JP5912689B2 - ハイブリッド電気自動車の冷却装置 - Google Patents

ハイブリッド電気自動車の冷却装置 Download PDF

Info

Publication number
JP5912689B2
JP5912689B2 JP2012054023A JP2012054023A JP5912689B2 JP 5912689 B2 JP5912689 B2 JP 5912689B2 JP 2012054023 A JP2012054023 A JP 2012054023A JP 2012054023 A JP2012054023 A JP 2012054023A JP 5912689 B2 JP5912689 B2 JP 5912689B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
refrigerant
refrigerant pump
cooling
cooling circuit
state
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2012054023A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2013188098A (ja
Inventor
琢也 北清
琢也 北清
慶幸 渡邊
慶幸 渡邊
奈津美 森薗
奈津美 森薗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Priority to JP2012054023A priority Critical patent/JP5912689B2/ja
Priority to PCT/JP2013/056356 priority patent/WO2013137119A1/ja
Publication of JP2013188098A publication Critical patent/JP2013188098A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5912689B2 publication Critical patent/JP5912689B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/003Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to inverters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/003Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to auxiliary motors, e.g. for pumps, compressors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/02Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/10Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
    • B60L50/16Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines with provision for separate direct mechanical propulsion
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/26Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by cooling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00Converter types
    • B60L2210/40DC to AC converters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/10Vehicle control parameters
    • B60L2240/36Temperature of vehicle components or parts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/52Drive Train control parameters related to converters
    • B60L2240/525Temperature of converter or components thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/54Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/545Temperature
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)

Description

本発明は、エンジン及びモータを動力源として使用するハイブリッド電気自動車において、モータで使用される電力を蓄電するバッテリ及び該バッテリの電力を交流変換してモータに供給するインバータを冷却する、ハイブリッド電気自動車の冷却装置の技術分野に関する。
近年、動力源としてエンジンと共に、バッテリに蓄積した電力を用いて駆動するモータを備えたハイブリッド電気自動車が着目されている。ハイブリッド電気自動車では、バッテリに蓄電された直流電力をインバータで交流変換してモータに供給して駆動することにより、エンジンの運転時間を削減し、良好な燃料消費効率を得ることができる。
ところでハイブリッド電気自動車に使用されているバッテリやインバータは正常な動作を行うために適切な温度領域が予め設定されているが、これらの部位では動作時に多くの発熱が生じる。そのため、適切な冷却機構を構築することによって、動作時においてもバッテリやインバータが正常な温度領域に維持されるように管理する必要がある。
例えば特許文献1では、バッテリ、インバータ及びモータを通る冷却回路を設け、該冷却回路に冷媒を循環させることによって、シンプルな冷却回路でこれらを適切な温度領域に管理できるとされている。
特開2009−126256号公報
ハイブリッド電気自動車に搭載される各種構成要素のうち、バッテリはその使用温度領域によって効率や寿命が大きく左右される。例えば、バッテリの使用温度が高すぎると劣化が促進されてしまい、使用温度が低すぎると内部抵抗が増加して効率が低下してしまう。このように、バッテリにとって温度管理は重要である。特許文献1では、バッテリの冷却回路がインバータやモータの冷却回路と同一であるために、冷却回路の簡略化は達成できるものの、その代償としてバッテリの温度制御精度が低下してしまうおそれがある。
特に各種構成要素はそれぞれ適切な使用温度領域が異なるのが一般的であるため、特許文献1のように、同一の冷却回路で全ての構成要素の冷却を賄うには制御精度に限界がある。
また特許文献1では冷却回路を流れる冷媒の冷却は、専らラジエータに頼っている。そのため、夏場のように外気温が上昇する環境下では、十分な冷却性能を発揮できないおそれがある。
本発明は上述の問題点に鑑みなされたものであり、外気温度に関わらず良好な冷却性能を発揮できると共に、良好な温度管理精度を有するハイブリッド電気自動車の冷却装置を提供することを目的とする。
本発明に係るハイブリッド電気自動車の冷却装置は上記課題を解決するために、ハイブリッド電気自動車に搭載された駆動源であるモータの電力を蓄電するバッテリと、該バッテリの電力を変換するインバータとを冷却するハイブリッド電気自動車の冷却装置であって、前記バッテリに冷媒を供給する第1の冷媒ポンプ、及び、前記バッテリと前記第1の冷媒ポンプとの間に設けられる第1の冷却器を備えてなる第1の冷却回路と、前記インバータに冷媒を供給する第2の冷媒ポンプ、及び、前記インバータと前記第2の冷媒ポンプとの間に設けられ、外気との熱交換によって冷媒を冷却する第2の冷却器を備えてなる第2の冷却回路と、前記第1の冷却回路及び前記第2の冷却回路間に設けられ、前記第1の冷却回路及び前記第2の冷却回路が同一回路となるように接続する接続状態と、前記第1の冷却回路及び前記第2の冷却回路が独立回路となるように隔離する隔離状態とを切り換える切換バルブと、外気温を検出する外気温度検出手段と、前記第1の冷媒ポンプ及び前記第2の冷媒ポンプの動作、並びに、前記切換バルブの切換動作を制御する制御手段とを備え、前記第1の冷媒ポンプは、前記制御手段によって容量が可変に構成されており、
前記制御手段は、前記外気温度検出手段の検出値が第1の所定温度未満のとき、前記切換バルブを接続状態に設定すると共に、前記第1の冷媒ポンプ及び前記第2の冷媒ポンプを共に停止させ、前記外気温度検出手段の検出値が前記第1の所定温度以上であり、かつ前記第1の所定温度より高く設定された第2の所定温度未満のとき、前記切換バルブを接続状態に設定すると共に前記第1の冷媒ポンプを第1の容量に設定し、前記第1の冷媒ポンプを作動させ、前記外気温度検出手段の検出値が前記第2の所定温度以上のとき、前記切換バルブを隔離状態に設定すると共に前記第1の冷媒ポンプを前記第1の容量より少ない第2の容量に設定し、前記第1の冷媒ポンプ及び前記第2の冷媒ポンプを共に作動させることを特徴とする。

外気温度が所定温度未満であるときには、切換バルブを接続状態に切り換えることによって、第1の冷却回路と第2の冷却回路が同一回路となるため、バッテリ及びインバータは共通の冷却回路により冷却される。このとき外気温度は比較的低いため、第2の冷却器は外気との熱交換によって十分な冷却性能を発揮して、バッテリ及びインバータの温度管理を行うことができる。また、冷媒の循環は第1の冷媒ポンプのみによって行われるため、第2の冷媒ポンプを動作させる必要がなく、電力消費量を効果的に抑制できる。
一方、外気温度が所定温度以上であるときには、切換バルブを隔離状態に切り換えることによって、第1の冷却回路及び第2の冷却回路を独立した2つの冷却回路とする。すなわち、バッテリ及びインバータはそれぞれ別の冷却回路によって冷却される。このとき、第1の冷却回路及び第2の冷却回路では、それぞれ第1の冷媒ポンプ及び第2の冷媒ポンプによって循環される冷媒が、それぞれ第1の冷却器及び第2の冷却器によって冷却される。このように、外気温度が比較的高くなって第2の冷却器のみの冷却性能によってバッテリ及びインバータの温度管理を賄いきれなくなった場合であっても、各冷却回路を独立させることによって、良好な冷却性能を確保し、温度管理を精度よく行うことができる。
前記第2の冷却回路は前記第2の冷媒ポンプを迂回するバイパス経路と、該バイパス経路への冷媒の流入を制御するバイパスバルブとを備えており、前記制御手段は前記切換バルブが接続状態にあるとき、前記バイパス経路に冷媒を導くように開制御し、前記切換バルブが隔離状態にあるとき、前記バイパス経路への冷媒の流入を禁止するように閉制御してもよい。
切換バルブが接続状態にあるとき第2の冷媒ポンプは停止状態にあるため、冷却回路を循環する冷媒にとって抵抗となって効率低下の要因となる。また、停止状態にある第2の冷媒ポンプに負荷をかけることとなり故障の原因ともなり得る。そこで、第2の冷媒ポンプが停止している場合には、バイパスバルブを開状態に制御して第2の冷媒ポンプに流れ込もうとする冷媒をバイパス経路に導いて迂回させる。これにより、上述した効率低下や故障発生リスクを効果的に防止することができる。
一方、切換バルブが隔離状態にあるときは、バイパスバルブを閉状態に制御することによって、バイパス経路への冷媒の流れ込みを禁止する。これにより、第2の冷媒ポンプの作動時に、不用意にバイパス経路に冷媒が流れ込んで冷媒の圧送ロスが生じることを防止することができる。
前記第1の冷却器は前記ハイブリッド電気自動車に搭載された空調装置内を循環する空調冷媒と前記第1の冷却回路を流れる冷媒とを熱交換するチラーとして構成されており、前記制御手段は前記外気温度検出手段の検出値が所定温度以上のとき、前記チラーを作動させてもよい。
外気温度が所定温度以上になることにより比較的高温になると、外気との熱交換によって冷媒を冷却する第2の冷却器の冷却性能が低下する。そこで、第1の冷却器を作動させることによって第2の冷却器による冷却性能を補填し、高温時においてもバッテリ及びインバータの温度管理を良好に維持することができる。特に、第1の冷却器を空調冷媒と第1の冷却回路を流れる冷媒とを熱交換するチラーとして構成することによって、高温時においてもバッテリを良好に冷却することができる。
前記第1の冷媒ポンプは前記第2の冷媒ポンプに比べて圧送容量が大きくてもよい。
第1の冷媒ポンプは切換バルブが接続状態である場合に、第1の冷却回路及び第2の冷却回路が接続されてなる大きな冷却回路において冷媒を循環させる必要がある。そのため、切換バルブが隔離状態である場合に作動する第1の冷媒ポンプの容量を第2の冷却回路に比べて大きく設定することが好ましい。
尚、より好ましくは2つの冷媒ポンプのうち少なくとも第1の冷媒ポンプは容量が可変型であるとよく、切換バルブの状態切換動作に伴って容量を調整するとよい。
本発明によれば外気温度に応じて切換バルブを接続状態と隔離状態に切り換えることによって、外気温度が比較的低い場合には、第1の冷却回路及び第2の冷却回路が同一回路として十分な冷却性能を確保しつつ、第2の冷媒ポンプを作動させずに電力消費量を効果的に抑制できる。一方、外気温度が比較的高い場合には、第1の冷却回路及び第2の冷却回路を独立の冷却回路とすることで、第2の冷却器のみの冷却性能によってバッテリ及びインバータの温度管理を賄いきれなくなった場合であっても、各冷却回路を独立させることによって、良好な冷却性能を確保し、温度管理を精度よく行うことができる。
本実施形態に係るハイブリッド電気自動車の冷却装置の全体構成を示す模式図である。 本実施形態に係るハイブリッド電気自動車の冷却装置の動作を示すフローチャートである。 本実施形態に係るハイブリッド電気自動車の冷却装置の各動作状態における構成部位の切換パターンを示す一覧表である。 第1の冷却状態における冷却回路を示す模式図である。 第2の冷却状態における冷却回路を示す模式図である。
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図1は、本実施形態に係るハイブリッド電気自動車の冷却装置1の全体構成を示す模式図である。冷却装置1は、ハイブリッド電気自動車に搭載された駆動源であるモータの電力を蓄電するバッテリ2と、該バッテリ2の電力を変換するインバータ3とを冷却する冷却回路を備えてなる。当該冷却回路は、第1の冷却回路4と第2の冷却回路5とを含んでなる。各冷却回路には冷媒として冷却水が使用されている。一般的にバッテリ2の冷却方式として空冷方式が採用されることが多いが、このように本実施形態では水冷方式を採用している。これにより、バッテリ2を構成する多数のセル間の温度バラツキを抑制することができ、バッテリ2の温度管理を良好に実施することができる。
第1の冷却回路4には、冷媒を循環させるための第1の冷媒ポンプ6と、バッテリ2と第1の冷媒ポンプ6との間に設けられる第1の冷却器7とを備えてなる。
第1の冷却器7は、ハイブリッド電気自動車に搭載された空調装置(不図示)内を循環する空調冷媒と第1の冷却回路4を流れる冷媒とを熱交換するチラーとして構成されている。具体的には、ハイブリッド電気自動車に搭載されたカーエアコンに使用されているフロンなどの空調冷媒を、空調用の冷媒回路から分岐して、チラーである第1の冷却器7に供給するようにするとよい。
このように第1の冷却器7では、第1の冷却回路4を流れる冷媒と空調冷媒との間で熱交換を行うことによって、後述する第2の冷却器に比べて良好な冷却性能を有している。特に、夏場のように外気温が高い環境下においても、その性能を維持できる。
第2の冷却回路5には、冷媒を循環させるための第2の冷媒ポンプ8と、バッテリ2と第2の冷媒ポンプ8との間に設けられる第2の冷却器9とを備えてなる。
第2の冷却器9は外気との熱交換によって第2の冷却回路5を流れる冷媒を冷却する。具体的には、第2の冷却器9はラジエータであるとよい。この場合、エンジン等の冷却水はバッテリ2やインバータ3の冷却水として使用するには温度が高すぎる傾向があるため、エンジン等の冷却水を冷却するラジエータとは独立して構成するとよい。
第2の冷却回路5には特に、第2の冷媒ポンプ8を迂回するようにバイパス経路12が設けられている。バイパス経路12には、該バイパス経路12への冷媒の流入を制御するバイパスバルブ13と、バイパス経路12において冷媒が逆流することを防止するための逆止弁14とが設けられている。
第1の冷却回路4及び第2の冷却回路5間には切換バルブ10が設けられている。切換バルブ10は4方弁であり、第1の冷却回路4及び第2の冷却回路5が同一回路となるように接続する接続状態(図4を参照)と、第1の冷却回路4及び第2の冷却回路5が独立回路となるように隔離する隔離状態(図5を参照)とを切り換える。初期状態において、切換バルブ10は接続状態(開状態)に設定されており、後述するコントロールユニットからの制御信号に基づいて、隔離状態(閉状態)に切り替え制御できるように構成されている。
尚、本実施形態では切換バルブ10として4方弁を用いた例を示しているが、3方弁などの他の態様のバルブを単数又は複数使用して、同等の冷却回路を構築してもよい。
温度センサ11は外気温を検出する外気温度検出手段であり、ハイブリッド電気自動車の外気雰囲気にさらされる位置に取り付けられている。温度センサ11は例えばサーミスタ素子や熱電対などを利用したものように、温度に関する情報を電気信号に変換するものが好ましい。
コントロールユニット15は、温度センサ11から外気温度に関する情報を電気信号として取得し、その取得値に応じて第1の冷媒ポンプ6、第1の冷却器7、第2の冷媒ポンプ8、第2の冷却器9、切換バルブ10及びバイパスバルブ13に対して制御信号を送信することにより、動作制御を実施する。
コントロールユニット15は制御に必要な情報を予め記憶したメモリ等の記憶手段(不図示)を内蔵している。コントロールユニット15は必要に応じて内蔵された記憶手段にアクセスすることにより、必要な情報を読み出し、温度センサ11等から取得した情報と併せて制御を実行する。
尚、コントロールユニット15は、エンジンを制御するECUなどと兼用して構成されていてもよい。
図2は本実施形態に係るハイブリッド電気自動車の冷却装置1の動作を示すフローチャートである。本実施形態では、温度センサ11の検出値を予め設定された温度閾値T1及びT2と比較し、その比較結果に応じて、冷却装置1の状態を「冷却停止状態」「第1の冷却状態」「第2の冷却状態」に切り換える。尚、これら各状態の詳細については、図3乃至図5を参照して後述する。
まずコントロールユニット15は温度センサ11から外気温度の検出値Tを取得し(ステップS1)、内蔵された記憶手段にアクセスすることによって予め記憶されている温度閾値T1及びT2を読み出す(ステップS2)。そして、検出値Tが温度閾値T1未満であるか否かを判定する(ステップS3)。T<T1である場合(ステップS3:YES)、冷却装置1の状態を「冷却停止状態」に切り換える(ステップS5)。T≧T1である場合(ステップS3:NO)、コントロールユニット15は検出値Tが温度閾値T2未満であるか否かを判定する(ステップS4)。T<T2である場合(ステップS4:YES)、コントロールユニット15は冷却装置1の状態を「第1の冷却状態」に切り換える(ステップS6)。T≧T2である場合(ステップS4:NO)、コントロールユニット15は冷却装置1の状態を「第2の冷却状態」に切り換える(ステップS7)。
図3は、本実施形態に係るハイブリッド電気自動車の冷却装置1の各動作状態における構成部位の切換パターンを示す一覧表である。図4は第1の冷却状態における冷却回路を示す模式図である。図5は第2の冷却状態における冷却回路を示す模式図である。
尚、図4及び図5では、それぞれ冷媒の流路を太線で示している。
まずT<T1の場合に実施される冷却停止状態では、第1の冷媒ポンプ6と第2の冷媒ポンプ8は共に「OFF」に設定される。この場合、外気温度が十分に低いため、各冷却回路を動作させる必要がないため、各冷媒ポンプを停止させて無駄な電力消費を抑制する。
このとき切換バルブ10とバイパスバルブ13は、次に述べる第1の冷却状態と同様に、共に開状態にされる。第2の冷却状態は外気温度が高温(T≧T2)に達する夏場などの限られた場合にのみに実施されるため、実際には第1の冷却状態が大部分を占めることとなる。そのため、初期状態において切換バルブ10とバイパスバルブ13を第1の冷却状態と同様の開状態にしておくことにより、第2の冷却状態が必要なときに限って閉状態に切り換えるようにし、平常時における電力消費量を効果的に抑制することができる。
尚、冷却停止状態においては、チラーである第1の冷却器7も「OFF」にしておくことによって、無駄な電力消費を防止している。
次にT1≦T<T2の場合に実施される第1の冷却状態では、切換バルブ10が開状態に設定されることにより、第1の冷却回路4と第2の冷却回路5とが同一の冷却回路になる。これにより、バッテリ2及びインバータ3は共通の冷却回路によって冷却される。このとき第1の冷却器7は「OFF」状態に設定されるが、外気温度は比較的低いため、第2の冷却器9は外気との熱交換によって十分な冷却性能を発揮して、バッテリ2及びインバータ3の温度管理を行うことができる。このように第1の冷却状態では、第1の冷却器7を「OFF」にすることによって、電力消費量を効果的に削減できる。
また第1の冷却状態では、第2の冷媒ポンプ8も「OFF」状態に設定されることにより、より一層の電力消費量の削減が行われる。それと共に、第2の冷却回路5を流れる冷媒がバイパス通路12に導かれるように、バイパスバルブ13が開状態に設定される。停止状態にある第2の冷媒ポンプ8は冷却回路を循環する冷媒にとって流量抵抗となって効率低下の要因となると共に、停止状態にある第2の冷媒ポンプに負荷をかけることとなり故障の原因ともなり得る。そこで、第2の冷媒ポンプ8が停止している場合には、バイパスバルブ13を開状態に制御することにより、第2の冷媒ポンプ8に流れ込もうとする冷媒をバイパス経路12に導いて迂回させる。これにより、上述した効率低下や故障発生リスクを効果的に防止することができる。
また、第1の冷却状態では、切換バルブ10によって第1の冷却回路4と第2の冷却回路5とが同一の冷却回路に接続される。このとき、冷媒の循環用に使用される冷媒ポンプは第1の冷媒ポンプ6のみであるため、冷媒を循環させるための出力を増加させる。すなわち、コントロールユニット15は第2の冷媒ポンプ8を停止させると共に、可変容量式の第1の冷媒ポンプ6の容量を増大させる。これにより、一つの冷媒ポンプによって接続された第1の冷却回路4と第2の冷却回路5とにおける冷媒の循環を十分に行うことができる。
続いてT2≦Tの場合に実施される第2の冷却状態では、切換バルブ10が閉状態に設定されることにより、第1の冷却回路4と第2の冷却回路5とが互いに独立した冷却回路になる。すなわち、バッテリ2及びインバータ3はそれぞれ別の冷却回路によって冷却される。このとき、バイパスバルブ13は閉状態に設定されることにより、第2の冷却通路5を流れる冷媒はバイパス経路12への侵入が禁止され、第2の冷媒ポンプ8側に流入することになる。その結果、第1の冷却回路4及び第2の冷却回路5では、それぞれ第1の冷媒ポンプ6及び第2の冷媒ポンプ8によって循環される冷媒が、それぞれ第1の冷却器7及び第2の冷却器9によって冷却される。
第1の冷却回路4では、第1の冷却状態において停止していた第1の冷却器7が動作される。具体的には、チラーである第1の冷却器7に対して、空調機器用の冷媒を導入して、熱交換を開始する。空調機器用の冷媒は外気温度が高温に達した状態においても良好な冷却効果を発揮できる。そのため、T2≦Tの場合であっても、バッテリ2の温度を制度良く管理することができ、性能低下を効果的に防止することができる。
本実施形態では上述したように、第2の冷却器9が外気との熱交換を行うラジエータであるため、外気温度が高くなると冷却性能が低下し、バッテリ2及びインバータ3を十分に冷却できなくなるおそれがある。そこで第2の冷却状態では、第2の冷却器9で温度管理を賄いきれなくなった場合であっても、各冷却回路を独立させることによって、良好な冷却性能を確保し、温度管理を精度よく行うことができる。
また、第2の冷却状態では、切換バルブ10によって第1の冷却回路4と第2の冷却回路5とが独立の冷却回路に隔離されるため、第1の冷却状態に比べて、第1の冷媒ポンプ6の負荷は軽減される。そのため、コントロールユニット15は第1の冷却状態に比べて、第1の冷媒ポンプ6の出力を減少させるとよい。これにより、第1の冷媒ポンプ6において無駄に電力を消費することを防止できると共に、バッテリ2が過冷却されて効率が悪化することを防止することができる。
本発明は、エンジン及びモータを動力源として使用するハイブリッド電気自動車において、モータで使用される電力を蓄電するバッテリ及び該バッテリの電力を交流変換してモータに供給するインバータを冷却する、ハイブリッド電気自動車の冷却装置に利用可能である。
1 冷却装置
2 バッテリ
3 インバータ
4 第1の冷却回路
5 第2の冷却回路
6 第1の冷媒ポンプ
7 第1の冷却器
8 第2の冷媒ポンプ
9 第2の冷却器
10 切換バルブ
11 温度センサ
12 バイパス経路
13 バイパスバルブ
14 逆止弁
15 コントロールユニット

Claims (4)

  1. ハイブリッド電気自動車に搭載された駆動源であるモータの電力を蓄電するバッテリと、該バッテリの電力を変換するインバータとを冷却するハイブリッド電気自動車の冷却装置であって、
    前記バッテリに冷媒を供給する第1の冷媒ポンプ、及び、前記バッテリと前記第1の冷媒ポンプとの間に設けられる第1の冷却器を備えてなる第1の冷却回路と、
    前記インバータに冷媒を供給する第2の冷媒ポンプ、及び、前記インバータと前記第2の冷媒ポンプとの間に設けられ、外気との熱交換によって冷媒を冷却する第2の冷却器を備えてなる第2の冷却回路と、
    前記第1の冷却回路及び前記第2の冷却回路間に設けられ、前記第1の冷却回路及び前記第2の冷却回路が同一回路となるように接続する接続状態と、前記第1の冷却回路及び前記第2の冷却回路が独立回路となるように隔離する隔離状態とを切り換える切換バルブと、
    外気温を検出する外気温度検出手段と、
    前記第1の冷媒ポンプ及び前記第2の冷媒ポンプの動作、並びに、前記切換バルブの切換動作を制御する制御手段と
    を備え、
    前記第1の冷媒ポンプは、前記制御手段によって容量が可変に構成されており、
    前記制御手段は、前記外気温度検出手段の検出値が第1の所定温度未満のとき、前記切換バルブを接続状態に設定すると共に、前記第1の冷媒ポンプ及び前記第2の冷媒ポンプを共に停止させ、前記外気温度検出手段の検出値が前記第1の所定温度以上であり、かつ前記第1の所定温度より高く設定された第2の所定温度未満のとき、前記切換バルブを接続状態に設定すると共に前記第1の冷媒ポンプを第1の容量に設定し、前記第1の冷媒ポンプを作動させ、前記外気温度検出手段の検出値が前記第2の所定温度以上のとき、前記切換バルブを隔離状態に設定すると共に前記第1の冷媒ポンプを前記第1の容量より少ない第2の容量に設定し、前記第1の冷媒ポンプ及び前記第2の冷媒ポンプを共に作動させることを特徴とするハイブリッド電気自動車の冷却装置。
  2. 前記第2の冷却回路は前記第2の冷媒ポンプを迂回するバイパス経路と、
    該バイパス経路への冷媒の流入を制御するバイパスバルブと
    を備えており、
    前記制御手段は前記切換バルブが接続状態にあるとき、前記バイパス経路に冷媒を導くように開制御し、前記切換バルブが隔離状態にあるとき、前記バイパス経路への冷媒の流入を禁止するように閉制御することを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド電気自動車の冷却装置。
  3. 前記第1の冷却器は前記ハイブリッド電気自動車に搭載された空調装置内を循環する空調冷媒と前記第1の冷却回路を流れる冷媒とを熱交換するチラーとして構成されており、
    前記制御手段は前記外気温度検出手段の検出値が前記第2の所定温度以上のとき、前記チラーを作動させることを特徴とする請求項1又は2に記載のハイブリッド電気自動車の冷却装置。
  4. 前記第1の冷媒ポンプは前記第2の冷媒ポンプに比べて圧送容量が大きいことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のハイブリッド電気自動車の冷却装置。
JP2012054023A 2012-03-12 2012-03-12 ハイブリッド電気自動車の冷却装置 Expired - Fee Related JP5912689B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012054023A JP5912689B2 (ja) 2012-03-12 2012-03-12 ハイブリッド電気自動車の冷却装置
PCT/JP2013/056356 WO2013137119A1 (ja) 2012-03-12 2013-03-07 ハイブリッド電気自動車の冷却装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012054023A JP5912689B2 (ja) 2012-03-12 2012-03-12 ハイブリッド電気自動車の冷却装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013188098A JP2013188098A (ja) 2013-09-19
JP5912689B2 true JP5912689B2 (ja) 2016-04-27

Family

ID=49161029

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012054023A Expired - Fee Related JP5912689B2 (ja) 2012-03-12 2012-03-12 ハイブリッド電気自動車の冷却装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5912689B2 (ja)
WO (1) WO2013137119A1 (ja)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6469381B2 (ja) * 2014-07-28 2019-02-13 日立建機株式会社 ハイブリッド式作業機
US11207939B2 (en) 2016-09-02 2021-12-28 Apple Inc. Vehicle thermal management system and heat exchangers
CN113195290A (zh) * 2018-12-21 2021-07-30 本田技研工业株式会社 温度调整回路
JP6886961B2 (ja) * 2018-12-21 2021-06-16 本田技研工業株式会社 温度調整回路及びその制御方法
US20220085435A1 (en) * 2018-12-21 2022-03-17 Honda Motor Co., Ltd. Vehicle
JP2020102377A (ja) * 2018-12-21 2020-07-02 本田技研工業株式会社 温度調整回路及びその制御方法
JP6997883B2 (ja) * 2018-12-21 2022-01-18 本田技研工業株式会社 温度調整回路
JP6997884B2 (ja) * 2018-12-21 2022-01-18 本田技研工業株式会社 車両
JP6886960B2 (ja) 2018-12-21 2021-06-16 本田技研工業株式会社 温度調整回路及びその制御方法
JP6973446B2 (ja) * 2019-05-10 2021-11-24 トヨタ自動車株式会社 車載温調装置
JP2020185891A (ja) * 2019-05-15 2020-11-19 アイシン精機株式会社 電動車両用温度調整システム
JP2021035215A (ja) * 2019-08-27 2021-03-01 本田技研工業株式会社 温度調整回路
JP7132897B2 (ja) 2019-09-04 2022-09-07 本田技研工業株式会社 車両
JP7427454B2 (ja) * 2020-01-21 2024-02-05 本田技研工業株式会社 電動車両のバッテリ温度制御装置
JP7409436B1 (ja) * 2022-06-24 2024-01-09 株式会社タダノ クレーン
CN117039244B (zh) * 2023-08-09 2024-04-19 上海聚信海聚新能源科技有限公司 分泵式节能冷却系统、储能柜和pcs冷却控制方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3876793B2 (ja) * 2002-08-12 2007-02-07 トヨタ自動車株式会社 多重冷却システム
JP4029745B2 (ja) * 2003-03-10 2008-01-09 株式会社デンソー 熱管理システム
JP3975399B2 (ja) * 2003-04-22 2007-09-12 アイシン精機株式会社 車両用エンジン冷却装置
FR2884058B1 (fr) * 2005-04-05 2016-07-15 Valeo Systemes Thermiques Branche Thermique Habitacle Dispositif de maintien a une temperature de consigne d'une batterie d'un vehicule a motorisation electrique par fluide caloporteur
JP5336467B2 (ja) * 2008-03-05 2013-11-06 カルソニックカンセイ株式会社 車両用バッテリ冷却装置
JP5556058B2 (ja) * 2009-05-20 2014-07-23 日産自動車株式会社 バッテリ温度制御装置
US8336319B2 (en) * 2010-06-04 2012-12-25 Tesla Motors, Inc. Thermal management system with dual mode coolant loops

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013137119A1 (ja) 2013-09-19
JP2013188098A (ja) 2013-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5912689B2 (ja) ハイブリッド電気自動車の冷却装置
KR102518177B1 (ko) 차량의 공조시스템
US10125662B2 (en) Engine cooling device for vehicle
JP5336467B2 (ja) 車両用バッテリ冷却装置
US8677772B2 (en) Air conditioning system for a vehicle
CN111315609A (zh) 用于机动车的冷却系统和具有这种冷却系统的机动车
EP4043253B1 (en) Thermal management system, method for controlling thermal management system, and electric vehicle
KR20090091225A (ko) 전기 기기의 냉각 장치 및 냉각 방법
WO2015087743A1 (ja) 車両用冷却循環システム
CN111902303B (zh) 冷却装置
JP2020102380A (ja) 温度調整回路及びその制御方法
CN111129663A (zh) 车载热管理系统和车辆
CN113492637A (zh) 车辆的热管理系统
US20220281285A1 (en) Integrated thermal management circuit for vehicle
WO2016031089A1 (ja) 駆動システム
JP7038231B2 (ja) 車両
JP2014213667A (ja) 冷却装置
JP6632718B2 (ja) ハイブリッド蒸気圧縮/熱電熱伝達システム
JP7295155B2 (ja) 電池冷却システム
JP5842525B2 (ja) インバータ冷却装置
JP6117664B2 (ja) 温度制御装置、温度制御方法
CN116424067A (zh) 用于车辆的热泵系统控制方法
JP2006258069A (ja) 冷却システム
KR102630690B1 (ko) 차량의 열관리 시스템
JP2004324445A (ja) ハイブリッド車用複合冷却システム

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140724

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150417

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150717

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150814

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20151111

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160202

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160325

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160401

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5912689

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees