないで、高電圧バッテリからの冷却要求に対応して高電圧バッテリ冷却ファンのデューティ値が制御され、PCUからの冷却要求に対応してPCU冷却ファンのデューティ値が制御される。そのため、総風量(高電圧バッテリ冷却風量+PCU冷却風量)が大きくなり過ぎ、電力消費量が大きくなって究極的には燃費を悪化させたり、冷却ファンの騒音を増大させたりすることになる。 On the other hand, a cooling system (cooling fan and cooling passage) for the high-voltage battery and a cooling system for the PCU may be separately provided, and the cooling system may be controlled separately (the operation state of the cooling fan is controlled). However, in such a configuration, the duty value of the high-voltage battery cooling fan is controlled in response to the cooling request from the high-voltage battery without being linked to each other, and the duty of the PCU cooling fan is responded to the cooling request from the PCU. The value is controlled. For this reason, the total air volume (high voltage battery cooling air volume + PCU cooling air volume) becomes too large, and the power consumption increases, ultimately deteriorating fuel consumption and increasing noise of the cooling fan.
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、車両に搭載された2個以上の電気機器を冷却する冷却装置であって、電気機器相互の冷却要求を考慮して、それぞれの電気機器を的確に冷却するとともに省エネルギを実現することができる冷却装置を提供することである。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is a cooling device that cools two or more electric devices mounted on a vehicle. In consideration of the above, it is an object of the present invention to provide a cooling device capable of accurately cooling each electric device and realizing energy saving.
第1の発明に係る冷却装置は、車両に搭載された2個以上の電気機器を冷却する。各電気機器へ供給される冷却媒体の流量は各電気機器毎に制御可能である。この冷却装置は、各電気機器へ冷却媒体を供給するための供給手段と、供給手段により、電気機器へ供給できる冷却媒体の総流量を記憶するための記憶手段と、各電気機器の冷却要求を取得するための取得手段と、総流量から、冷却要求が上昇した電気機器が要求する冷却要求に対応する流量を減算することにより、余裕流量を算出するための算出手段と、冷却要求が上昇した電気機器以外が要求する冷却要求に対応する流量が、余裕流量を下回っているか否かを判断するための判断手段と、判断手段により、余裕流量が下回っていると判断されると、冷却要求が上昇した電気機器への冷却媒体の供給量を増加させて、冷却要求が上昇した電気機器以外への冷却媒体の供給量を減少させるように、各供給手段を制御するための制御手段とを含む。 The cooling device according to the first invention cools two or more electric devices mounted on the vehicle. The flow rate of the cooling medium supplied to each electrical device can be controlled for each electrical device. The cooling device includes a supply unit for supplying a cooling medium to each electric device, a storage unit for storing a total flow rate of the cooling medium that can be supplied to the electric device by the supply unit, and a cooling request for each electric device. The acquisition means for acquiring, the calculation means for calculating the surplus flow rate by subtracting the flow rate corresponding to the cooling request required by the electrical equipment whose cooling request has increased from the total flow rate, and the cooling request has increased. If it is determined by the judging means for judging whether or not the flow rate corresponding to the cooling request required by other than the electric equipment is less than the surplus flow rate, and the judging means, the cooling request is Control means for controlling each supply means so as to increase the supply amount of the cooling medium to the increased electrical equipment and decrease the supply amount of the cooling medium to other than the electrical equipment whose cooling demand has increased. .
第1の発明によると、2個以上の電気機器を、それぞれの電気機器に冷却媒体を供給する供給手段を制御して冷却するに場合において、各供給手段により各電気機器へ供給できる冷却媒体の総流量が規定されて記憶されている。すなわち、総流量に上限を設定しているので、いずれかの電気機器への供給流量が多くなっても、全体としては総流量を上回ることがないので、全体としての電力消費を抑制できる。また、たとえば、電気機器の一例である走行用バッテリの温度が上昇して冷却要求が上昇すると、総流量から走行用バッテリの冷却要求に対応する流量が減算されて余裕流量が算出される。この余裕流量は、走行用バッテリ以外の電気機器への供給が可能な冷却媒体の流量である。走行用バッテリ以外の電気機器の一例であるPCUの冷却要求に対応する流量が、この余裕流量を下回っているということは、PCUの冷却要求は高くなく、総流量を上回らない範囲において、走行用バッテリの冷却要求に対応する流量まで冷却媒体の供給流量を増加させることが可能であることを示す。このような場合には、冷却要求が上昇した電気機器である走行用バッテリへの冷却媒体の供給量を増加させて、冷却要求が上昇した電気機器以外であるPCUへの冷却媒体の供給量を減少させるように、各供給手段が制御される。その結果、車両に搭載された2個以上の電気機器を冷却する冷却装置であって、電気機器相互の冷却要求を考慮して、それぞれの電気機器を的確に冷却するとともに省エネルギを実現することができる冷却装置を提供することができる。 According to the first invention, in the case of cooling two or more electric devices by controlling the supply means for supplying the cooling medium to each electric device, the cooling medium that can be supplied to each electric device by each supply means The total flow is defined and stored. In other words, since the upper limit is set for the total flow rate, even if the supply flow rate to any of the electrical devices increases, the overall flow rate does not exceed the overall flow rate, so that overall power consumption can be suppressed. Further, for example, when the temperature of a running battery, which is an example of an electric device, rises and the cooling request rises, the flow rate corresponding to the running battery cooling request is subtracted from the total flow rate to calculate a surplus flow rate. This surplus flow rate is a flow rate of the cooling medium that can be supplied to electrical equipment other than the battery for traveling. The flow rate corresponding to the cooling request of the PCU which is an example of the electric equipment other than the battery for traveling is less than the marginal flow rate. This means that the cooling request of the PCU is not high and the flow rate is within the range not exceeding the total flow rate. It shows that the supply flow rate of the cooling medium can be increased to the flow rate corresponding to the battery cooling request. In such a case, the supply amount of the cooling medium to the battery for traveling, which is an electric device for which the cooling request has increased, is increased, and the supply amount of the cooling medium to the PCU other than the electric device, for which the cooling request has been increased, is increased. Each supply means is controlled to decrease. As a result, it is a cooling device for cooling two or more electric devices mounted on a vehicle, and in consideration of mutual cooling requirements of each electric device, each electric device is accurately cooled and energy saving is realized. It is possible to provide a cooling device that can
第2の発明に係る冷却装置は、第1の発明の構成に加えて、第1の電気機器から排出された冷却媒体を第2の電気機器に流通させるための流通手段をさらに含む。制御手段は、判断手段により余裕流量が下回っていると判断されないと、流通手段を用いて、第2の電気機器への冷却媒体の供給量を増加させるための手段を含む。 In addition to the configuration of the first invention, the cooling device according to the second invention further includes a distribution means for distributing the cooling medium discharged from the first electric device to the second electric device. The control means includes means for increasing the supply amount of the cooling medium to the second electrical device using the distribution means if the judgment means does not determine that the surplus flow rate is lower.
第2の発明によると、たとえば、第1の電気機器の一例である走行用バッテリの温度が上昇して冷却要求が上昇すると、総流量から走行用バッテリの冷却要求に対応する流量が減算されて余裕流量が算出される。この余裕流量は、走行用バッテリ以外の第2の電気機器への供給が可能な冷却媒体の流量である。第2の電気機器の一例であるPCUの冷却要求に対応する流量が、この余裕流量を下回っていないということは、PCUの冷却要求も低くないということである。これは、走行用バッテリの冷却要求が上昇したが、総流量を上回らない範囲において、走行用バッテリの冷却要求に対応する流量まで冷却媒体の供給流量を増加させることが不可能であることを示す。このような場合には、冷却要求が上昇した第1の電気機器である走行用バッテリへの冷却媒体の供給量を増加させるとともに、流通手段を用いて、走行用バッテリから排出される冷却媒体をPCUに流通させるようにする。このようにすると、総流量が上限を上回ることなく、走行用バッテリへ供給される冷却媒体の流量も、PCUへ供給される冷却媒体の流量も、それぞれの冷却要求に対応する流量を確保することができる。また、逆に、第2の電気機器の一例であるPCUの温度が上昇して冷却要求が上昇すると、総流量からPCUの冷却要求に対応する流量が減算されて余裕流量が算出される。この余裕流量は、PCU以外の第1の電気機器への供給が可能な冷却媒体の流量である。第1の電気機器の一例である走行用バッテリの冷却要求に対応する流量が、この余裕流量を下回っていないということは、走行用バッテリの冷却要求も低くないということである。これは、PCUの冷却要求が上昇したが、総流量を上回らない範囲において、PCUの冷却要求に対応する流量まで冷却媒体の供給流量を増加させることが不可能であることを示す。このような場合には、流通手段を用いて、走行用バッテリから排出される冷却媒体をPCUに流通させるようにする。このようにすると、総流量が上限を上回ることなく、走行用バッテリへ供給される冷却媒体の流量も、PCUへ供給される冷却媒体の流量も、それぞれの冷却要求に対応する流量を確保することができる。 According to the second invention, for example, when the temperature of the traveling battery, which is an example of the first electric device, rises and the cooling request increases, the flow rate corresponding to the cooling request for the traveling battery is subtracted from the total flow rate. A surplus flow is calculated. This surplus flow rate is the flow rate of the cooling medium that can be supplied to the second electrical device other than the battery for traveling. The fact that the flow rate corresponding to the cooling request of the PCU which is an example of the second electric device is not less than the marginal flow rate means that the cooling requirement of the PCU is not low. This indicates that it is impossible to increase the supply flow rate of the cooling medium to the flow rate corresponding to the cooling request of the traveling battery in a range where the cooling request of the traveling battery has risen but does not exceed the total flow rate. . In such a case, the supply amount of the cooling medium to the traveling battery, which is the first electric device whose cooling demand has been increased, is increased, and the cooling medium discharged from the traveling battery is distributed using the distribution means. Distribute to PCU. By doing so, the flow rate of the cooling medium supplied to the battery for traveling and the flow rate of the cooling medium supplied to the PCU should be ensured to satisfy the respective cooling requirements without exceeding the upper limit of the total flow rate. Can do. Conversely, when the temperature of the PCU, which is an example of the second electric device, rises and the cooling request rises, the flow rate corresponding to the PCU cooling request is subtracted from the total flow rate to calculate the surplus flow rate. This marginal flow rate is the flow rate of the cooling medium that can be supplied to the first electrical device other than the PCU. The fact that the flow rate corresponding to the cooling request for the traveling battery, which is an example of the first electric device, is not less than this marginal flow rate means that the cooling request for the traveling battery is not low. This indicates that the cooling medium supply flow rate cannot be increased to a flow rate corresponding to the PCU cooling request within a range where the PCU cooling request has risen but does not exceed the total flow rate. In such a case, the cooling medium discharged from the traveling battery is distributed to the PCU using the distribution means. By doing so, the flow rate of the cooling medium supplied to the battery for traveling and the flow rate of the cooling medium supplied to the PCU should be ensured to satisfy the respective cooling requirements without exceeding the upper limit of the total flow rate. Can do.
第3の発明に係る冷却装置においては、第2の発明の構成に加えて、第1の電気機器は、車両を走行させるための電力が蓄電された蓄電機構であって、第2の電気機器は、発熱素子を含む電気機器であるものである。 In the cooling device according to the third invention, in addition to the configuration of the second invention, the first electric device is a power storage mechanism in which electric power for running the vehicle is stored, and the second electric device Is an electric device including a heating element.
第3の発明によると、車両を走行させるための電力が蓄電された蓄電機構と、その蓄電機構から走行用モータに電力を供給するインバータユニットなどのパワー素子を含む電気機器とを的確に冷却するとともに省エネルギを実現することができる。 According to the third aspect of the present invention, the power storage mechanism in which the power for driving the vehicle is stored and the electric device including the power element such as an inverter unit that supplies power to the travel motor from the power storage mechanism are accurately cooled. In addition, energy saving can be realized.
第4の発明に係る冷却装置においては、第2の発明の構成に加えて、第1の電気機器は、車両を走行させるための電力が蓄電されたバッテリであって、第2の電気機器は、インバータユニットまたはDC/DCコンバータの少なくともいずれかを含む電気機器であるものである。 In the cooling device according to the fourth invention, in addition to the configuration of the second invention, the first electrical device is a battery in which electric power for running the vehicle is stored, and the second electrical device is An electric device including at least one of an inverter unit and a DC / DC converter.
第4の発明によると、車両を走行させるための電力が蓄電されたバッテリと、そのバッテリから走行用モータに電力を供給するインバータユニットやDC/DCコンバータなどのパワー素子を含む電気機器とを的確に冷却するとともに省エネルギを実現することができる。 According to the fourth invention, a battery in which electric power for driving the vehicle is stored and an electric device including a power element such as an inverter unit or a DC / DC converter that supplies electric power from the battery to the driving motor are accurately obtained. In addition to cooling, energy saving can be realized.
第5の発明に係る冷却装置においては、第1〜4のいずれかの発明の構成に加えて、供給手段は、冷却ファンであって、冷却媒体は、空気であるものである。 In the cooling device according to the fifth invention, in addition to the configuration of any one of the first to fourth inventions, the supply means is a cooling fan, and the cooling medium is air.
第5の発明によると、電気機器とを的確に冷却するとともに省エネルギを実現することができる空冷装置を実現できる。また、総風量が上限で規制されるので、冷却ファンの騒音も規制することができる。 According to the fifth aspect of the invention, it is possible to realize an air cooling device that can accurately cool the electrical equipment and realize energy saving. Further, since the total air volume is restricted at the upper limit, the noise of the cooling fan can also be restricted.
第6の発明に係る冷却装置においては、第1〜4のいずれかの発明の構成に加えて、供給手段は、ポンプであって、冷却媒体は、液体であるものである。 In the cooling device according to the sixth invention, in addition to the configuration of any one of the first to fourth inventions, the supply means is a pump, and the cooling medium is a liquid.
第6の発明によると、電気機器とを的確に冷却するとともに省エネルギを実現することができる液冷装置を実現できる。また、総風量が上限で規制されるので、ポンプの騒音も規制することができる。 According to the sixth aspect of the invention, it is possible to realize a liquid cooling device that can accurately cool the electrical equipment and realize energy saving. Further, since the total air volume is regulated at the upper limit, the pump noise can also be regulated.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
図1を参照して、本実施の形態に係る冷却装置の全体構成を示すブロック図について説明する。なお、以下の説明では、車両に搭載される電気機器として、バッテリ100とPCU200の2つであるものとして説明するが、本発明はこのような2つの電気機器が搭載される場合に限定されるものではない。
With reference to FIG. 1, the block diagram which shows the whole structure of the cooling device which concerns on this Embodiment is demonstrated. In the following description, it is assumed that there are two electric devices mounted on the vehicle, that is, the
図1を参照して、この冷却装置は、バッテリ100とPCU200とをそれぞれ冷却する冷却装置である。
Referring to FIG. 1, this cooling device is a cooling device that cools
バッテリ100は、その内部にバッテリ100の温度を検知するセンサ、バッテリ100の電圧を検知するセンサおよびバッテリ100の充放電電流を検知するセンサを有し、それらのセンサにより検知された温度、電圧値および電流値は、バッテリECU(Electronic Control Unit)110に入力される。
The
PCU200は、たとえば、インバータユニットとDC/DCコンバータとを含む電気機器であって、PCU200の内部には、PCU200の内部の温度を検知するセンサと、インバータユニットやDC/DCコンバータの電圧を検知するセンサおよびインバータユニットやDC/DCコンバータの電流値を検出するセンサが設けられ、それらのセンサにより検知されたPCU200の温度、電圧値および電流値がPCU_ECU210に入力される。
The
バッテリECU110は、その内部でバッテリ100の温度、バッテリ100の電圧値およびバッテリ110の充放電電流値に基づいて、冷却要求信号を作成して、ファン制御コントローラ300に出力する。また、PCU_ECU210は、PCU200の温度、電圧値および電流値に基づいて、冷却要求信号を作成してファン制御コントローラ300に出力する。また、バッテリECU110は、これらの機能の他に、バッテリ100の残存容量を演算したりバッテリの充放電制御を行なったりする。また、PCU_ECU210も、PCU200の内部のインバータユニットやDC/Dコンバータの制御を行なったりする。
ファン制御コントローラ300は、後述するプログラムを実行して、バッテリ100側のファン120やPCU200側のファン220に制御デューティを出力したり、切換バルブ160,170に開閉指令信号を出力する。
The fan control controller 300 executes a program to be described later, and outputs a control duty to the
さらに、図1を参照して、冷却通路に関して説明する。なお本実施の形態においては冷却媒体を空気として、冷却媒体供給手段としてファンを想定して説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、冷却媒体が液体であってもよいし、ファンの代わりにポンプであってもよい。 Further, the cooling passage will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the cooling medium is assumed to be air and the fan is assumed to be a cooling medium supply unit.However, the present invention is not limited to this, and the cooling medium may be a liquid. A pump may be used instead of the fan.
バッテリ100側の冷却通路は、ファン120に接続された冷却空気取入通路130と、ファン120とバッテリ100との間に設けられた冷却空気通路140と、バッテリ100の冷却空気排気口に設けられた冷却空気排気通路150とから構成される。また、PCU200側の冷却通路は、ファン220に接続された冷却空気取入通路230と、ファン220とPCU200との間に設けられた冷却空気通路240と、PCU200の冷却空気排気口に設けられた冷却空気排気通路250とにより構成される。また、バッテリ100側の冷却空気排気通路150の途中から、PCU200側の冷却空気240に冷却空気を流通させるための連絡通路190が設けられている。この連絡通路190の途中には、逆止弁180が設けられ、バッテリ100側からPCU200側へ冷却空気を流すことができるが、その逆方向に冷却空気が流れないように構成されている。さらに、バッテリ100側の冷却空気排気通路150の途中には切換弁160が、連絡通路190の途中には切換弁170がそれぞれ設けられる。切換弁160および切換弁170は、ファン制御コントローラ300により開閉状態が制御される。図1に示す状態は、バッテリ100の冷却空気排気口から排出された冷却空気が、PCU200側に供給される切換弁160および切換弁170の状態を示している。なお、切換弁160および切換弁170の機能を1つの切換弁で実現してもよい。
The cooling passage on the
バッテリ100側のファン120およびPCU200側のファン220はともに、ファン制御コントローラ300からの制御デューティに基づいて、たとえば、リニアに、ファン120およびファン220を回転させるモータの回転数を制御することができ、その結果、ファン120およびファン220から、バッテリ100やPCU200に供給される冷却空気の流量を制御することができる。
Both the
図2を参照して、図1のファン制御コントローラ300で実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、以下の説明において用いられる風量の符号について前もって説明する。風量はV(αβ)として表わされる。「α」は、T、B、Pのいずれかの文字が用いられる。Tは、総風量を表わす(Total)。Bはバッテリを表わす(Battery)。PはPCUを表わす(PCU)。[β]はP、D、Uのいずれかの文字が用いられる。Pは可能風量を表わす(Possible)。Dは要求風量を表わす(Demand)。Uは上限風量値を表わす(Upper limit)。 With reference to FIG. 2, a control structure of a program executed by fan control controller 300 of FIG. 1 will be described. In addition, the code | symbol of the air volume used in the following description is demonstrated previously. The air volume is expressed as V (αβ). “Α” is any one of T, B, and P. T represents the total air volume (Total). B represents a battery. P represents PCU (PCU). Any one of P, D, and U is used for [β]. P represents possible air volume (Possible). D represents the required air volume (Demand). U represents an upper airflow value (Upper limit).
ステップ(以下、ステップをSと略す。)100にて、ファン制御コントローラ300は、供給可能な総風量V(TP)を算出する。このとき、供給可能な総風量V(TP)=バッテリ冷却風量V(BP)+PCU冷却風量V(PP)として算出される。 At step (hereinafter, step is abbreviated as S) 100, fan controller 300 calculates total air volume V (TP) that can be supplied. At this time, the total air volume V (TP) that can be supplied = battery cooling air volume V (BP) + PCU cooling air volume V (PP) is calculated.
S110にて、ファン制御コントローラ300は、バッテリECU110へのバッテリ
冷却風量V(B)の増加要求を検知したか否かを判断する。すなわち、バッテリ冷却風量V(B)がバッテリ冷却要求風量V(BD)に変化したか否かを判断する。バッテリ100の冷却風量V(B)がバッテリ冷却要求風量V(BD)に増加すると(S110にてYES)、処理はS120へ移される。もしそうでないと(S110にてNO)、処理はS150へ移される。
In S110, fan control controller 300 determines whether or not an increase request for battery cooling air volume V (B) to
S120にて、ファン制御コントローラ300は、PCU供給可能上限風量V(PU)を算出する。このとき、PCU供給可能上限風量V(PU)=V(TP)−V(BD)として算出される。 In S120, fan control controller 300 calculates PCU-suppliable upper limit air volume V (PU). At this time, it is calculated as PCU-suppliable upper limit air volume V (PU) = V (TP) −V (BD).
S130にて、ファン制御コントローラ300は、PCU供給可能上限風量V(PU)>PCU冷却要求風量V(PD)であるか否かを判断する。PCU供給可能上限風量V(PU)>PCU冷却要求風量V(PD)であると(S130にてYES)、処理はS140へ移される。もしそうでないと(S130にてNO)、処理はS190へ移される。 In S130, fan control controller 300 determines whether or not PCU-suppliable upper limit air volume V (PU)> PCU cooling request air volume V (PD). If PCU-suppliable upper limit air volume V (PU)> PCU cooling request air volume V (PD) (YES in S130), the process proceeds to S140. If not (NO in S130), the process proceeds to S190.
S140にて、ファン制御コントローラ300は、バッテリ100側のファン120によるバッテリ冷却風量が、V(B)からV(BD)に上昇するように制御デューティをファン120に出力する。また、ファン制御コントローラ300は、PCU200側のファン220によるPCU200の冷却風量が、V(P)からV(PD)に下降するように制御デューティをファン220に出力する。
In S140, fan control controller 300 outputs a control duty to fan 120 such that the amount of battery cooling air from
S150にて、ファン制御コントローラ300は、PCU200の冷却要求風量V(P)の増加要求を検知したか否かを判断する。すなわち、PCU冷却風量V(P)がPCU冷却要求風量V(PD)に変化したか否かを判断する。PCU200の冷却風量V(P)がPCU冷却要求風量V(PD)に増加すると(S150にてYES)、処理はS160へ移される。もしそうでないと(S150にてNO)、この処理は終了する。
In S150, fan control controller 300 determines whether or not a request for increase in cooling request air volume V (P) of
S160にて、ファン制御コントローラ300は、バッテリ供給可能上限風量V(BU)を算出する。このとき、バッテリ供給可能上限風量V(BU)=V(TP)−V(PD)として算出される。 In S160, fan control controller 300 calculates a battery-suppliable upper limit air volume V (BU). At this time, the battery supplyable upper limit air volume V (BU) = V (TP) −V (PD) is calculated.
S170にて、ファン制御コントローラ300は、バッテリ供給可能上限風量V(BU)>バッテリ冷却要求風量V(BD)であるか否かを判断する。バッテリ供給可能上限風量V(BU)>バッテリ冷却要求風量V(BD)であると(S170にてYES)、処理はS180へ移される。もしそうでないと(S170にてNO)、処理はS190へ移される。 In S170, fan controller 300 determines whether or not battery supply upper limit air volume V (BU)> battery cooling required air volume V (BD). If battery supplyable upper air volume V (BU)> battery cooling request air volume V (BD) (YES in S170), the process proceeds to S180. If not (NO in S170), the process proceeds to S190.
S180にて、ファン制御コントローラ300は、PCU200側のファン220によるPCU冷却風量が、V(P)からV(PD)に上昇するように制御デューティをファン220に出力する。また、ファン制御コントローラ300は、バッテリ100側のファン120によるバッテリ冷却風量が、V(B)からV(BD)に下降するように制御デューティをファン120に出力する。
In S180, fan control controller 300 outputs a control duty to fan 220 so that the PCU cooling air volume by fan 220 on
S190にて、ファン制御コントローラ300は、バッテリ100からの排気をPCU200へ供給するように切換バルブ160,170に開閉指令信号を出力する。これにより、バッテリ100の冷却空気排気通路150から分岐した連絡通路190を通ってPCU200に冷却空気が供給される。
At S190, fan control controller 300 outputs an open / close command signal to switching
なお、上述の説明において、V(B)<V(BD)<V(BP)であって、V(P)<V(PD)<V(PP)である。 In the above description, V (B) <V (BD) <V (BP) and V (P) <V (PD) <V (PP).
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る冷却装置の動作について説明する。 The operation of the cooling device according to the present embodiment based on the above-described structure and flowchart will be described.
車両が走行中にバッテリ100の充放電が行なわれ、バッテリ100の温度が上昇するとともに、PCU200の内部に設けられたインバータユニットやDC/DCコンバータが作動してパワー素子による発熱が起こり、PCU200の内部温度が上昇する。バッテリECU110やPCU_ECU210は、バッテリ100の温度やPCU200の温度などに基づいて、冷却要求信号をファン制御コントローラ300に出力する。
While the vehicle is running, the
ファン制御コントローラ300においては、供給可能な総風量V(TP)が算出され記憶されている。この供給可能な総風量V(TP)は、バッテリ冷却風量V(BP)+PCU冷却風量V(PP)で算出される。すなわち、バッテリ110側もPCU200側も、供給可能な上限値の風量を加算させて、供給可能な総風量V(TP)を算出している。
In the fan controller 300, the total air volume V (TP) that can be supplied is calculated and stored. The total air volume V (TP) that can be supplied is calculated by battery cooling air volume V (BP) + PCU cooling air volume V (PP). That is, both the
[バッテリ100の温度上昇が発生した場合]
バッテリ100の充放電電流値が上昇してバッテリ100の温度が上昇すると、バッテリECU110からファン制御コントローラ300に冷却要求信号が送信され、バッテリ風量V(B)の増加要求が検知される(S110)。このとき、バッテリ冷却要求風量としてV(BD)が検知される。供給可能な総風量V(TP)からバッテリ冷却要求風量V(BD)を減算することにより、PCU供給可能上限風量(PU)が算出される(S120)。
[When temperature rise of
When the charge / discharge current value of the
PCU供給可能上限風量V(PU)がPCU冷却要求風量V(PD)よりも大きいと(S130にてYES)、PCU200側の冷却風量をセーブすることが可能であることを示す。そのため、バッテリ100側のファン120によるバッテリ冷却風量を、V(B)からV(BD)に上昇させる。また、PCU200側は、冷却風量のセーブが可能であるため、PCU200側のファン220によるPCU冷却風量が、V(P)からV(PD)に下降される。
If PCU-suppliable upper limit air volume V (PU) is larger than PCU cooling request air volume V (PD) (YES in S130), it indicates that the cooling air volume on
なお、PCU供給可能上限風量V(PU)がPCU冷却風量V(PD)以下である場合には(S130にてNO)、バッテリ100からの排気をPCU200へ供給するように切換弁160および切換弁170が切換えられる(S190)。
When PCU-suppliable upper limit air volume V (PU) is equal to or less than PCU cooling air volume V (PD) (NO in S130), switching
[PCU200の温度が上昇した場合]
PCU200の温度が上昇すると、PCU_ECU210からファン制御コントローラ300に冷却要求信号が出力され、PCU冷却風量V(P)の増加要求が検知される(S150)。このとき、PCU冷却要求風量としてV(PD)が検知される。供給可能な総風量V(TP)からPCU冷却要求風量V(PD)を減算することにより、バッテリ供給可能上限風量V(BU)が算出される(S160)。
[When the temperature of
When the temperature of the
バッテリ供給可能上限風量V(BU)がバッテリ冷却要求風量V(BD)よりも大きいと(S170にてYES)、バッテリ100側の冷却風量をセーブすることが可能であることを示す。そのため、PCU200側のファン220によりPCU冷却風量を、V(P)からV(PD)に上昇させる。また、バッテリ100側は、冷却風量のセーブが可能であるため、バッテリ100側のファン100によるバッテリ冷却風量が、V(B)からV(BD)に下降される。
If battery-suppliable upper limit air volume V (BU) is larger than battery cooling request air volume V (BD) (YES in S170), it indicates that the cooling air volume on
なお、バッテリ供給可能上限風量V(BU)がバッテリ冷却要求風量V(BD)以下である場合には(S170にてNO)、バッテリ100からの排気をPCU200へ供給するように切換弁160および切換弁170が切換えられる。
When battery supply upper limit air volume V (BU) is equal to or lower than battery cooling request air volume V (BD) (NO in S170), switching
以上のようにして、本実施の形態に係る冷却装置によると、バッテリとPCUとに供給可能な総風量の上限値を総風量として算出しておく。この総風量からそれぞれの要求風量を減算した値を、他の装置における供給可能上限風量として算出する。算出された供給上限風量が要求風量よりも大きい場合には、冷却風量の増加要求があった方の電気機器への冷却空気の流量を増加させるとともに、セーブすることが可能な電気機器への冷却風量を下降させて、冷却が必要な2つの電気機器を連携させて冷却させることができる。また、供給可能な総風量から求められた供給可能上限風量よりも冷却要求風量が大きい場合には、総風量を上回ることを回避するために、バッテリからの排気をPCUへ供給するように切換弁が切換えられ、PCUのファンの制御デューティを増加させてファンの回転数を増加させることによりPCUへの冷却風量を増加させるのではなく、バッテリからの排気をPCUに供給することによりPCUへの冷却風量を増加させて対応する。その結果、車両の搭載された2個以上の電気機器を冷却する冷却装置であって、電気機器相互の冷却要求を考慮して、それぞれの電気機器を的確に冷却するとともに、省エネルギを実現することができる冷却装置を提供することができる。 As described above, according to the cooling device of the present embodiment, the upper limit value of the total air volume that can be supplied to the battery and the PCU is calculated as the total air volume. A value obtained by subtracting each required air volume from the total air volume is calculated as an upper limit air volume that can be supplied in another device. When the calculated supply upper limit air volume is larger than the required air volume, the flow rate of the cooling air to the electrical equipment that has been requested to increase the cooling air volume is increased and the electrical equipment that can be saved is cooled. The air volume can be lowered, and two electric devices that require cooling can be linked and cooled. Further, when the cooling request air volume is larger than the upper limit air volume that can be obtained from the total air volume that can be supplied, in order to avoid exceeding the total air volume, the switching valve is configured to supply the exhaust from the battery to the PCU. The cooling duty to the PCU is not increased by increasing the control duty of the fan of the PCU and increasing the rotational speed of the fan to increase the amount of cooling air to the PCU but by supplying the exhaust from the battery to the PCU. Respond by increasing the air volume. As a result, it is a cooling device that cools two or more electric devices mounted on a vehicle. In consideration of the mutual cooling requirements of each electric device, each electric device is accurately cooled and energy saving is realized. It is possible to provide a cooling device that can be used.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
100 バッテリ、110 バッテリECU、120,220 ファン、130,230 冷却空気取入通路、140,240 冷却空気通路、150,250 冷却空気排気通路、160,170 切換弁、180 逆止弁、190 連絡通路、200 PCU、210 PCU_ECU、300 ファン制御コントローラ。 100 battery, 110 battery ECU, 120, 220 fan, 130, 230 cooling air intake passage, 140, 240 cooling air passage, 150, 250 cooling air exhaust passage, 160, 170 switching valve, 180 check valve, 190 communication passage , 200 PCU, 210 PCU_ECU, 300 Fan control controller.
Claims (6)
各前記電気機器へ冷却媒体を供給するための、各前記電気機器に対応して設けられる供給手段と、
前記供給手段により、対応する前記電気機器へ供給できる冷却媒体の流量を、前記2個以上の電気機器について合算した総流量を記憶するための記憶手段と、
各前記電気機器の冷却要求を取得するための取得手段と、
前記総流量から、前記冷却要求が上昇した電気機器が要求する冷却要求に対応する流量を減算することにより、余裕流量を算出するための算出手段と、
前記冷却要求が上昇した電気機器以外が要求する冷却要求に対応する流量が、前記余裕流量を下回っているか否かを判断するための判断手段と、
前記判断手段により、前記冷却要求が上昇した電気機器以外が要求する冷却要求に対応する流量が前記余裕流量を下回っていると判断されると、前記冷却要求が上昇した電気機器への冷却媒体の供給量を増加させて、前記冷却要求が上昇した電気機器以外への冷却媒体の供給量を減少させるように、各前記供給手段を制御するための制御手段とを含む、車両に搭載された電気機器の冷却装置。 A cooling device for cooling two or more electric devices mounted on a vehicle, wherein a flow rate of a cooling medium supplied to each electric device is controllable for each electric device,
Supply means provided for each of the electrical devices for supplying a cooling medium to the electrical devices ;
Storage means for storing the total flow rate of the two or more electrical devices, the flow rate of the cooling medium that can be supplied to the corresponding electrical device by the supply unit;
Acquisition means for acquiring a cooling request for each of the electrical devices;
A calculation means for calculating a surplus flow rate by subtracting a flow rate corresponding to a cooling request required by the electrical equipment whose cooling request has increased from the total flow rate;
A determination means for determining whether or not a flow rate corresponding to a cooling request requested by a device other than the electrical device for which the cooling request has increased is less than the marginal flow rate;
If it is determined by the determination means that the flow rate corresponding to the cooling request requested by a device other than the electrical device for which the cooling request has increased is below the marginal flow rate, the cooling medium to the electrical device for which the cooling request has been increased Control means for controlling each of the supply means so as to increase the supply amount so as to reduce the supply amount of the cooling medium to other than the electrical equipment for which the cooling request has increased. Equipment cooling device.
前記制御手段は、前記判断手段により前記冷却要求が上昇した電気機器以外が要求する冷却要求に対応する流量が前記余裕流量を下回っていると判断されないと、前記流通手段を用いて、前記第2の電気機器への冷却媒体の供給量を増加させるための手段を含む、請求項1に記載の冷却装置。 The cooling device further includes distribution means for distributing the cooling medium discharged from the first electric device to the second electric device,
If it is not determined by the determination means that the flow rate corresponding to the cooling request requested by a device other than the electrical device for which the cooling request has increased is less than the marginal flow rate , the control means uses the distribution means to The cooling device according to claim 1, comprising means for increasing a supply amount of a cooling medium to the electrical equipment.
前記第2の電気機器は、発熱素子を含む電気機器である、請求項2に記載の冷却装置。 The first electrical device is a power storage mechanism that stores power for running the vehicle,
The cooling device according to claim 2, wherein the second electric device is an electric device including a heating element.
前記第2の電気機器は、インバータユニットまたはDC/DCコンバータの少なくともいずれかを含む電気機器である、請求項2に記載の冷却装置。 The first electric device is a battery in which electric power for running the vehicle is stored,
The cooling device according to claim 2, wherein the second electric device is an electric device including at least one of an inverter unit and a DC / DC converter.
前記冷却媒体は、空気である、請求項1〜4のいずれかに記載の冷却装置。 The supply means is a cooling fan,
The cooling device according to claim 1, wherein the cooling medium is air.
前記冷却媒体は、液体である、請求項1〜4のいずれかに記載の冷却装置。 The supply means is a pump,
The cooling device according to claim 1, wherein the cooling medium is a liquid.
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