JP7434903B2 - 温度調整装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態に係る温度調整装置1の全体構成を簡略化して示すブロック図である。本実施の形態の例において、温度調整装置1の温度調整対象物は、HEV(Hybrid Electric Vehicle)又はBEV(Battery Electric Vehicle)等の車両において走行モータを駆動するためのバッテリ2である。バッテリ2は、例えば、48Vの高電圧を出力するリチウムイオンバッテリである。バッテリ2の入出力特性の向上と長寿命化とを図るべく、バッテリ2の温度を所定の温度(例えば40℃)に保つことが要求され、温度調整装置1によってバッテリ2の温度調整が行われる。
図13~16は、車両の走行モータの駆動が開始された後に制御部11が実行する処理の流れを示すフローチャートである。図13~16に示したフローチャートは、接続点A~Fによって互いに接続される。
図17は、車両の走行モータの駆動が停止された後に制御部11が実行する処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、濃度調整部20によって相変化材の濃度を上昇させる処理が実行された場合に、相変化材を低濃度の初期状態に回復させるための処理である。この処理は、例えば、走行モータの駆動が停止されてから車両の電源がオフされるまでの間に実行される。
本実施の形態に係る温度調整装置1によれば、潜熱蓄熱作用を有する相変化材との熱交換によって温度調整対象物であるバッテリ2の温度が調整されるため、温度調整対象物に対して均一な温度調整を実現できる。また、制御部11(制御手段)は、相変化材に要求する吸熱可能量P(温度調整可能量)に応じて、相変化材の濃度を調整させるよう濃度調整部20(濃度調整手段)を制御する。従って、相変化材の流速を上げることによって温度調整可能量を上げる場合と比較すると、相変化材を循環させるポンプの出力を上げる必要がないため、ポンプによる電力消費量を削減できる。その結果、温度調整対象物に対する均一な温度調整を低コストで実現することが可能となる。
上記実施の形態では、一種類の相変化材料30を含む相変化材が使用された。これに代えて、粒径の異なる複数種類の相変化材料を含む相変化材が使用されても良い。以下、粒径が数100μmである大粒径の相変化材料30Lと、粒径が数10μmである小粒径の相変化材料30Sとが使用される例について説明する。
2 バッテリ
11 制御部
12 ファン
13 ラジエータ
14,51~56,51L~54L,51S~54S 弁
15 ヒータ
16 状態検出部
17 ポンプ
18,22 温度センサ
19 電流値センサ
20 濃度調整部
21 濃度検出部
41 熱伝導率センサ
42 記憶部
43 固相液相割合検出部
50,50L,50S 濃度調整器
R,R21,R22 流路
R1 第1流路
R2 第2流路
Claims (12)
- 温度調整対象物の温度を調整する温度調整装置であって、
固相と液相との間で相変化し、マイクロカプセル化された相変化材料が所定の濃度で溶媒に混入された相変化材と、
前記温度調整対象物に接触し、前記相変化材が封入される流路と、
前記流路内で前記相変化材を循環させるポンプと、
前記溶媒に混入された前記相変化材料のうち、前記流路外における相変化材料の貯留量を調整することにより、前記流路内における前記相変化材の濃度を調整する濃度調整手段と、
前記相変化材に要求する温度調整可能量に応じて、前記流路内における前記相変化材の濃度を調整させるよう前記濃度調整手段を制御する制御手段と、
を備える、温度調整装置。 - 前記温度調整対象物は、車両に搭載される走行モータを駆動するためのバッテリである、請求項1に記載の温度調整装置。
- 前記制御手段は、前記相変化材の現在の濃度に対応する温度調整可能量よりも大きい温度調整可能量を前記相変化材に要求する場合に、前記相変化材の濃度を高くさせるよう前記濃度調整手段を制御する、請求項2に記載の温度調整装置。
- 前記制御手段は、前記相変化材の濃度を高くさせるよう前記濃度調整手段を制御した場合には、前記走行モータの駆動が停止された後に、前記相変化材の濃度を低くさせるよう前記濃度調整手段を制御する、請求項3に記載の温度調整装置。
- 前記濃度調整手段は、
前記流路内を流れる前記相変化材に含まれる相変化材料を、前記相変化材料を捕捉可能かつ前記溶媒を通過可能なフィルタによって捕捉して前記流路外に貯留することにより、前記流路内における前記相変化材の濃度を低くする第1経路と、
前記フィルタによって捕捉され前記流路外に貯留された前記相変化材料を前記流路内に解放することにより、前記流路内における前記相変化材の濃度を高くする第2経路と、
前記第1経路及び前記第2経路を迂回することにより、前記流路内における前記相変化材の濃度を維持する第3経路と、
前記第1経路、前記第2経路、及び前記第3経路を切り替える弁と、
を含む濃度調整器を有する、請求項2~4のいずれか一つに記載の温度調整装置。 - 前記相変化材は、第1粒径の第1相変化材料と、第1粒径よりも小さい第2粒径の第2相変化材料とを含み、
前記濃度調整手段は、
前記流路内を流れる前記相変化材に含まれる前記第1相変化材料を、前記第1相変化材料を捕捉可能かつ前記溶媒及び前記第2相変化材料を通過可能な第1フィルタによって捕捉することにより、前記流路内における前記相変化材の濃度を低くする第1経路と、
前記第1フィルタによって捕捉され前記流路外に貯留された前記第1相変化材料を前記流路内に解放することにより、前記流路内における前記相変化材の濃度を高くする第2経路と、
前記第1経路及び前記第2経路を迂回することにより、前記流路内における前記相変化材の濃度を維持する第3経路と、
前記第1経路、前記第2経路、及び前記第3経路を切り替える第1弁と、
を含む第1濃度調整器を有する、請求項2~4のいずれか一つに記載の温度調整装置。 - 前記濃度調整手段は、
前記流路内を流れる前記相変化材に含まれる前記第2相変化材料を、前記第2相変化材料を捕捉可能かつ前記溶媒を通過可能な第2フィルタによって捕捉することにより、前記流路内における前記相変化材の濃度を低くする第4経路と、
前記第2フィルタによって捕捉され前記流路外に貯留された前記第2相変化材料を前記流路内に解放することにより、前記流路内における前記相変化材の濃度を高くする第5経路と、
前記第4経路及び前記第5経路を迂回することにより、前記流路内における前記相変化材の濃度を維持する第6経路と、
前記第4経路、前記第5経路、及び前記第6経路を切り替える第2弁と、
を含む第2濃度調整器をさらに有する、請求項6に記載の温度調整装置。 - 前記第1濃度調整器と前記第2濃度調整器とは縦続接続されている、請求項7に記載の温度調整装置。
- 前記第1濃度調整器と前記第2濃度調整器とは並列接続されており、
前記濃度調整手段は、前記第2濃度調整器を前記第4経路に設定する前に、前記第1濃度調整器を前記第1経路に設定することによって前記流路内の前記第1相変化材料を前記第1濃度調整器内に貯留させる、請求項7に記載の温度調整装置。 - 前記相変化材を冷却する冷却手段と、
前記流路内で前記相変化材を循環させる循環手段と、
をさらに備え、
前記流路は、
前記バッテリ、前記冷却手段、及び前記循環手段を経由する第1流路と、
前記冷却手段及び前記循環手段を経由し前記バッテリを経由しない第2流路と、
を有し、
前記制御手段は、さらに前記第1流路と前記第2流路との切り替えを制御する、請求項2~9のいずれか一つに記載の温度調整装置。 - 前記制御手段は、前記相変化材の濃度を上げても前記相変化材の温度調整可能量が不十分である場合には、前記流路内を流れる前記相変化材の流速を上昇させる、請求項2~10のいずれか一つに記載の温度調整装置。
- 前記制御手段は、前記相変化材の濃度を上げても前記相変化材の温度調整可能量が不十分である場合には、前記バッテリに流れる電流の電流値を低下させる、請求項2~11のいずれか一つに記載の温度調整装置。
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