JP7472189B2 - 温調装置及び車両 - Google Patents

温調装置及び車両 Download PDF

Info

Publication number
JP7472189B2
JP7472189B2 JP2022059643A JP2022059643A JP7472189B2 JP 7472189 B2 JP7472189 B2 JP 7472189B2 JP 2022059643 A JP2022059643 A JP 2022059643A JP 2022059643 A JP2022059643 A JP 2022059643A JP 7472189 B2 JP7472189 B2 JP 7472189B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature control
control circuit
temperature
battery
temperature sensor
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.)
Active
Application number
JP2022059643A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2023150504A (ja
Inventor
泰史 荻原
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.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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 Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2022059643A priority Critical patent/JP7472189B2/ja
Priority to CN202310274973.3A priority patent/CN116890705A/zh
Priority to US18/125,151 priority patent/US20230318070A1/en
Publication of JP2023150504A publication Critical patent/JP2023150504A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7472189B2 publication Critical patent/JP7472189B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63—Control systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION 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
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods 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
    • B60L58/27—Methods 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 heating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION 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
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/02—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION 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
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods 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
    • B60L58/26—Methods 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION 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
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
    • B60L58/32—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load
    • B60L58/33—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load by cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/615—Heating or keeping warm
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H01M10/6568—Liquids characterised by flow circuits, e.g. loops, located externally to the cells or cell casings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/66—Heat-exchange relationships between the cells and other systems, e.g. central heating systems or fuel cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION 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
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/10—Vehicle control parameters
    • B60L2240/36—Temperature of vehicle components or parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION 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
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/425—Temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION 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
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/52—Drive Train control parameters related to converters
    • B60L2240/525—Temperature of converter or components thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION 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
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/545—Temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Description

本発明は、温調装置及び車両に関するものである。
近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能かつ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献する二次電池に関する研究開発が行われている。
下記特許文献１には、バッテリを冷却する第１の冷却水流路と、モータジェネレータ及びインバータを冷却する第２の冷却水流路と、を備え、外気温又はバッテリ水温に応じて、第１の冷却水流路と、第２の冷却水流路とを接続または分離する冷却水流路が開示されている。
特開２０１９－２３０５９号公報
ところで、二次電池に関する技術においては、温調装置の重量及びコストが課題となっている。例えば、バッテリと発熱機器（上記モータジェネレータ及びインバータ等）は、管理温度が異なるため、上記のような２つの冷却水流路を有している。このような２つの冷却水回路の温度を独立して管理したり、互いに接続したりすると、流路切替弁や流路配管などの流路部品が増える。
本願は上記課題の解決のため、バッテリ及び発熱機器の温調装置の小型化及び軽量化の達成を目的としたものである。そして、延いてはエネルギーの効率化に寄与するものである。
この発明に係る温調装置及び車両は、以下の構成を採用した。
（１）：この発明の一態様に係る温調装置は、熱媒体を循環させる温調回路と、前記熱媒体の温度を測定する第１温度センサと、前記温調回路に熱的に接続されたバッテリと、前記バッテリの温度を測定する第２温度センサと、前記温調回路に熱的に接続された発熱機器と、前記温調回路の流路を切り替えて、前記バッテリの下流側を前記発熱機器の下流側に接続する第１温調回路と、前記バッテリの下流側を前記発熱機器の上流側に接続する第２温調回路と、を形成する流路切替装置と、前記第１温度センサ及び前記第２温度センサの測定結果に基づいて、前記流路切替装置を制御し、前記温調回路を、前記第１温調回路または前記第２温調回路に間欠的に切り替えさせる間欠運転モードを有する制御装置と、を備え、前記流路切替装置は、前記温調回路において、前記バッテリの下流側を前記発熱機器の下流側に接続するバイパス流路と、前記バイパス流路を開閉して、前記第１温調回路と前記第２温調回路とを切り替える流路切換弁と、を有する。
（２）：上記（１）の態様では、前記制御装置は、前記第１温度センサの測定結果が高いほど、前記第１温調回路と前記第２温調回路とを間欠的に切り替える時間を短くしてもよい。
（３）：上記（１）または（２）の態様では、前記発熱機器は、前記バッテリより熱容量が小さくてもよい。
（４）：上記（３）の態様では、前記制御装置は、前記第１温度センサ及び前記第２温度センサの測定結果が所定の閾値未満、且つ、前記第１温度センサの測定結果が前記第２温度センサの測定結果以上の場合、前記流路切替装置を制御し、前記温調回路を前記第２温調回路とする通常運転モードを有し、前記第１温度センサ及び前記第２温度センサの測定結果が前記閾値未満、且つ、前記第１温度センサの測定結果が前記第２温度センサの測定結果未満の場合、前記通常運転モードから前記間欠運転モードに切り替えてもよい。
（５）：上記（４）の態様では、前記温調回路に熱的に接続され、前記熱媒体を冷却するラジエータを備え、前記制御装置は、前記第１温度センサ及び前記第２温度センサの測定結果が前記閾値以上の場合、前記ラジエータによって前記熱媒体を冷却させる冷却運転モードを有してもよい。
（６）：上記（１）～（５）の態様では、前記発熱機器には、モータを駆動させる駆動装置が含まれてもよい。
（７）：上記（１）～（６）の態様では、前記発熱機器には、外部電源と電気的に接続され、前記バッテリを充電する充電装置が含まれてもよい。
（８）：この発明の一態様に係る車両は、上記（１）～（７）の態様の温調装置を備える。
上記（１）～（８）の態様によれば、温調回路の流路を間欠的に切り替えてバッテリと発熱機器の温度を管理できるため、バッテリと発熱機器の温調回路を独立させるよりも、温調装置の流路部品を削減することができる。したがって、バッテリ及び発熱機器の温調装置の小型化及び軽量化の達成できる。
一実施形態に係る温調装置の構成を示す回路図である。 一実施形態に係る温調装置の制御系を示すブロック図である。 一実施形態に係る間欠運転モードを説明する図である。 一実施形態に係る通常運転モードを説明する図である。 一実施形態に係る冷却運転モードを説明する図である。 一実施形態に係る制御装置の制御マップを示す図である。 一実施形態に係る車両の概略構成を示す斜視図である。
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、一実施形態に係る温調装置１の構成を示す回路図である。
温調装置１は、図示しない車両に搭載されている。当該車両は、例えば、駆動源としてモータのみを有する電気自動車であってもよく、モータ及び内燃機関を有するハイブリッド自動車でもよい。
温調装置１は、図１に示すように、熱媒体を循環させる温調回路１０を備えている。
温調回路１０には、バッテリ２０が熱的に接続されている。また、温調回路１０には、発熱機器として、駆動装置２１や充電装置２２が熱的に接続されている。発熱機器（駆動装置２１、充電装置２２）は、温調回路１０において、バッテリ２０の下流側に配置されている。
バッテリ２０は、車両の電装系、空調系、駆動系の少なくとも一つに電力を供給する。バッテリ２０は、充放電可能な二次電池である。二次電池としては、充放電時の管理温度範囲が広い全固体電池が好ましい。全固定電池とは、電解液がなく正極と負極の間に固体の電解質が充填された電池である。なお、二次電池としては、電解液を有する既存のリチウムイオン電池等であっても構わない。
駆動装置２１は、バッテリ２０と電気的に接続され、車両のモータ２３（図２，図７参照）を駆動させる。駆動装置２１は、直流電力を交流電力に変換するとともに交流電力を直流電力に変換するインバータ（電力変換装置）を含む。充電装置２２は、バッテリ２０と電気的に接続され、図示しない外部電源と電気的に接続されたときに、バッテリ２０を充電する。充電装置２２は、直流電圧を昇圧又は降圧するＤＣ／ＤＣコンバータを含む。
これら発熱機器（駆動装置２１、充電装置２２）は、バッテリ２０よりも熱容量が小さい。本実施形態では、駆動装置２１、充電装置２２のそれぞれが、バッテリ２０より熱容量が小さい。また、駆動装置２１と充電装置２２の熱容量を合算しても、バッテリ２０より熱容量が小さい。
温調回路１０は、リザーブタンク１１と、第１ポンプ１２と、水加熱電気ヒータ１３と、第２ポンプ１４と、ラジエータ１５と、第１流路切替装置４０と、第２流路切替装置４１と、を備えている。リザーブタンク１１は、熱媒体を貯留するとともに、温調回路１０に熱媒体を注水する。熱媒体は、例えば、水、ラジエータ液、クーラン卜液等である。第１ポンプ１２は、温調回路１０において、リザーブタンク１１の下流側に配置されている。第１ポンプ１２は、リザーブタンク１１から注水された熱媒体を水加熱電気ヒータ１３に供給する。
水加熱電気ヒータ１３は、温調回路１０において、第１ポンプ１２の下流側に配置されている。水加熱電気ヒータ１３は、熱媒体を加熱する。第２ポンプ１４は、温調回路１０において、水加熱電気ヒータ１３の下流側に配置されている。第２ポンプ１４は、水加熱電気ヒータ１３を流通した熱媒体をバッテリ２０に供給する。ラジエータ１５は、温調回路１０において、駆動装置２１の下流側に配置されている。ラジエータ１５は、熱媒体と外気とを熱交換させる。
第１流路切替装置４０は、第１流路切替弁４０ａと、第１バイパス流路４０ｂと、を備えている。第１流路切替弁４０ａは、バッテリ２０の下流側に配置された電動の多方弁（本実施形態では三方弁）である。第１流路切替弁４０ａは、バッテリ２０を流通した熱媒体を、充電装置２２の上流側、または、第１バイパス流路４０ｂを介して水加熱電気ヒータ１３の上流側に導く。
第２流路切替装置４１は、第２流路切替弁４１ａと、第２バイパス流路４１ｂと、を備えている。第２流路切替弁４１ａは、駆動装置２１の下流側に配置された電動の多方弁（本実施形態では三方弁）である。第２流路切替弁４１ａは、駆動装置２１を流通した熱媒体を、ラジエータ１５の上流側、または、第２バイパス流路４１ｂを介してリザーブタンク１１の上流側に導く。なお、ラジエータ１５の外気を取り入れる通風孔を開閉する開閉装置（例えばアクティブグリルシャッター）が設けられている場合、第２流路切替装置４１は無くても構わない。
上記構成の温調装置１は、複数の温度センサ３０，３１，３２，３３を備えている。温度センサ３０は、温調回路１０におけるバッテリ２０の入口に設置され、熱媒体の温度を測定する。また、温度センサ３１は、温調回路１０におけるラジエータ１５の出口に設置され、熱媒体の温度を測定する。また、温度センサ３２は、バッテリ２０に設置され、バッテリ２０の温度を測定する。また、温度センサ３３は、駆動装置２１に設置され、駆動装置２１の温度を測定する。
次に、上記構成の温調装置１の制御系について説明する。
図２は、一実施形態に係る温調装置１の制御系を示すブロック図である。
図２に示すように、温調装置１は、上述した複数の温度センサ３０，３１，３２，３３、第１流路切替装置４０、及び第２流路切替装置４１と電気的に接続されると共に、上述したバッテリ２０及び発熱機器（駆動装置２１、充電装置２２）と電気的に接続された制御装置５０を備える。制御装置５０は、バッテリ２０及び発熱機器の温度を管理する複数の運転モードを備える。
図３は、一実施形態に係る間欠運転モード１０Ａを説明する図である。
図３に示すように、制御装置５０は、第１流路切替装置４０を制御し、温調回路１０を、第１温調回路１０ａまたは第２温調回路１０ｂに間欠的に切り替えさせる間欠運転モード１０Ａを有する。間欠運転モード１０Ａは、主に熱容量の大きいバッテリ２０を加温する運転モードである。
なお、間欠運転モード１０Ａのとき、水加熱電気ヒータ１３は、熱媒体を加熱する（水加熱電気ヒータＯＮ）。また、間欠運転モード１０Ａのとき、第２流路切替装置４１は、駆動装置２１の下流側とリザーブタンク１１の上流側とを接続している（ラジエータＯＦＦ）。
第１温調回路１０ａでは、第１流路切替装置４０が、バッテリ２０の下流側と水加熱電気ヒータ１３の上流側とを接続している。この第１温調回路１０ａは、水加熱電気ヒータ１３で加熱され、第２ポンプ１４から送り出された熱媒体が、バッテリ２０、第１流路切替弁４０ａ、第１バイパス流路４０ｂを通り、水加熱電気ヒータ１３に戻る小循環回路である。なお、第１温調回路１０ａに切り替わっているとき、第１ポンプ１２は停止している。
一方、第２温調回路１０ｂでは、第１流路切替装置４０が、バッテリ２０の下流側と充電装置２２の上流側とを接続している。この第２温調回路１０ｂは、第１ポンプ１２から送り出された熱媒体が、水加熱電気ヒータ１３、第２ポンプ１４、バッテリ２０、第１流路切替弁４０ａ、充電装置２２、駆動装置２１、第２流路切替弁４１ａ、第２バイパス流路４１ｂを通り、リザーブタンク１１に戻る大循環回路である。
図４は、一実施形態に係る通常運転モード１０Ｂを説明する図である。
図４に示すように、制御装置５０は、第１流路切替装置４０を制御し、温調回路１０を上述した第２温調回路１０ｂとする通常運転モード１０Ｂを有する。通常運転モード１０Ｂは、低温のバッテリ２０及び発熱機器を加温する運転モードである。
なお、通常運転モード１０Ｂのとき、水加熱電気ヒータ１３は、熱媒体を加熱する（水加熱電気ヒータＯＮ）。また、通常運転モード１０Ｂのとき、第２流路切替装置４１は、駆動装置２１の下流側とリザーブタンク１１の上流側とを接続している（ラジエータＯＦＦ）。
通常運転モード１０Ｂでは、第１ポンプ１２から送り出された熱媒体が、水加熱電気ヒータ１３、第２ポンプ１４、バッテリ２０、第１流路切替弁４０ａ、充電装置２２、駆動装置２１、第２流路切替弁４１ａ、第２バイパス流路４１ｂを通り、リザーブタンク１１に戻る。
図５は、一実施形態に係る冷却運転モード１０Ｃを説明する図である。
図５に示すように、制御装置５０は、第２流路切替装置４１を制御し、ラジエータ１５によって熱媒体を冷却させる冷却運転モード１０Ｃを有する。冷却運転モード１０Ｃは、高温のバッテリ２０及び発熱機器を冷却する運転モードである。
なお、冷却運転モード１０Ｃのとき、水加熱電気ヒータ１３は、熱媒体を加熱しない（水加熱電気ヒータＯＦＦ）。また、冷却運転モード１０Ｃのとき、第２流路切替装置４１は、駆動装置２１の下流側とラジエータ１５の上流側とを接続している（ラジエータＯＮ）。
冷却運転モード１０Ｃでは、第１ポンプ１２から送り出された熱媒体が、水加熱電気ヒータ１３、第２ポンプ１４、バッテリ２０、第１流路切替弁４０ａ、充電装置２２、駆動装置２１、第２流路切替弁４１ａ、ラジエータ１５を通り、リザーブタンク１１に戻る。
図６は、一実施形態に係る制御装置５０の制御マップを示す図である。
図６に示すように、制御装置５０は、温度センサ３０（バッテリ２０の入口の熱媒体の温度）の測定結果（ＴＷ）、及び、温度センサ３１（バッテリ２０自体の温度）の測定結果（Ｔｂａｔｔ）に基づいて、運転モードを、間欠運転モード１０Ａ、通常運転モード１０Ｂ、または冷却運転モード１０Ｃに切り替える。
具体的に、制御装置５０は、温度センサ３０及び温度センサ３２の測定結果が４０℃（所定の閾値）未満、且つ、温度センサ３０の測定結果（ＴＷ）が温度センサ３２の測定結果（Ｔｂａｔｔ）以上の場合、通常運転モード１０Ｂで、バッテリ２０及び発熱機器を加温する。
通常運転モード１０Ｂでは、図４に示すように、水加熱電気ヒータ１３によって加熱された熱媒体が、バッテリ２０及び発熱機器（駆動装置２１、充電装置２２）に供給される。これにより、バッテリ２０及び発熱機器を同じように加温することができる。なお、発熱機器の熱容量は、バッテリ２０の熱容量よりも小さいため、通常運転モード１０Ｂでは、バッテリ２０より先に発熱機器が昇温し易い。
制御装置５０は、温度センサ３０及び温度センサ３２の測定結果が４０℃（所定の閾値）未満、且つ、温度センサ３０の測定結果（ＴＷ）が温度センサ３２の測定結果（Ｔｂａｔｔ）未満の場合、運転モードを通常運転モード１０Ｂから間欠運転モード１０Ａに切り替えて、バッテリ２０及び発熱機器を加温する。
間欠運転モード１０Ａでは、図３に示すように、温調回路１０が、第１温調回路１０ａまたは第２温調回路１０ｂに間欠的に切り替わる。バッテリ２０は、第１温調回路１０ａに切り替わったとき、水加熱電気ヒータ１３によって加熱された熱媒体によって加温される。このとき、熱媒体の流れがない発熱機器側は、加温されないが、熱媒体が発熱機器の駆動熱によって加熱される。
そして、バッテリ２０は、第２温調回路１０ｂに切り替わったとき、水加熱電気ヒータ１３によって加熱された熱媒体によって加温されると共に、第１温調回路１０ａに切り替わっていた間に発熱機器の駆動熱によって加熱されていた熱媒体によって加温される。このように、間欠運転モード１０Ａに切り替えることで、バッテリ２０を発熱機器より優先的に加温することができる。
図６に示すように、制御装置５０は、温度センサ３０の測定結果（ＴＷ）が高いほど、第１温調回路１０ａと第２温調回路１０ｂとを間欠的に切り替える時間を短くする。本実施形態の制御装置５０は、温度センサ３０の測定結果（ＴＷ）が０℃～４０℃の範囲で段階的に（本実施形態では大（例えば５分）、中（例えば３分）、小（例えば１分）の三段階に）、第１温調回路１０ａと第２温調回路１０ｂとを間欠的に切り替える時間を短くする。これにより、間欠運転モード１０Ａでバッテリ２０を加温しすぎないようにすることができる。
これにより、バッテリ２０を、低温出力低下状態から、要求出力を出すことができる通常出力状態（例えば４０℃～６０℃）まで加温することができる。
また、制御装置５０は、温度センサ３０及び温度センサ３２の測定結果が４０℃（所定の閾値）以上の場合、冷却運転モード１０Ｃで、バッテリ２０及び発熱機器を冷却する。
冷却運転モード１０Ｃでは、水加熱電気ヒータ１３がＯＦＦになると共にラジエータ１５がＯＮとなり、図５に示すように、ラジエータ１５によって冷却された熱媒体が、バッテリ２０及び発熱機器に供給される。これにより、バッテリ２０及び発熱機器を冷却し、バッテリ２０及び発熱機器が高温（例えば６０℃以上）となり制御的にＰＳ（Power Save）がかからないようにすることができる。
上記構成の温調装置１によれば、温調回路１０の流路を間欠的に切り替えてバッテリ２０の温度を発熱機器と疑似的に独立して管理できるため、バッテリ２０と発熱機器の温調回路１０を独立させるよりも、温調装置１の流路部品（例えば、第１流路切替装置４０と並列に設置する同様の流路部品等）を削減することができる。したがって、バッテリ２０及び発熱機器の温調装置１の小型化及び軽量化の達成できる。
このように、上述した本実施形態に係る温調装置１によれば、熱媒体を循環させる温調回路１０と、熱媒体の温度を測定する温度センサ３０（第１温度センサ）と、温調回路１０に熱的に接続されたバッテリ２０と、バッテリ２０の温度を測定する温度センサ３２（第２温度センサ）と、温調回路１０に熱的に接続された発熱機器（駆動装置２１、充電装置２２）と、温調回路１０の流路を切り替えて、バッテリ２０の下流側を発熱機器の上流側に接続する第１温調回路１０ａと、バッテリ２０の下流側を発熱機器の下流側に接続する第２温調回路１０ｂと、を形成する第１流路切替装置４０（流路切替装置）と、温度センサ３０及び温度センサ３２の測定結果に基づいて、第１流路切替装置４０を制御し、温調回路１０を、第１温調回路１０ａまたは第２温調回路１０ｂに間欠的に切り替えさせる間欠運転モード１０Ａを有する制御装置５０と、を備える。この構成によれば、バッテリ２０及び発熱機器の温調装置１の小型化及び軽量化の達成できる。
また、本実施形態では、制御装置５０は、温度センサ３２の測定結果が高いほど、第１温調回路１０ａと第２温調回路１０ｂとを間欠的に切り替える時間を短くする。この構成によれば、間欠運転モード１０Ａでバッテリ２０を加温しすぎないようにすることができる。
また、本実施形態では、発熱機器は、バッテリ２０より熱容量が小さい。この構成によれば、熱媒体の温度と発熱機器の温度に即応性があるため、熱媒体の温度変化（温度センサ３０の測定結果）に基づいて発熱機器の発熱状態を管理することができる。
また、本実施形態では、制御装置５０は、温度センサ３０及び温度センサ３２の測定結果が４０℃（所定の閾値）未満、且つ、温度センサ３０の測定結果が温度センサ３２の測定結果以上の場合、第１流路切替装置４０を制御し、温調回路１０を第２温調回路１０ｂとする通常運転モード１０Ｂを有し、温度センサ３０及び温度センサ３２の測定結果が４０℃未満、且つ、温度センサ３０の測定結果が温度センサ３２の測定結果未満の場合、通常運転モード１０Ｂから間欠運転モード１０Ａに切り替える。この構成によれば、通常運転モード１０Ｂでバッテリ２０及び発熱機器を同じように加温しつつ、バッテリ２０より熱容量が小さい発熱機器が先に昇温したら、間欠運転モード１０Ａに切り替えてバッテリ２０を優先して加温することができる。
また、本実施形態では、温調回路１０に熱的に接続され、熱媒体を冷却するラジエータ１５を備え、制御装置５０は、温度センサ３０及び温度センサ３２の測定結果が４０℃以上の場合、ラジエータ１５によって熱媒体を冷却させる冷却運転モード１０Ｃを有する。この構成によれば、バッテリ２０及び発熱機器を冷却し、バッテリ２０及び発熱機器が高温（例えば６０℃以上）となり制御的にＰＳ（Power Save）がかからないようにすることができる。
また、本実施形態では、発熱機器には、モータ２３を駆動させる駆動装置２１が含まれる。この構成によれば、駆動装置２１の発熱により加熱した熱媒体を介してバッテリ２０を加温することができる。
また、本実施形態では、発熱機器には、外部電源と電気的に接続され、バッテリ２０を充電する充電装置２２が含まれる。この構成によれば、充電装置２２の発熱により加熱した熱媒体を介してバッテリ２０を加温することができる。
図７は、一実施形態に係る車両１００の概略構成を示す斜視図である。
車両１００の車体１０１には、車室１０２の床下部分にバッテリ２０を収容するバッテリケース１０３が搭載されている。車両１００の前部には、モータルーム１０４が設けられている。モータルーム１０４内には、モータ２３、駆動装置２１、分岐ユニット１０６、充電装置２２等が設けられている。
モータ２３の回転駆動力は、シャフ卜１０７に伝達される。シャフ卜１０７の両端部には、車両１００の前輪１０８が接続されている。駆動装置２１は、モータ２３の上側に配置されてモータ２３のケースに直接、締結固定されている。駆動装置２１は、電源ケーブル１１１でバッテリケース１０３のコネクタに電気的に接続されている。また、駆動装置２１は、例えば三相パスバーによりモータ２３に電気的に接続されている。駆動装置２１は、バッテリ２０から供給される電力によりモータ２３を駆動制御する。
分岐ユニット１０６および充電装置２２は、左右に並列して配置されている。分岐ユニット１０６および充電装置２２は、駆動装置２１の上方に配置されている。分岐ユニット１０６および充電装置２２は、駆動装置２１と離間した状態で配置されている。分岐ユニット１０６とバッテリケース１０３とは、両端にコネクタを有するケーブル１１０により電気的に接続されている。
分岐ユニット１０６は、充電装置２２に電気的に接続されている。充電装置２２は、家庭用電源等の一般的な外部電源に接続して、バッテリ２０に対して充電を行う。充電装置２２と分岐ユニット１０６とは、両端にコネクタを有する不図示のケーブルにより電気的に接続されている。
このような車両１００が、上述した温調装置１を備えることで、バッテリ２０の温調装置１の小型化及び軽量化を達成できる。このように、温調装置１が小型化及び軽量化されることで、電動走行距離の増加、車両効率が向上する。
以上、本発明の好ましい実施形態を記載し説明してきたが、これらは本発明の例示的なものであり、限定するものとして考慮されるべきではないことを理解すべきである。追加、省略、置換、およびその他の変更は、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。従って、本発明は、前述の説明によって限定されていると見なされるべきではなく、特許請求の範囲によって制限されている。
例えば、上記実施形態では、間欠運転モード１０Ａまたは通常運転モード１０Ｂから、冷却運転モード１０Ｃに切り替える閾値を４０℃に設定したが、この閾値は一例であって、バッテリ２０や発熱機器の仕様によって適宜変更され得る。
１ 温調装置
１０ 温調回路
１０ａ 第１温調回路
１０ｂ 第２温調回路
１０Ａ 間欠運転モード
１０Ｂ 通常運転モード
１０Ｃ 冷却運転モード
１５ ラジエータ
２０ バッテリ
２１ 駆動装置（発熱機器）
２２ 充電装置（発熱機器）
２３ モータ
３０ 温度センサ（第１温度センサ）
３２ 温度センサ（第２温度センサ）
４０ 第１流路切替装置
４１ 第２流路切替装置
５０ 制御装置
１００ 車両

Claims (8)

  1. 熱媒体を循環させる温調回路と、
    前記熱媒体の温度を測定する第１温度センサと、
    前記温調回路に熱的に接続されたバッテリと、
    前記バッテリの温度を測定する第２温度センサと、
    前記温調回路に熱的に接続された発熱機器と、
    前記温調回路の流路を切り替えて、前記バッテリの下流側を前記発熱機器の下流側に接続する第１温調回路と、前記バッテリの下流側を前記発熱機器の上流側に接続する第２温調回路と、を形成する流路切替装置と、
    前記第１温度センサ及び前記第２温度センサの測定結果に基づいて、前記流路切替装置を制御し、前記温調回路を、前記第１温調回路または前記第２温調回路に間欠的に切り替えさせる間欠運転モードを有する制御装置と、を備え、
    前記流路切替装置は、前記温調回路において、前記バッテリの下流側を前記発熱機器の下流側に接続するバイパス流路と、前記バイパス流路を開閉して、前記第１温調回路と前記第２温調回路とを切り替える流路切換弁と、を有する、温調装置。
  2. 前記制御装置は、前記第１温度センサの測定結果が高いほど、前記第１温調回路と前記第２温調回路とを間欠的に切り替える時間を短くする、請求項１に記載の温調装置。
  3. 前記発熱機器は、前記バッテリより熱容量が小さい、請求項１または２に記載の温調装置。
  4. 前記制御装置は、前記第１温度センサ及び前記第２温度センサの測定結果が所定の閾値未満、且つ、前記第１温度センサの測定結果が前記第２温度センサの測定結果以上の場合、前記流路切替装置を制御し、前記温調回路を前記第２温調回路とする通常運転モードを有し、
    前記第１温度センサ及び前記第２温度センサの測定結果が前記閾値未満、且つ、前記第１温度センサの測定結果が前記第２温度センサの測定結果未満の場合、前記通常運転モードから前記間欠運転モードに切り替える、請求項３に記載の温調装置。
  5. 前記温調回路に熱的に接続され、前記熱媒体を冷却するラジエータを備え、
    前記制御装置は、前記第１温度センサ及び前記第２温度センサの測定結果が前記閾値以上の場合、前記ラジエータによって前記熱媒体を冷却させる冷却運転モードを有する、請求項４に記載の温調装置。
  6. 前記発熱機器には、モータを駆動させる駆動装置が含まれる、請求項１～５のいずれか一項に記載の温調装置。
  7. 前記発熱機器には、外部電源と電気的に接続され、前記バッテリを充電する充電装置が含まれる、請求項１～６のいずれか一項に記載の温調装置。
  8. 請求項１～７のいずれか一項に記載の温調装置を備える、車両。
JP2022059643A 2022-03-31 2022-03-31 温調装置及び車両 Active JP7472189B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022059643A JP7472189B2 (ja) 2022-03-31 2022-03-31 温調装置及び車両
CN202310274973.3A CN116890705A (zh) 2022-03-31 2023-03-20 温度调节装置及车辆
US18/125,151 US20230318070A1 (en) 2022-03-31 2023-03-23 Temperature adjusting device and vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022059643A JP7472189B2 (ja) 2022-03-31 2022-03-31 温調装置及び車両

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023150504A JP2023150504A (ja) 2023-10-16
JP7472189B2 true JP7472189B2 (ja) 2024-04-22

Family

ID=88193787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022059643A Active JP7472189B2 (ja) 2022-03-31 2022-03-31 温調装置及び車両

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230318070A1 (ja)
JP (1) JP7472189B2 (ja)
CN (1) CN116890705A (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010064651A (ja) 2008-09-11 2010-03-25 Fuji Heavy Ind Ltd 車両用モータ駆動系の温調制御装置
JP2019023059A (ja) 2017-07-24 2019-02-14 株式会社デンソー 冷却水回路
JP2020185829A (ja) 2019-05-10 2020-11-19 トヨタ自動車株式会社 車載温調装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010064651A (ja) 2008-09-11 2010-03-25 Fuji Heavy Ind Ltd 車両用モータ駆動系の温調制御装置
JP2019023059A (ja) 2017-07-24 2019-02-14 株式会社デンソー 冷却水回路
JP2020185829A (ja) 2019-05-10 2020-11-19 トヨタ自動車株式会社 車載温調装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20230318070A1 (en) 2023-10-05
JP2023150504A (ja) 2023-10-16
CN116890705A (zh) 2023-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3486994B1 (en) Vehicular heat exchange device
US11807068B2 (en) Vehicle and temperature control device thereof
JP5945768B2 (ja) 電気自動車の廃熱管理システム及び管理方法
JP6687895B2 (ja) 車両用燃料電池の暖機装置
JP7094908B2 (ja) ハイブリッド車両のバッテリ昇温装置
US9553346B2 (en) Battery system with selective thermal management
US20180222286A1 (en) Method to heat the cabin while cooling the battery during fast charge
JP5725064B2 (ja) 電動車両
WO2005122311A1 (ja) 燃料電池用冷却装置及びそれを搭載した車両
WO2015162855A1 (ja) 車両用空調装置
KR20210138200A (ko) 친환경 차량의 회생제동 제어 시스템
JP2008041376A (ja) 車両用組電池の暖冷機システム
JP2010284045A (ja) 熱供給装置
JP4419735B2 (ja) 燃料電池車両
JP2009045959A (ja) 車両および熱交換システム
KR102600060B1 (ko) 전기자동차의 냉각 시스템용 밸브 모듈
JP7472189B2 (ja) 温調装置及び車両
JP7523487B2 (ja) 温調装置及び車両
JP2016119195A (ja) 車両用溶融塩電池の温調装置
JP2020009591A (ja) 駆動ユニット
JP7426427B2 (ja) 温調装置及び車両
JP2016112933A (ja) 車両用バッテリの暖機装置
KR102684204B1 (ko) 배터리 팩의 냉각 구조
WO2022107381A1 (ja) 温調装置
JP2024513095A (ja) 電気駆動車両

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20221129

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240109

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240307

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: 20240319

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240410

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7472189

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150