JP6024562B2 - Battery temperature control system - Google Patents
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Description
本発明は、バッテリの温度を調節する温度調節システムに関するものである。 The present invention relates to a temperature adjustment system that adjusts the temperature of a battery.
バッテリには、温度が高くなると劣化速度が増速し、温度が低くなると入出力特性が悪化する性質があり、従来、バッテリの温度を調節する種々の温度調節技術が提案されている。 The battery has a property that the deterioration rate increases as the temperature increases, and the input / output characteristics deteriorate as the temperature decreases. Conventionally, various temperature adjustment techniques for adjusting the temperature of the battery have been proposed.
特許文献1は、キャビン内の空気を加熱冷却阻素子に送り込んで温度調節し、この温度調節された空気を用いてバッテリの温度を調節する方法を開示する。 Patent Document 1 discloses a method of adjusting the temperature by sending air in a cabin to a heating / cooling barrier element and adjusting the temperature of the battery using the temperature-adjusted air.
しかしながら、例えば、深夜から早朝にかけてバッテリを外部充電しながら温度調節する場合、車両はREADY−OFF状態であるため、キャビン内の空気が温度調節されておらず、加熱冷却素子等の温度調節に必要な機器部品の消費電力及び作動音が大きくなる。そして、車外環境が静寂性の求められる環境である場合には、作動音が騒音となるおそれがある。一方、バッテリは温度が高くなると劣化速度が増速し、温度が低くなると入出力特性が悪化するため、バッテリ温度が適正温度でない場合には、作動音が騒音になってもバッテリの温度調節を優先すべき場合がある。ただし、この場合であっても、例えば、バッテリ温度に応じて、バッテリ温度と適正温度との温度差が相対的に大きい場合には温調能力を最大にして温度調節を行い、前記温度差が相対的に小さい場合には温調能力を最大より低くして温度調節を行うなど、バッテリ温度の適正化及び消費電力の削減に留意しながら、温度調節を行いたい場合がある。 However, for example, when adjusting the temperature from midnight to early morning while externally charging the battery, the vehicle is in a READY-OFF state, so the temperature of the air in the cabin is not adjusted, and it is necessary to adjust the temperature of the heating and cooling element Power consumption and operation noise of large equipment parts increase. When the environment outside the vehicle is an environment where quietness is required, the operating sound may become noise. On the other hand, the deterioration rate of the battery increases as the temperature rises, and the input / output characteristics deteriorate when the temperature decreases, so if the battery temperature is not the proper temperature, the battery temperature can be adjusted even if the operating noise becomes noise. There are cases where priority should be given. However, even in this case, for example, when the temperature difference between the battery temperature and the appropriate temperature is relatively large according to the battery temperature, the temperature adjustment is performed by maximizing the temperature adjustment capability, and the temperature difference is When the temperature is relatively small, there are cases where it is desired to adjust the temperature while paying attention to the optimization of the battery temperature and the reduction of power consumption, such as adjusting the temperature by lowering the temperature adjustment capability from the maximum.
そこで、本願発明は、静寂性が高いモード、温度調節能力に優れるモード、エネルギ消費量の少ないモードを選択的に実行可能なバッテリの温度調節システムを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a battery temperature control system capable of selectively executing a mode with high quietness, a mode with excellent temperature control capability, and a mode with low energy consumption.
上記課題を解決するために、本願発明は、外部充電可能な車載バッテリから供給される電力により動作するペルチェ素子を含む第1の温度調節部と、前記車載バッテリから供給される電力により動作するブロア部を含む第2の温度調節部とを有し、前記ブロア部から前記第1の温度調節部の熱交換部に送風されることによって温度調節された空気を用いて前記車載バッテリを温度調節する温度調節システムであって、前記ブロア部及び前記ペルチェ素子に投入される電力の電力比率がそれぞれ異なる複数の駆動モードのうちいずれかの駆動モードを選択的に実行可能なコントローラを有し、前記複数の駆動モードは、前記ブロア部及び前記ペルチェ素子を所定の電力比率で駆動する第1の駆動モードと、前記第1の駆動モードよりも前記ブロア部に投入される電力の電力比率が低い第2の駆動モードと、前記第1の駆動モードよりも前記ペルチェ素子に投入される電力の電力比率が低い第3の駆動モードと、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a first temperature control unit including a Peltier element that operates with electric power supplied from an externally chargeable vehicle-mounted battery, and a blower that operates with electric power supplied from the vehicle-mounted battery. And adjusting the temperature of the in-vehicle battery using air whose temperature is adjusted by being blown from the blower part to the heat exchange part of the first temperature adjustment part. A temperature control system, comprising: a controller capable of selectively executing any one of a plurality of drive modes having different power ratios of power supplied to the blower unit and the Peltier element; The drive mode includes a first drive mode for driving the blower unit and the Peltier element at a predetermined power ratio, and the blower mode than the first drive mode. Including a second drive mode in which the power ratio of the power input to the unit is low and a third drive mode in which the power ratio of the power input to the Peltier element is lower than that in the first drive mode. Features.
本願発明によれば、静寂性が高いモード、温度調節能力に優れるモード、エネルギ消費量の少ないモードを選択的に実行可能なバッテリの温度調節システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a battery temperature control system capable of selectively executing a mode with high quietness, a mode with excellent temperature control capability, and a mode with low energy consumption.
(実施形態1)
図1を参照しながら、本実施形態に係るバッテリの温度調節システムについて説明する。図1は、温度調節システムのブロック図である。バッテリの温度調節システム100は車両に搭載されており、バッテリパック1、コントローラ2、監視ユニット3及び外気温度センサ4を含む。車両には、車両走行用モータを備えるプラグインハイブリッド自動車(PHV:plug-in hybrid vehicle)、電気自動車(EV:electrical vehicle)が含まれる。
(Embodiment 1)
A battery temperature control system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram of a temperature control system. The battery
バッテリパック1は、バッテリ10、ペルチェユニット(第1の温度調節部に相当する)20、バッテリ温度センサ31、第1ペルチェ温度センサ32、第2ペルチェ温度センサ33、第3ペルチェ温度センサ34、第4ペルチェ温度センサ35、第1ブロア(第2の温度調節部に相当する)40、第2ブロア(第2の温度調節部に相当する)50、循環ダクト60、流入ダクト70、排出ダクト80及び記憶部90を含む。なお、第1ブロア40及び第2ブロア50を特に区別する必要がない場合には、これらを纏めてブロア40、50と表記するものとする。
The battery pack 1 includes a battery 10, a Peltier unit (corresponding to a first temperature adjusting unit) 20, a
バッテリ10には、複数の蓄電素子を接続した蓄電スタックを用いることができる。複数の蓄電素子は、直列に接続されていてもよい。ただし、一部の蓄電素子が並列に接続されていてもよい。蓄電素子には、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池などの二次電池、或いはキャパシタを用いることできる。バッテリ10は、車両走行用モータに作動電力を供給する。バッテリ10は、例えば家庭用の商用電源を用いて外部充電することができる。 The battery 10 can be a power storage stack in which a plurality of power storage elements are connected. The plurality of power storage elements may be connected in series. However, some of the power storage elements may be connected in parallel. As the power storage element, a secondary battery such as a nickel metal hydride battery or a lithium ion battery, or a capacitor can be used. The battery 10 supplies operating power to the vehicle travel motor. The battery 10 can be externally charged using, for example, a household commercial power source.
ペルチェユニット20は、第1熱交換器21、第2熱交換器22及びペルチェ素子23を含む。ペルチェ素子23は、第1熱交換器21及び第2熱交換器22の間に配置されている。ペルチェ素子23は、所定方向に配列されるP型熱電対半導体及びN型熱電対半導体を含み、第1熱交換器21に近接する端面及び第2熱交換器22に近接する端面にはそれぞれ銅電極が設けられている。一点鎖線で示すPL1は電力ラインであり、この電力ラインPL1を介してバッテリ10からペルチェ素子23に作動電力が供給される。また、ペルチェ素子23に供給される電流の向きは、コントローラ2によって制御することができる。なお、ペルチェ素子23に代えて、複数のペルチェ素子からなるペルチェモジュールを用いることもできる。
The Peltier
第1熱交換器21及び第2熱交換機22は、前記銅電極に複数のフィンを形成することにより構成される。すなわち、第1熱交換器21を構成する複数のフィンを循環ダクト60の内部に延出させておくことにより、循環ダクト60の内部を流れる空気を温度調節することができる。また、第2熱交換器22を構成する複数のフィンを導入ダクト70の内部に延出させておくことにより、導入ダクト70から排出ダクト80に向かう空気と第2熱交換器22との間の熱交換を促進することができる。ここで、フィンには、放熱を促進する放熱グリスを塗布することができる。
The
ここで、N型熱電半導体及びP型熱電半導体のうち一方の熱電半導体から他方の熱電半導体に向かって直流電流を流すことにより、第1熱交換器21及び第2熱交換器22をそれぞれ吸熱部及び発熱部として動作させることができる。これにより、バッテリ10を冷却することができる。また、電流の向きを反対、つまり、前記他方の熱電半導体から前記一方の熱電半導体に向かって直流電流を流すことにより、第1熱交換器21及び第2熱交換器22をそれぞれ発熱部及び吸熱部として動作させることができる。これにより、バッテリ10を昇温することができる。
Here, by passing a direct current from one thermoelectric semiconductor to the other thermoelectric semiconductor of the N-type thermoelectric semiconductor and the P-type thermoelectric semiconductor, the
第1ブロア40は、循環経路60の内部において空気を強制循環する。ここで、第1熱交換器21が吸熱部として動作する場合、循環経路60の内部を流れる空気を冷却することができる。そして、冷却された空気がバッテリ10の内外において循環することにより、バッテリ10を冷却することができる。また、第1熱交換器21が発熱部として動作する場合、循環経路60の内部を流れる空気を加熱することができる。そして、加熱された空気がバッテリ10の内外で循環することにより、バッテリ10を昇温することができる。
The
第1ブロア40は、一点鎖線で示す電力ラインPL2を介して、バッテリ10から供給される電力によって回転動作する。コントローラ2は、バッテリ10から供給される電力を調節することにより、第1ブロア40の回転数を制御する。
The
第2ブロア50は、導入ダクト70に配置され、導入ダクト70から吸気した外気を排出ダクト80に向かって送風する。ここで、第2熱交換器22が発熱部として動作する場合、吸気した外気により発熱部を冷却することができる。これにより、第1熱交換器21及び第2熱交換器22の間の熱交換が促進され、バッテリ10に対する冷却能力を高めることができる。また、第2熱交換器22が吸熱部として動作する場合、吸気した外気により吸熱部を加熱することができる。これにより、第1熱交換器21及び第2熱交換器22の間の熱交換が促進され、バッテリ10に対する昇温能力を高めることができる。
The
第2ブロア50は、一点鎖線で示す電力ラインPL3を介して、バッテリ10から供給される電力によって回転動作する。コントローラ2は、バッテリ10から供給される電力を調節することにより、第2ブロア50の回転数を制御する。
The
バッテリ温度センサ31はバッテリ10の温度を取得し、この取得した温度情報を、温度検出ラインL1を介して監視ユニット3及びコントローラ2に送信する。監視ユニット3は、取得したバッテリ10の温度情報を不図示の上位ECUに送信する。なお、上位ECUは、取得したバッテリ10の温度情報をSOC(State of charge)推定等に用いることができる。バッテリ温度センサ31には、サーミスタを用いることができる。
The
第1ペルチェ温度センサ32は、第1熱交換器21に流入する空気の温度情報を、温度検出ラインL2を介して、コントローラ2に送信する。第2ペルチェ温度センサ33は、第1熱交換器21から排出される空気の温度情報を、温度検出ラインL3を介して、コントローラ2に送信する。第3ペルチェ温度センサ34は、第2熱交換器22に流入する空気の温度情報を、温度検出ラインL4を介して、コントローラ2に送信する。第4ペルチェ温度センサ35は、第2熱交換器22から排出される空気の温度情報を、温度検出ラインL5を介して、コントローラ2に送信する。第1〜第4ペルチェ温度センサ32〜35には、サーミスタを用いることができる。
The first
外気温度センサ4は、車両外部の外気温度を検出し、この検出した外気温度を、温度検出ラインL6を介して監視ユニット3に送信する。監視ユニット3は、取得した外気温度を、通信ラインL7を介して、コントローラ2に送信する。外気温度センサ4は、車載エアコンの一部を構成するコンデンサASSY(ウィズレシーバ)の車両前方に配置することができる。
The outside
記憶部90には、コントローラ2が実行する温度調節処理の処理プログラム、この処理プログラムを実行するのに必要な各種情報が記憶されている。各種情報には、ペルチェ素子23に供給される電力(以下、ペルチェ供給電力という)と、第1ブロア40及び第2ブロア50に供給される電力(以下、ブロア供給電力という)との電力比率に関する情報が含まれる。具体的には、能力最適モード(第1の駆動モードに相当する)に対応した第1電力比率と、低NVモード(第2に駆動モードに相当し、言い換えると、静音モードに相当する)に対応した第2電力比率と、省エネモード(第3の駆動モードに相当する)に対応した第3電力比率とが記憶部90に記憶されている。また、各種情報には、冷却開始温度T1、所定温度T2、昇温開始温度T3、所定温度T4、所定SOC、低NVモード及び省エネモードの選択を行うための時刻帯に関する情報が含まれる。これらの情報については、後述するフローチャートにおいて詳細を述べる。
The
図2のグラフは、能力最適モード、低NVモード及び省エネモードそれぞれのモードの温度調節能力及び消費電力を定量的に示している。能力最適モードは、ブロア40、50及びペルチェ素子23を前記第1電力比率にて駆動するモードであり、低NVモード及び省エネモードよりも温度調節能力が高く、バッテリ10の温度が特に高い場合に実施される。
The graph of FIG. 2 quantitatively shows the temperature adjustment capability and the power consumption in each of the capacity optimum mode, the low NV mode, and the energy saving mode. The capacity optimum mode is a mode in which the
低NVモードは、ブロア40、50及びペルチェ素子23を前記第2電力比率にて駆動するモードであり、能力最適モードよりも、ブロア40、50に投入される電力の電力比率が低いモードである。ブロア40、50に投入される電力が下がると、ブロア40、50の回転数が小さくなるため、作動音をより小さくすることができる。ここで、ブロア40、50において削減された電力は、ペルチェ素子23に投入することができる。これにより、ブロア40、50の消費電力を削減することにより低下した温度調節能力の一部を補完することができる。
The low NV mode is a mode in which the
省エネモードは、ブロア40、50及びペルチェ素子23を前記第3電力比率にて駆動するモードであり、能力最適モードよりも、ペルチェ素子23に投入される電力の電力比率が低いモードである。ここで、ペルチェ素子23は、ブロア40、50よりも大きな作動電力を必要とするため、ペルチェ素子23に投入される電力を削減することにより、省エネ効果を高めることができる。
The energy saving mode is a mode in which the
省エネモードでは、必要最低限の温度調節能力を確保するために、ブロア40、50に投入される電力を能力最適モードでの状態に維持し、ペルチェ素子23の投入される電力のみを下げる。省エネモードは、低NVモードと比べて、ブロア40、50の作動音が大きくなるが、消費電力は小さくなる。
In the energy saving mode, in order to ensure the necessary minimum temperature control capability, the power supplied to the
図3は、能力最適モード、低NVモード及び省エネモードそれぞれのモードにおける、ペルチェ素子23のCOP(Coefficient Of Performance)を示している。図4は、ペルチェ素子23に供給される電流とCOPとの関係を示した特性図であり、ΔTは吸熱部と発熱部との温度差である。なお、COPとは、ペルチェ素子23のエネルギ消費効率を定量的に評価する評価値のことである。
FIG. 3 shows the COP (Coefficient Of Performance) of the
これらの図を参照して、省エネモードは、能力最適モードよりもペルチェ素子23に投入される電力が低いため、温度調節能力が低下する。しかしながら、ペルチェ素子23には、電流低下によってCOPが改善する特性がある。そのため、省エネモードの場合、能力最適モードよりもCOPが高くなる。ここで、ペルチェ素子23及びブロア40、50に投入される電力を、電力比率を変えずに均等に下げた場合、ブロア40、50の減速により、ペルチェユニット20の発熱部及び吸熱部の温度差ΔTが拡大するため、COPが悪化する。そのため、省エネモードの温度調節能力は点線丸印の位置まで低下する。本実施形態の省エネモードは、ブロア40、50に対する投入電力を下げずに、ペルチェ素子23の電力のみを下げているため、温度調節能力を黒丸印のレベルに保つことができる。
With reference to these drawings, in the energy saving mode, the power to be input to the
低NVモードは、能力最適モードよりもブロア40、50に投入される電力の電力比率が低いため、ペルチェユニット20の発熱部及び吸熱部の温度差ΔTが拡大して、COPが悪化する。このため、低NVモードは、三つのモードの中で最もCOPが低いモードとなっている。ここで、低NVモードとして、ブロア40、50で削減された電力をペルチェ素子23に投入しないモードを採用した場合、温度調節能力は点線丸印のレベルに低下する。しかしながら、本実施形態の低NVモードは、ブロア40、50で削減された電力を全てペルチェ素子23に投入しているため、温度調節能力を黒丸印のレベルに保つことができる。
In the low NV mode, the power ratio of the electric power supplied to the
次に、図5のフローチャートを参照しながら、バッテリ10の温度調節方法について説明する。ステップS101において、コントローラ2は、外気温度センサ4から外気温度を取得する。ステップS102において、コントローラ2は、バッテリ温度センサ31から現在のバッテリ温度T0を取得する。ステップS103において、コントローラ2は、現在のバッテリ温度T0及び冷却開始温度T1の大小を比較する。ここで、冷却開始温度T1は、バッテリ10の劣化を抑制する観点から適宜の値に設定することができる。
Next, a method for adjusting the temperature of the battery 10 will be described with reference to the flowchart of FIG. In step S <b> 101, the
現在のバッテリ温度T0が冷却開始温度T1よりも高い場合(ステップS103 YES)、バッテリ10を冷却する必要があるため、処理はステップS104に進む。コントローラ2は、ステップS104において、バッテリ10を冷却するのに必要なエネルギ量E1[J]を算出する。エネルギ量E1[J]は、下記の式(A)から算出することができる。ただし、Cはバッテリ10の熱容量C[J/K]であり、T01[K]はバッテリ10の目標冷却温度T01[K]であり、Aは温調効率A[%]である。
E1={C×(T0−T01)×A}・・・・・・・・・・・(A)
If the current battery temperature T0 is higher than the cooling start temperature T1 (YES in step S103), the battery 10 needs to be cooled, so the process proceeds to step S104. In step S <b> 104, the
E1 = {C × (T0−T01) × A} (A)
ここで、バッテリ10の熱容量C[J/K]は、バッテリ10を構成する各蓄電素子の熱容量の総和である。また、T01[K]は、バッテリ10の劣化を抑制するとともに、入出力特性を所望のレベルに維持する観点から適宜の値に設定することができる。 Here, the heat capacity C [J / K] of the battery 10 is the sum of the heat capacities of the power storage elements constituting the battery 10. T01 [K] can be set to an appropriate value from the viewpoint of suppressing deterioration of the battery 10 and maintaining the input / output characteristics at a desired level.
ステップS105において、コントローラ2は、現在のバッテリ温度T0及び所定温度T2(請求項の所定温度に相当する)の大小を比較する。ここで、所定温度T2は、バッテリ10の大幅な劣化を抑制する観点から適宜の値に設定することができる。
In step S105, the
現在のバッテリ温度T0が所定温度T2よりも低い場合(ステップS105、YES)、バッテリ10の冷却レベルを最高レベルにする必要はないため、処理はステップS106に進む。ステップS106において、コントローラ2は、バッテリ10が外部充電中であるか否かを判別する。バッテリ10が外部充電中である場合(ステップS106 YES)、処理はステップS107に進む。
When the current battery temperature T0 is lower than the predetermined temperature T2 (step S105, YES), the process proceeds to step S106 because it is not necessary to set the cooling level of the battery 10 to the highest level. In step S106, the
ステップS107において、コントローラ2は、現在の時刻が午前7時〜午後23時(第2の時刻帯に相当する)であるか否かを判別する。現在の時刻が午前7時〜午後23時でない場合(ステップS107 NO)、つまり、現在の時刻が深夜〜早朝(第1の時刻帯)である場合には、ブロア40、50の作動音が騒音となるおそれがあるため、処理はステップS108に進む。
In step S107, the
ステップS108において、コントローラ2は、低NVモードにて、ブロア40、50及びペルチェ素子23を作動させる。能力最適モードよりも、ブロア40、50の回転動作に伴う作動音が小さくなるため、深夜〜早朝の時刻帯に大きな騒音が発生することを抑制できる。また、能力最適モードよりも、ペルチェ素子23に投入される電力が大きいため、ブロア40、50の回転速度の低下に伴う冷却不足を部分的に補うことができる。つまり、低NVモードにて、ブロア40、50及びペルチェ素子23を作動させことにより、騒音を抑制しながら、バッテリ10を冷却することができる。
In step S108, the
現在の時刻が午前7時〜午後23時である場合(ステップS107 YES)、ブロア40、50の回転速度を速くしても、騒音となるおそれが低いため、処理はステップS109に進む。ステップS109において、コントローラ2は、省エネモードにて、ブロア40、50及びペルチェ素子23を作動させる。省エネモードを実施した場合、能力最適モードよりも、ペルチェ素子23に投入される電力が低くなるため、バッテリ10の消費電力を少なくすることができる。
If the current time is from 7:00 am to 23:00 pm (YES in step S107), even if the rotation speed of the
現在のバッテリ温度T0が所定温度T2よりも高い場合(ステップS105 NO)、バッテリ10の温度が非常に高いため、処理はステップS110に進む。ステップS110において、コントローラ2は、バッテリ10の現在のSOCと所定SOCとの大小を比較する。バッテリ10の現在のSOCが所定SOCよりも高い場合(ステップS110 YES)、バッテリ10のSOCに余裕があるため、処理はステップS111に進む。なお、所定SOCは、バッテリ10の温度調節に必要な電力、車両走行に必要なSOC等に基づき、適宜の値に定めることができる。
If the current battery temperature T0 is higher than the predetermined temperature T2 (NO in step S105), the process proceeds to step S110 because the temperature of the battery 10 is very high. In step S110, the
コントローラ2は、ステップS111において、能力最適モードにて、ブロア40、50及びペルチェ素子23を作動させる。これにより、バッテリ10の劣化を効果的に抑制することができる。
In step S111, the
バッテリ10の現在のSOCが所定SOCよりも高くない場合(ステップS110 NO)、バッテリ10のSOCに余裕がないため、処理はステップS109に進む。つまり、バッテリ10の現在のSOCが低い場合には、SOCの低下を抑制すべく、省エネモードにてブロア40、50及びペルチェ素子23を駆動する。これにより、車両走行に用いられるバッテリ10のエネルギを確保することができる。
If the current SOC of battery 10 is not higher than the predetermined SOC (NO in step S110), the process proceeds to step S109 because the SOC of battery 10 has no room. That is, when the current SOC of the battery 10 is low, the
バッテリ10が外部充電中でない場合(ステップS106 NO)、つまり、車両走行中の場合、ブロア40、50の作動音が騒音になりにくいため、処理はステップS110に進む。ステップS110については、説明を繰り返さない。
If the battery 10 is not being externally charged (NO in step S106), that is, if the vehicle is traveling, the operation sound of the
コントローラ2は、ステップS112において、低NVモード、省エネモード及び能力最適モードのうち選択されたモードに対応する電力比率を記憶部90から読み出す。コントローラ2は、ステップS113において、記憶部90から読み出した電力比率に従い、ブロア40、50及びペルチェ素子23を作動させる。
In step S112, the
コントローラ2は、ステップS114において、現在のバッテリ温度T0が昇温開始温度T3よりも高く、かつ、冷却開始温度T1よりも低い温度に温度変化したか否かを判別する。現在のバッテリ温度T0が昇温開始温度T3よりも高く、かつ、冷却開始温度T1よりも低い場合(ステップS114 YES)、処理はステップS115に進み、現在のバッテリ温度T0が昇温開始温度T3よりも高く、かつ、冷却開始温度T1よりも低い場合(ステップS114 NO)、処理はステップS103に戻る。
In step S114, the
コントローラ2は、ステップS115において、ブロア40、50及びペルチェ素子23の駆動を停止する。コントローラ2は、ステップS106において、バッテリ10が外部充電中であるか否かを判別する。バッテリ10が外部充電中である場合(ステップS116 YES)、処理はステップS117に進む。バッテリ10が外部充電中でない場合(ステップS116 NO)、処理はステップS103に戻る。コントローラ2は、ステップS117において、車両のイグニッションスイッチがオフされたか否かを判別し、イグニッションスイッチがオフされた場合には(ステップS117 YES)、このフローチャートの処理を終了し、イグニッションスイッチがオフされていない場合には(ステップS117 NO)、処理はステップS103に戻る。
In step S115, the
現在のバッテリ温度T0が冷却開始温度T1よりも高くない場合(ステップS103 NO)、バッテリ10を昇温する必要があるか、或いはバッテリ10の温度調節が不要であるため、処理はステップS118に進む。ステップS118において、コントローラ2は、現在のバッテリ温度T0及び昇温開始温度T3の大小を比較する。ここで、昇温開始温度T3は、内部抵抗が増大することにより悪化したバッテリ10の入出力特性を改善する観点から適宜の値に設定することができる。
If the current battery temperature T0 is not higher than the cooling start temperature T1 (NO in step S103), it is necessary to raise the temperature of the battery 10 or it is not necessary to adjust the temperature of the battery 10, and the process proceeds to step S118. . In step S118, the
現在のバッテリ温度T0が昇温開始温度T3よりも低い場合(ステップS118 YES)、バッテリ10を昇温する必要があるため、処理はステップS104に進む。現在のバッテリ温度T0が昇温開始温度T3よりも低くない場合(ステップS118 NO)、バッテリ10の温度調節が不要であるため、処理はステップS116に進む。 If the current battery temperature T0 is lower than the temperature increase start temperature T3 (YES in step S118), the process proceeds to step S104 because it is necessary to increase the temperature of the battery 10. If the current battery temperature T0 is not lower than the temperature rise start temperature T3 (NO in step S118), the temperature control of the battery 10 is unnecessary, and the process proceeds to step S116.
コントローラ2は、ステップS104において、バッテリ10を冷却するのに必要なエネルギ量E2[J]を算出する。エネルギ量E2[J]は、下記の式(B)から算出することができる。ただし、Cはバッテリ10の熱容量C[J/K]であり、T02はバッテリ10の目標昇温温度T01[K]であり、Aは温調効率A[%]である。
E2={C×(T0−T01)×A}・・・・・・・・・・・(B)
In step S <b> 104, the
E2 = {C × (T0−T01) × A} (B)
コントローラ2は、ステップS119において、現在のバッテリ温度T0及び所定温度T4(請求項の所定温度に相当する)の大小を比較する。ここで、所定温度T4は、内部抵抗が大幅に増加することによって悪化したバッテリ10の入出力特性を改善する観点から適宜の値に設定することができる。現在のバッテリ温度T0が所定温度T4よりも高い場合(ステップS119 YES)、バッテリ10の昇温レベルを最高レベルにする必要はないため、処理はステップS120に進む。
In step S119, the
ステップS120において、コントローラ2は、バッテリ10が外部充電中であるか否かを判別する。バッテリ10が外部充電中である場合(ステップS120 YES)、処理はステップS121に進む。
In step S120, the
ステップS121において、コントローラ2は、現在の時刻が午前7時〜午後23時(第2の時刻帯に相当する)であるか否かを判別する。現在の時刻が午前7時〜午後23時でない場合(ステップS121 NO)、つまり、現在の時刻が深夜〜早朝の時刻帯(第1の時刻帯に相当する)である場合には、ブロア40、50の作動音が騒音となるおそれがあるため、処理はステップS122に進む。
In step S121, the
ステップS122において、コントローラ2は、低NVモードにて、ブロア40、50及びペルチェ素子23を作動させる。能力最適モードよりも、ブロア40、50の回転動作に伴う作動音が小さくなるため、深夜〜早朝の時刻帯に大きな騒音が発生することを抑制できる。また、能力最適モードよりも、ペルチェ素子23に投入される電力が大きいため、ブロア40、50の回転速度の低下に伴う昇温不足を部分的に補うことができる。つまり、低NVモードにて、ブロア40、50及びペルチェ素子23を作動させことにより、騒音を抑制しながら、バッテリ10を昇温することができる。
In step S122, the
現在の時刻が午前7時〜午後23時である場合(ステップS121 YES)、ブロア40、50の回転速度を速くしても、騒音となるおそれが低いため、処理はステップS123に進む。ステップS123において、コントローラ2は、省エネモードにて、ブロア40、50及びペルチェ素子23を作動させる。省エネモードを実施した場合、能力最適モードよりも、ペルチェ素子23に投入される電力が低くなるため、バッテリ10の消費電力を少なくすることができる。
If the current time is from 7:00 am to 23:00 pm (YES in step S121), even if the rotation speed of the
現在のバッテリ温度T0が所定温度T4よりも高くない場合(ステップS119 NO)、バッテリ10の温度が非常に低いため、処理はステップS124に進む。ステップS124において、コントローラ2は、バッテリ10の現在のSOCと所定SOCとの大小を比較する。バッテリ10の現在のSOCが所定SOCよりも高い場合(ステップS124 YES)、バッテリ10のSOCに余裕があるため、処理はステップS125に進む。
If the current battery temperature T0 is not higher than the predetermined temperature T4 (NO in step S119), the process proceeds to step S124 because the temperature of the battery 10 is very low. In step S124, the
コントローラ2は、ステップS125において、能力最適モードにて、ブロア40、50及びペルチェ素子23を作動させる。これにより、バッテリ10の入出力特性を効果的に改善することができる。
In step S125, the
バッテリ10の現在のSOCが所定SOCよりも高くない場合(ステップS124 NO)、バッテリ10のSOCに余裕がないため、処理はステップS123に進む。つまり、バッテリ10の現在のSOCが低い場合には、SOCの低下を抑制すべく、省エネモードにてブロア40、50及びペルチェ素子23を駆動する。これにより、車両走行に用いられるバッテリ10のエネルギを確保することができる。
If the current SOC of battery 10 is not higher than the predetermined SOC (NO in step S124), the process proceeds to step S123 because the SOC of battery 10 has no room. That is, when the current SOC of the battery 10 is low, the
バッテリ10が外部充電中でない場合(ステップS120 NO)、つまり、車両走行中の場合、ブロア40、50の作動音が騒音になりにくいため、処理はステップS124に進む。他のステップについては、説明を繰り返さない。
If the battery 10 is not being externally charged (NO in step S120), that is, if the vehicle is traveling, the operation sound of the
(実施形態2)
図6は本実施形態の温度調節システムのブロック図であり、図1に対応している。実施形態1と機能が共通する要素には、同一符号を付している。本実施形態の温度調節システム200は、騒音検知センサ(騒音量取得部に相当する)5を有する点で、実施形態1の温度調節システム100と相違する。騒音検知センサ5は、車両外部の騒音を検知して、電気信号に変換する。変換された電気信号は、通信ラインL8を介してコントローラ2に送信される。コントローラ2は、受信した電気信号に基づき外部の騒音レベルを判別し、この判別結果に基づき、車両近接警告音を発するための指示信号を出力する。
(Embodiment 2)
FIG. 6 is a block diagram of the temperature control system of this embodiment, and corresponds to FIG. Elements having the same functions as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals. The
また、コントローラ2は、充電中の騒音レベルに応じて、バッテリ10の温度調節方法を変更する。図7のフローチャートを参照しながら、バッテリ10の温度調節方法について説明する。なお、ステップS107A〜ステップS107C、ステップS120A〜ステップS120C以外の処理は、実施形態1と同じであるから、説明を繰り返さない。
Further, the
現在の時刻が午前7時〜午後23時である場合(ステップS107 YES)、処理はステップS107Aに進む。コントローラ2は、ステップS107Aにおいて、騒音検知センサ5を用いて、車外の騒音量を計測する。コントローラ2は、ステップS107Bにおいて、所定時間当たりの騒音量の平均値、つまり、騒音レベルを算出する。コントローラ2は、ステップS107Cにおいて、車外の騒音レベルと規程値との大小を比較する。規格値は、周辺環境に対するブロア40、50の作動音による影響を考慮して、適宜の値に定めることができる。
If the current time is from 7:00 am to 23:00 pm (step S107 YES), the process proceeds to step S107A. In step S107A, the
つまり、車外の騒音レベルが深夜レベルに小さい場合(ステップS107C NO)には、ステップS108に進み、低NVモードにて、ブロア40、50及びペルチェ素子23を作動させる。車外の騒音レベルが昼間レベルに大きい場合にはステップS109に進み、省エネモードにてブロア40、50及びペルチェ素子23を作動させる。なお、本実施形態では、時刻が午前7時〜午後23時の時刻帯であっても、騒音が小さいに場合には第1の時刻帯と判定され、騒音が大きい場合には第2の時刻帯と判定される。ステップS120A〜ステップS120Cの処理はそれぞれ、ステップS107A〜ステップS107Cの処理と同一であるから、説明を繰り返さない。
That is, when the noise level outside the vehicle is low at midnight (NO in step S107C), the process proceeds to step S108, and the
このように、本実施形態では、時刻が昼間であっても、車両外部の騒音レベルが低い場合には、静寂性が求められているとみなして、ブロア40、50の回転速度を低くすることができる。したがって、例えば、停車時のアイドリング状態での電池温調を、静寂環境を必要とする場所で実施することができる。
Thus, in the present embodiment, even when the time is daytime, if the noise level outside the vehicle is low, it is considered that silence is required, and the rotational speed of the
(実施形態3)
図8のフローチャートを参照しながら、本実施形態の温度調節方法について説明する。第2実施形態と共通するステップには、同一番号を付している。なお、本実施形態では、ステップS106の後に、ステップS105が実施される。ステップS106において、コントローラ2は、バッテリ10が外部充電中であるか否かを判別する。バッテリ10が外部充電中でない(ステップS106 NO)、つまり、車両走行中である場合、処理はステップS104Aに進む。コントローラ2は、ステップS104Aにおいて、車速を取得する。車速は、例えば、図示しない車速センサから取得することができる。
(Embodiment 3)
The temperature adjustment method of the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. Steps common to the second embodiment are assigned the same numbers. In the present embodiment, step S105 is performed after step S106. In step S106, the
コントローラ2は、ステップS104Bにおいて、車速VとX(km/h)との大小を比較する。なお、X(km/h)が請求項の「所定車速」に相当する。車速Vが遅い場合には(ステップS104B NO)、バッテリ10の発熱が少ないため、コントローラ2は、バッテリ10の冷却モードとしてペルチェ弱モードを選択する(ステップS104H)。ペルチェ弱モードの詳細は、後述する。車速Vが速い場合には(ステップS104B YES)、バッテリ10の発熱が多いため、処理はステップS104Cに進む。
In step S104B, the
コントローラ2は、ステップS104Cにおいて、バッテリ10の現在のSOCと所定SOCとの大小を比較する。バッテリ10の現在のSOCが所定SOCよりも高い場合(ステップS104C YES)、バッテリ10のSOCに余裕があるため、処理はステップS104Dに進む。コントローラ2は、ステップS104Dにおいて冷却モードとして能力最適可変モード(第1の駆動モードに相当する)を選択する。バッテリ10の現在のSOCが所定SOCよりも高くない場合(ステップS104C NO)、バッテリ10のSOCに余裕がないため、処理はステップS104Fに進む。コントローラ2は、ステップS104Fにおいて冷却モードとして省エネ可変モード(第3の駆動モードに相当する)を選択する。コントローラ2は、ステップS104E、ステップS104G、ステップS104Iにおいて、車速Vに対応した電力比率を判定する。当該電力比率は、記憶部90に記憶されている。
In step S104C, the
図9を参照しながら、ペルチェ弱モード、能力最適可変モード及び省エネ可変モードについて説明する。ただし、省エネ可変モードについては、図示しない。能力最適可変モードは、車速に応じた車内でのNV許容範囲での最大ブロア風量でブロア40、50を駆動するモードのことであり、最も冷却能力に優れる電力比率、つまり、ブロア40、50の電力比率をA(%)、ペルチェ素子23の電力比率をB(%)に設定して、駆動するモードのことである。したがって、車速VがX(km/h)よりも速い場合には、上記電力比率を保ちながら、車速Vの上昇に応じてブロア40、50、ペルチェ素子23に投入される電力が増加される。
The Peltier weak mode, the ability optimum variable mode, and the energy saving variable mode will be described with reference to FIG. However, the energy saving variable mode is not shown. The capacity optimum variable mode is a mode in which the
ペルチェ弱モードとは、ペルチェ素子23の電力比率を車速Vの増加に応じて0から立ち上げるモードのことであり、ブロア40、50の電力については、能力最適可変モードと同様にNV許容範囲での最大値に設定される。省エネ可変モードとは、能力最適可変モードにおけるペルチェ素子23の電力比率を低下させたモードのことである。したがって、車速VがX(km/h)よりも速い場合には、ブロア40、50の電力比率をA´(%)(A<A´)、ペルチェ素子23の電力比率をB´(%)(B>B´)に維持しながら、車速Vの上昇に応じてブロア40、50、ペルチェ素子23に投入される電力が増加される。
The Peltier weak mode is a mode in which the power ratio of the
ここで、低速域においてペルチェ弱モードを導入することにより、車速VがX(km/h)に到達した時に、ペルチェ素子23の駆動モードを能力最適可変モード又は省エネ可変モードにソフトに切り替えることができる。ただし、ペルチェ弱モードに代えて、他のモードを用いることもできる。当該他のモードは、車速VがX(km/h)に到達するまで、ペルチェ素子23に電力を供給しないモードであってもよい。この場合、車速VがX(km/h)よりも低い低速領域では、ブロア40、50及びペルチェ素子23のうちブロア40、50のみが駆動される。また、当該他のモードは、能力最適可変モード又は省エネ可変モードでの電力比率にてブロア40、50及びペルチェ素子23を駆動するモードであってもよい。
Here, by introducing the Peltier weak mode in the low speed range, when the vehicle speed V reaches X (km / h), the drive mode of the
本実施形態によれば、NV許容範囲での最大ブロア風量でブロア40、50を駆動できるため、NV低減を図りながら、より効果的にバッテリ10を冷却することができる。なお、本実施形態は、バッテリ10を加熱する場合にも適用することができる。
According to this embodiment, since the
(変形例1)
上述の実施形態では、ブロア部を第1のブロア40及び第2のブロア50により構成したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、一つのブロアから供給される空気を分岐させて、第1熱交換器21及び第2熱交換器22に供給してもよい。
(Modification 1)
In the above-described embodiment, the blower portion is configured by the
(変形例2)
上述の各実施形態では、ステップS110、ステップS124等において現在のSOCと所定SOCとを比較したが、本発明はこれに限るものではなく、省略することもできる。この場合、車両走行中や、バッテリ温度が著しく高い(若しくは低い)場合に、常に能力最適モードにてペルチェ素子23、ブロア40、50が駆動される。
(Modification 2)
In each of the above-described embodiments, the current SOC and the predetermined SOC are compared in step S110, step S124, etc., but the present invention is not limited to this, and can be omitted. In this case, the
(変形例3)
上述の各実施形態では、コントローラ2が種々の条件に基づき適切な駆動モードを選択したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、能力最適モード、省エネモード及び低NVモードのうち適切な駆動モードをユーザが選択して、コントローラがこの選択された駆動モードにてペルチェ素子23、ブロア40、50を駆動してもよい。すなわち、これら三つのモードが実行される条件は、車両が使用される地域、環境に応じて変化させることが可能であり、本願発明は、図5、図7等のフローチャートに限定されるものではない。
(Modification 3)
In each of the above-described embodiments, the
1:バッテリパック 2:コントローラ 3:監視ユニット 4:外気温度センサ
5:騒音検知センサ 10:バッテリ 20:ペルチェユニット
21:第1熱交換器 22:第2熱交換器 23:ペルチェ素子
31:バッテリ温度センサ 32:第1ペルチェ温度センサ
33:第2ペルチェ温度センサ 34:第3ペルチェ温度センサ
35:第4ペルチェ温度センサ 40:第1ブロア 50:第2ブロア
60:循環ダクト 70:流入ダクト 80:排出ダクト 90:記憶部
100、200:温度調節システム
1: Battery pack 2: Controller 3: Monitoring unit 4: Outside temperature sensor 5: Noise detection sensor 10: Battery 20: Peltier unit
21: 1st heat exchanger 22: 2nd heat exchanger 23: Peltier device
31: Battery temperature sensor 32: First Peltier temperature sensor
33: 2nd Peltier temperature sensor 34: 3rd Peltier temperature sensor 35: 4th Peltier temperature sensor 40: 1st blower 50: 2nd blower 60: Circulation duct 70: Inflow duct 80: Outlet duct 90: Memory | storage part 100,200 : Temperature control system
Claims (5)
前記ブロア部から前記第1の温度調節部の熱交換部に送風されることによって温度調節された空気を用いて前記車載バッテリを温度調節する温度調節システムであって、
前記ブロア部及び前記ペルチェ素子に投入される電力の電力比率がそれぞれ異なる複数の駆動モードのうちいずれかの駆動モードを選択的に実行可能なコントローラを有し、
前記複数の駆動モードは、
前記ブロア部及び前記ペルチェ素子を所定の電力比率で駆動する第1の駆動モードと、
前記第1の駆動モードよりも前記ブロア部に投入される電力の電力比率が低い第2の駆動モードと、
前記第1の駆動モードよりも前記ペルチェ素子に投入される電力の電力比率が低い第3の駆動モードと、
を含み、
前記コントローラは、
前記車載バッテリが外部充電されている時刻が、第1の時刻帯である場合には、前記第2の駆動モードを選択し、
前記車載バッテリが外部充電されている時刻が、前記第1の時刻帯よりも車外の騒音が大きい第2の時刻帯である場合には、前記第3の駆動モードを選択することを特徴とする温度調節システム。 A first temperature control unit including a Peltier element that operates by power supplied from an externally chargeable vehicle-mounted battery; and a second temperature control unit including a blower unit that operates by power supplied from the vehicle-mounted battery. And
A temperature adjustment system that adjusts the temperature of the in-vehicle battery using air that has been temperature-adjusted by being blown from the blower section to the heat exchanging section of the first temperature adjustment section,
A controller capable of selectively executing any one of a plurality of drive modes having different power ratios of power supplied to the blower unit and the Peltier element;
The plurality of drive modes are:
A first drive mode for driving the blower unit and the Peltier element at a predetermined power ratio;
A second drive mode in which a power ratio of power supplied to the blower unit is lower than that in the first drive mode;
A third drive mode in which the power ratio of the power supplied to the Peltier element is lower than that in the first drive mode;
Only including,
The controller is
When the time when the in-vehicle battery is externally charged is the first time zone, the second drive mode is selected,
The third drive mode is selected when the time when the in-vehicle battery is externally charged is a second time zone in which noise outside the vehicle is larger than the first time zone. Temperature control system.
前記ブロア部から前記第1の温度調節部の熱交換部に送風されることによって温度調節された空気を用いて前記車載バッテリを温度調節する温度調節システムであって、
車両外部の騒音量に関する情報を取得する騒音量取得部と、
前記ブロア部及び前記ペルチェ素子に投入される電力の電力比率がそれぞれ異なる複数の駆動モードのうちいずれかの駆動モードを選択的に実行可能なコントローラと、を有し、
前記複数の駆動モードは、
前記ブロア部及び前記ペルチェ素子を所定の電力比率で駆動する第1の駆動モードと、
前記第1の駆動モードよりも前記ブロア部に投入される電力の電力比率が低い第2の駆動モードと、
前記第1の駆動モードよりも前記ペルチェ素子に投入される電力の電力比率が低い第3の駆動モードと、
を含み、
前記コントローラは、
前記車載バッテリが外部充電されている時刻が、深夜から早朝の第1の時刻帯である場合には、前記第2の駆動モードを選択し、
前記車載バッテリが外部充電されている時刻が、前記第1の時刻帯とは異なる第2の時刻帯である場合には、前記騒音量取得部の取得結果に基づき、前記第2の駆動モード及び前記第3の駆動モードのうちいずれか一方を選択することを特徴とする温度調節システム。 A first temperature control unit including a Peltier element that operates by power supplied from an externally chargeable vehicle-mounted battery; and a second temperature control unit including a blower unit that operates by power supplied from the vehicle-mounted battery. And
A temperature adjustment system that adjusts the temperature of the in-vehicle battery using air that has been temperature-adjusted by being blown from the blower section to the heat exchanging section of the first temperature adjustment section,
A noise level acquisition unit for acquiring information on the noise level outside the vehicle ;
A controller capable of selectively executing any one of a plurality of drive modes having different power ratios of power supplied to the blower unit and the Peltier element;
The plurality of drive modes are:
A first drive mode for driving the blower unit and the Peltier element at a predetermined power ratio;
A second drive mode in which a power ratio of power supplied to the blower unit is lower than that in the first drive mode;
A third drive mode in which the power ratio of the power supplied to the Peltier element is lower than that in the first drive mode;
Including
The controller is
When the time when the vehicle battery is externally charged is the first time zone from midnight to early morning, the second drive mode is selected,
When the time when the in-vehicle battery is externally charged is a second time zone different from the first time zone, the second drive mode and the One of the third drive modes is selected, and the temperature control system is characterized in that it is selected.
前記第1の駆動モードにおいて、車速に応じて変化する車内での騒音許容限界値に対応した電力値で前記ブロア部を駆動するとともに、前記ブロア部及び前記ペルチェ素子に投入される電力の電力比率を一定に維持することを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか一つに記載の温度調節システム。 The controller is
In the first drive mode, the blower unit is driven with a power value corresponding to a noise permissible limit value in the vehicle that changes in accordance with the vehicle speed, and a power ratio of power supplied to the blower unit and the Peltier element Is maintained constant, the temperature control system according to any one of claims 1 to 3 .
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