DE102019102814A1

DE102019102814A1 - Ladesystem

Info

Publication number: DE102019102814A1
Application number: DE102019102814.0A
Authority: DE
Inventors: Takayuki Shimauchi; Makoto Mimoto; Kunihiko Jinno
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-02-07
Filing date: 2019-02-05
Publication date: 2019-08-08
Anticipated expiration: 2039-02-06
Also published as: CN110116613B; US20190241093A1; US11292363B2; JP7059670B2; JP2019140740A; CN110116613A; DE102019102814B4

Abstract

Ein Ladesystem (10) ist außerhalb eines Elektrofahrzeugs installiert, um eine Bordbatterie (106) zu laden, die in dem Elektrofahrzeug (100) montiert ist. Das Ladesystem (10) umfasst ein Ladegerät (24), das einen Strom zu der Bordbatterie zuführt, eine externe Kühlvorrichtung (26), die die Bordbatterie kühlt, sowie ein fahrzeugexternes Steuerungsgerät (20, 28), das ein Antreiben des Ladegeräts und der externen Kühlvorrichtung steuert. Die externe Kühlvorrichtung hat einen externen Kanal (30), der in dem Ladesystem vorgesehen ist und durch den ein externes Kältemittel strömt, Kühlmechanismen (34, 36, Ve), die mindestens einen Kompressor (34) umfassen und das externe Kältemittel kühlen, sowie einen Wärmetauscher (28), der eine Wärme zwischen dem gekühlten externen Kältemittel und einem internen Kältemittel, das in dem Elektrofahrzeug strömt, um die Bordbatterie zu kühlen, oder einer Außenluft tauscht, die zu dem Elektrofahrzeug geschickt wird, um die Bordbatterie zu kühlen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Beschreibung zeigt ein Ladesystem, das außerhalb eines Elektrofahrzeugs installiert ist, um eine Bordbatterie zu laden, die in dem Elektrofahrzeug montiert ist.
Beschreibung des Stands der Technik
In letzter Zeit sind Elektrofahrzeuge weithin bekannt, die mit einer drehenden elektrischen Maschine als einer von Fahrtantriebsquellen ausgestattet sind. Ein solches Elektrofahrzeug ist mit einer Bordbatterie ausgestattet, die einen Strom an eine drehende elektrische Maschine gibt und von dieser aufnimmt. Wenn der SOC der Bordbatterie niedrig wird, wird die Bordbatterie mit einem Strom von außerhalb geladen.
In dieser Hinsicht wurde ein schnelles Laden vorgeschlagen, das die Ladezeit einer Bordbatterie reduzieren kann. Beim schnellen Laden strömt ein Hochstrom durch eine Bordbatterie, und daher ist ein Laden in einer vergleichsweise kurzen Zeit abgeschlossen, während eine größere Wärmemenge durch die Bordbatterie erzeugt wird. Wenn die Bordbatterie eine übermäßig hohe Temperatur aufgrund der auf diese Weise erzeugten Wärme erreicht, kann sich die Bordbatterie verschlechtern. Um das zu verhindern, wurde eine Technik eines Kühlens einer Bordbatterie während eines schnellen Ladens durch eine Kühlvorrichtung vorgeschlagen, die in einem Elektrofahrzeug montiert ist.
Beispielsweise zeigt die japanische Offenlegungsschrift Nr. 2009-83670 ( JP 2009-83670 A ) ein Fahrzeug, das mit einem Gebläseventilator, der eine Luft zu einer Spannungsquelleneinheit (Bordbatterie) bläst, sowie einer Klimaanlageneinheit versehen ist, die einen Kompressor hat und einen Strom einer Kühlluft erzeugt. Die Technik dieses Stands der Technik umfasst ein Antreiben des Gebläseventilators, wenn die Temperatur der Spannungsquelleneinheit gleich wie oder höher als eine erste Temperatur aber niedriger als eine zweite Temperatur ist, sowie ein Aktivieren des Kompressors, zusätzlich zu dem Gebläseventilator, wenn die Temperatur der Spannungsquelleneinheit gleich wie oder höher als die zweite Temperatur ist. Gemäß der Technik der JP 2009-83670 A wird die Bordbatterie nicht lediglich luftgekühlt, sondern auch mit einem Strom einer durch den Kompressor erzeugten Kühlluft zwangsgekühlt, was den Temperaturanstieg der Bordbatterie bis zu einem gewissen Grad unterdrücken kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Kompressor, der zum Kühlen einer Batterie verwendet wird, wie vorstehend beschrieben wurde, ist typischerweise ein Klimaanlagenkompressor, der verwendet wird, um eine Fahrzeugkabine zu kühlen. Das Leistungsvermögen eines solchen Klimaanlagenkompressors ist mehr oder weniger vorbestimmt, und es ist nicht immer ausreichend, um eine Bordbatterie während eines schnellen Ladens zu kühlen. Weil ein Elektrofahrzeug, das nicht mit einer Kraftmaschine ausgestattet ist, keine Abwärme einer Kraftmaschine zum Erwärmen nutzen kann, sind einige Elektrofahrzeuge mit einer Wärmepumpenklimaanlage ausgestattet. In einigen Fällen kann der Klimaanlagenkompressor nicht verwendet werden, um die Bordbatterie zu kühlen, wenn ein Erwärmen durch die Wärmepumpenklimaanlage im Gange ist.
Die vorliegende Erfindung zeigt ein Ladesystem, das eine Bordbatterie während eines externen Ladens angemessener kühlen kann.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Ladesystem, das außerhalb eines Elektrofahrzeugs installiert ist und eingerichtet ist, eine Bordbatterie zu laden, die in dem Elektrofahrzeug montiert ist. Das Ladesystem umfasst ein Ladegerät, eine externe Kühlvorrichtung und ein fahrzeugexternes Steuerungsgerät. Das Ladegerät ist eingerichtet, einen Strom zu der Bordbatterie zuzuführen. Die externe Kühlvorrichtung ist eingerichtet, die Bordbatterie zu kühlen. Die externe Kühlvorrichtung umfasst einen externen Kanal, durch den das externe Kältemittel strömt, einen Kühlmechanismus, der eingerichtet ist, ein externes Kältemittel zu kühlen, sowie einen Wärmetauscher. Der externe Kanal ist in dem Ladesystem vorgesehen. Der Kühlmechanismus umfasst mindestens einen Kompressor. Der Wärmetauscher ist eingerichtet, eine Wärme zwischen dem gekühlten externen Kältemittel und einem internen Kältemittel, das innerhalb des Elektrofahrzeugs strömt, um die Bordbatterie zu kühlen, oder zwischen dem gekühlten externen Kältemittel und einer Außenluft zu tauschen, die zu dem Elektrofahrzeug geschickt wird, um die Bordbatterie zu kühlen. Das fahrzeugexterne Steuerungsgerät ist eingerichtet, ein Antreiben des Ladegeräts und der externen Kühlvorrichtung zu steuern.
Diese Konfiguration ermöglicht es der Bordbatterie durch die externe Kühlvorrichtung gekühlt zu werden, auch wenn das Leistungsvermögen der Kühlvorrichtung, die in dem Elektrofahrzeug montiert ist, gering ist oder auch während ein Wärmepumpenerwärmen ausgeführt wird. Daher kann die Bordbatterie während eines externen Ladens angemessener gekühlt werden.
Das Elektrofahrzeug kann eine interne Kühlvorrichtung umfassen, die eingerichtet ist, die Bordbatterie durch einen Wärmetausch mit einer Außenluft zu kühlen, und wobei das fahrzeugexterne Steuerungsgerät eingerichtet sein kann, einen Befehl an das Elektrofahrzeug zu geben, um die Bordbatterie durch einen Wärmetausch mit der Außenluft durch die interne Kühlvorrichtung zu kühlen, wenn die Bordbatterie gekühlt werden muss und die Temperatur der Bordbatterie höher als die Temperatur der Außenluft ist.
Ein Verwenden der Außenluft zum Kühlen der Bordbatterie kann den Strom reduzieren, der erforderlich ist, um die Bordbatterie zu kühlen.
In dem vorstehend beschriebenen Ladesystem kann das fahrzeugexterne Steuerungsgerät eingerichtet sein zu bestimmen, ob ein externes Kühlen durch die externe Kühlvorrichtung erforderlich ist, basierend auf einem Ergebnis eines Vergleichs zwischen einem Kühlumfang durch die interne Kühlvorrichtung und einer Wärmemengenerzeugung durch die Bordbatterie.
Ein Verwenden der externen Kühlvorrichtung, wenn die interne Kühlvorrichtung allein keinen ausreichenden Kühlumfang bereitstellen kann, kann den Stromverbrauch und Kosten reduzieren, die mit der Verwendung der externen Kühlvorrichtung verbunden sind.
Bei dem vorstehend genannten Ladesystem kann das fahrzeugexterne Steuerungsgerät eingerichtet sein, einer Wärme aus der Bordbatterie des Elektrofahrzeugs zu ermöglichen, zum Aufwärmen einer Batterie eines anderen Elektrofahrzeugs verwendet zu werden, wenn, während das Elektrofahrzeug geladen wird, die Bordbatterie gekühlt werden muss und die Temperatur der Bordbatterie höher ist als die Temperatur der Außenluft, und das Elektrofahrzeug eine Wärme nicht benötigt.
Diese Konfiguration ermöglicht es der Batterie eines anderen Elektrofahrzeugs, wirksam aufgewärmt zu werden, was eine Verzögerung des Anstiegs des Ladestroms, eine Begrenzung einer Stromabgabe bei einem Beginn eines Fahrens und andere Unannehmlichkeiten in dem Elektrofahrzeug wirksam verhindern kann.
Bei dem vorstehend genannten Ladesystem kann das fahrzeugexterne Steuerungsgerät eingerichtet sein, eine Warteposition zu bestimmen, die eine Position einer Reihenfolge eines Ladebeginns ist, basierend auf einer Ladezeitbegrenzung und einer Wärmemengenerzeugung je Zeiteinheit von jedem Elektrofahrzeug, wenn Ladebefehle für zwei oder mehr Elektrofahrzeuge innerhalb einer bestimmten Zeit eingegeben werden.
Diese Konfiguration ermöglicht es einer Vielzahl von Elektrofahrzeugen wirksam geladen zu werden.
Das vorstehend beschriebene Ladesystem kann ferner einen Stecker umfassen, der an einem in dem Elektrofahrzeug vorgesehenen Einlass anbringbar und von diesem lösbar ist. Die externe Kühlvorrichtung kann ferner einen Umgehungskanal umfassen, der mit einem Bordkanal fluidgekoppelt ist, der in dem Elektrofahrzeug vorgesehen ist und durch den das interne Kältemittel strömt, und der vorgesehen ist, um das interne Kältemittel zu dem Wärmetauscher zu führen und das interne Kältemittel, das durch den Wärmetauscher getreten ist, zu dem Bordkanal zurückzubringen. Der Wärmetauscher kann eingerichtet sein, eine Wärme zwischen dem gekühlten externen Kältemittel und dem internen Kältemittel zu tauschen, und wobei der Stecker einen Stromanschluss, durch den das Ladegerät und die Bordbatterie miteinander elektrisch verbunden sind, sowie eine Fluidkupplung haben kann, durch die der Umgehungskanal und der Bordkanal miteinander fluidmäßig gekoppelt sind.
Diese Konfiguration ermöglicht es dem internen Kältemittel, durch die externe Kühlvorrichtung wirksam gekühlt zu werden.
Bei dem vorstehend genannten Ladesystem kann das Ladegerät eingerichtet sein, einen Strom zu der Bordbatterie auf eine kontaktfreie Weise zu übertragen. Die externe Kühlvorrichtung kann ferner einen externen Ventilator umfassen, der Luft zu dem Elektrofahrzeug bläst. Der Wärmetauscher kann eingerichtet sein, eine Wärme zwischen dem externen Kältemittel und einer Außenluft zu tauschen, die zu dem Elektrofahrzeug durch den elektrischen Ventilator geblasen wird.
Diese Konfiguration ermöglicht es der Bordbatterie, auch in dem Fall eines kontaktfreien Ladens angemessen gekühlt zu werden.
Das vorstehend beschriebene Ladesystem kann eine Bordbatterie durch die externe Kühlvorrichtung auch kühlen, wenn das Leistungsvermögen einer Kühlvorrichtung, die in dem Elektrofahrzeug montiert ist, gering ist, oder auch während ein Wärmepumpenerwärmen ausgeführt wird. Daher kann das Ladesystem die Bordbatterie während eines externen Ladens angemessener kühlen.
Figurenliste
Merkmale, Vorteile und eine technische sowie gewerbliche Bedeutung der beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen nachstehend beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und wobei:

1 ein Bild einer Ladestation ist;
2 ein Blockdiagramm ist, das die innere Konfiguration der Ladestation zeigt;
3 eine Ansicht ist, die die Konfiguration einer internen Kühlvorrichtung zeigt;
4 eine Ansicht ist, die die Konfiguration einer externen Kühlvorrichtung zeigt;
5 ein Ablaufdiagramm ist, das einen Ablauf eines Ladens an der Ladestation zeigt;
6 ein Ablaufdiagramm ist, das einen Ablauf eines Kühlprozesses während eines Ladens zeigt;
7 ein Temperaturkennfeld ist, das als ein Bezug verwendet wird, um zu bestimmen, ob ein Kühlen erforderlich ist;
8 eine Ansicht ist, die ein anderes Beispiel einer internen Kühlvorrichtung zeigt;
9 eine Ansicht ist, die ein anderes Beispiel einer externen Kühlvorrichtung zeigt;
10 ein Ablaufdiagramm ist, das ein anderes Beispiel des Ablaufs des Kühlprozesses während eines Ladens zeigt;
11 eine schematische Ansicht einer Ladestation ist, die ein kontaktfreies Ladeverfahren verwendet; und
12 eine Ansicht ist, die einen Ablauf eines Prozesses in einem Schritt S34 zeigt.

GENAUE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein Bild einer Ladestation 10. Die Ladestation 10 ist eine Anlage, die eine Bordbatterie 106 lädt, die in einem Elektrofahrzeug 100 montiert ist, und ist ein Beispiel eines Ladesystems mit einer Vielzahl von Ladesäulen 12. Das zu ladende Elektrofahrzeug 100 kann irgendein Fahrzeug sein, das extern geladen werden kann, beispielsweise ein Hybridfahrzeug, das eine drehende elektrische Maschine und eine Kraftmaschine als Antriebskraftquellen hat, oder ein Elektrofahrzeug, das lediglich mittels einer Antriebskraft von einer drehenden elektrischen Maschine fährt.
Die Ladestation 10 hat die Ladesäulen 12 und eine zentrale Steuerungseinheit 20, die die Ladesäulen 12 verwaltet. Wie in 1 gezeigt ist, hat jede Ladesäule 12 eine Ausgangseinheit 16, die einen Nutzer mit Informationen versorgt, sowie eine Eingangseinheit 18, die einen Betriebsbefehl von dem Nutzer aufnimmt. Beispielsweise ist die Ausgangseinheit 16 durch einen Monitor, einen Lautsprecher, ein Licht und so weiter ausgebildet, die voneinander unabhängig oder miteinander kombiniert sind. Beispielsweise kann die Eingangseinheit 18 durch Knöpfe, eine Tastatur, eine Berührungskonsole, ein Mikrofon und so weiter ausgebildet sein, die voneinander unabhängig oder miteinander kombiniert sind. Die Ladesäule 12 ist ferner mit einem Ladestecker 14 versehen, der an einem Einlass 102 des Elektrofahrzeugs 100 lösbar angebracht ist. Der Ladestecker 14 ist nicht nur mit einem Stromanschluss, durch den ein Strom zu der Bordbatterie 106 übertragen wird, sondern auch mit einem Signalanschluss, durch den elektrische Signale an das Elektrofahrzeug 100 gegeben und von diesem aufgenommen werden, sowie Fluidkupplungen versehen, die nachstehend beschrieben werden, die mit einem Kanal in dem Elektrofahrzeug 100 fluidgekoppelt sind.
Die Anzahl der Ladesäulen 12, die in einer Ladestation 10 vorgesehen sind, ist nicht besonders begrenzt, solange wie die Anzahl eins oder mehr ist. Die Anzahl der Fahrzeuge, die gleichzeitig durch eine Ladesäule 12 geladen werden können, ist auch nicht besonders begrenzt, solange wie die Anzahl eins oder mehr ist. Daher kann eine Ladesäule 12 mit jeweils zwei oder mehr Ladesteckern 14, Eingangseinheiten 18 und Ausgangseinheiten 16 versehen sein. Nachfolgend wird die Ladestation 10 beschrieben, die eine Vielzahl von Ladesäulen 12 hat, mit denen jeweils ein Elektrofahrzeug 100 verbunden werden kann.
2 ist ein Blockdiagramm, das eine interne Konfiguration der Ladestation 10 zeigt. In 2 sind lediglich besonders wichtige Elemente unter den Elementen der Ladesäule 12 und des Elektrofahrzeugs 100 gezeigt, während viele andere Elemente nicht gezeigt sind. In 2 stellen die Strichlinien, langgestrichelte-kurzgestrichelte Linien und dicke Linien elektrische Signalleitungen, Stromleitungen beziehungsweise Fluidkanäle dar.
Wie in 2 gezeigt ist, hat jede Ladesäule 12 eine Ladeeinheit 24, eine externe Kühlvorrichtung 26, eine Kommunikationsschnittstelle (nachstehend als eine „Kommunikations-I/F“ bezeichnet) 22, den Ladestecker 14 und eine individuelle Steuerungseinheit 28. Die Ladeeinheit 24 ist eine Einheit, die einen Strom zu dem Elektrofahrzeug 100 zuführt, basierend auf einem Befehl aus einer Fahrzeugsteuerungseinheit 110. Beispielsweise wandelt die Ladeeinheit 24 eine Wechselspannung aus einer gewerblichen Stromquelle in eine Gleichspannung und überträgt diese Gleichspannung, und umfasst einen AC-DC-Wandler und dergleichen. Der Größenwert des aus der Spannungseinheit 24 zugeführten Stroms kann bei Bedarf geändert werden. Beispielsweise wird eine große Strommenge zugeführt, wenn ein Laden in einer kurzen Zeit abgeschlossen sein soll, und eine kleine Strommenge wird geladen, wenn eine Temperaturerhöhung der Bordbatterie 106 vermieden werden soll.
Die Kommunikations-I/F 22 wandelt das Format verschiedener Signale, die dem Elektrofahrzeug 100 gegeben und von diesem empfangen werden sollen, in ein Format um, das für eine Kommunikation geeignet ist. Die individuelle Steuerungseinheit 28 der Ladesäule 12 nimmt ein Signal, das einen Zustand des Elektrofahrzeugs 100 zeigt, von dem Elektrofahrzeug 100 durch die Kommunikations-I/F 22 auf. Beispiele des Zustands des Elektrofahrzeugs 100 umfassen die Kapazität, den SOC und die Temperatur der Bordbatterie 106 sowie den Betriebsstatus einer Klimaanlage. Die individuelle Steuerungseinheit 28 der Ladesäule 12 sendet ein Befehl, um das interne Kühlen zu starten, das nachstehend beschrieben wird, sowie andere Befehle an das Elektrofahrzeug 100 durch die Kommunikations-I/F 22.
Die externe Kühlvorrichtung 26 ist eine Kühlvorrichtung, die in der Ladesäule 12 vorgesehen ist, und ist eine Vorrichtung, die die Bordbatterie 106 von außerhalb des Elektrofahrzeugs 100 kühlt. Während die spezifische Konfiguration der externen Kühlvorrichtung 26 nachstehend im Detail beschrieben wird, hat die externe Kühlvorrichtung 26 einen Kanal, der mit einem internen Kanal, der in dem Elektrofahrzeug 100 vorgesehen ist, durch den Ladestecker 14 fluidgekoppelt ist (um genau zu sein, die Fluidkupplungen, die in dem Ladestecker 14 vorgesehen sind).
Die individuelle Steuerungseinheit 28 steuert ein Antreiben der Kommunikations-I/F22, der Ladeeinheit 24, der externen Kühlvorrichtung 26, usw., und umfasst beispielsweise eine CPU, die verschiedene Berechnungen durchführt, sowie einen Speicher, der verschiedene Daten und Programme speichert. Die individuelle Steuerungseinheit 28 treibt die Ladeeinheit 24, usw. gemäß einem Befehl von der zentralen Steuerungseinheit 20 an, um die entsprechende Bordbatterie 106 zu laden oder zu kühlen. Nach Bedarf überträgt die individuelle Steuerungseinheit 28 an die zentrale Steuerungseinheit 20 verschiedene Daten, die von dem Elektrofahrzeug 100 gesendet werden. Es gibt eine Vielzahl von individuellen Steuerungseinheiten 28, und wobei diese individuellen Steuerungseinheiten 28 und eine zentrale Steuerungseinheit 20 als eine fahrzeugexterne Steuerungseinheit fungieren, die ein Antreiben der Ladeeinheit 24 und der externen Kühlvorrichtung 26 steuert. Während eine individuelle Steuerungseinheit 28 in diesem Beispiel in jeder Ladesäule 12 vorgesehen ist, kann die individuelle Steuerungseinheit 28 weggelassen werden. In diesem Fall steuert eine zentrale Steuerungseinheit 20 eine Vielzahl von Ladeeinheiten 24, externen Kühlvorrichtungen 26 und andere.
Das Elektrofahrzeug 100 ist mit einer Kommunikations-I/F 104, der Bordbatterie 106 und einer internen Kühlvorrichtung 108 versehen. Die Bordbatterie 106 ist eine Sekundärbatterie, die einen Strom an eine drehende elektrische Maschine, die in dem Elektrofahrzeug 100 vorgesehen ist, gibt und von dieser aufnimmt. Die Kapazität der Bordbatterie 106 variiert stark zwischen Fahrzeugmodellen. Insbesondere gibt es eine vielfache bis zig-vielfache Differenz bei der Kapazität der Bordbatterie 106 zwischen einem Hybridfahrzeug, das mit einer Kraftmaschine ausgestattet ist, und einem Elektrofahrzeug ohne Kraftmaschine. Wie die Kommunikations-I/F 22 der Ladesäule 12, wandelt die Kommunikations-I/F 104 das Format von verschiedenen Signalen, die an die Ladesäule 12 gegeben oder von dieser aufgenommen werden, in ein für eine Kommunikation geeignetes Format um.
Die interne Kühlvorrichtung 108 ist eine Kühlvorrichtung, die in dem Elektrofahrzeug 100 vorgesehen ist, um die Bordbatterie 106 zu kühlen. Die interne Kühlvorrichtung 108 umfasst einen Kanal, durch den ein internes Kältemittel zum Kühlen der Bordbatterie 106 strömt. Der Kanal kann mit einem Kanal der Ladesäule 12 durch den Einlass 102 fluidverbunden werden. Ein Klimaanlagensystem (in 2 nicht gezeigt), das eine Fahrzeugkabine kühlt und erwärmt, fungiert auch als ein Teil der internen Kühlvorrichtung 108. Nach Bedarf kann das interne Kältemittel unter Verwendung einer Kühlfunktion des Klimaanlagensystems gekühlt werden, oder die Fahrzeugkabine kann unter Verwendung der Wärme des internen Kältemittels erwärmt werden.
Die Fahrzeugsteuerungseinheit 110 steuert ein Antreiben des Elektrofahrzeugs 100 und hat eine CPU, die verschiedene Berechnungen durchführt, sowie einen Speicher, der verschiedene Daten und Programme speichert. Die Fahrzeugsteuerungseinheit 110 kann durch eine einzelne Steuerungseinheit oder durch eine Kombination einer Vielzahl von Steuerungseinheiten ausgebildet sein. Der Speicher der Fahrzeugsteuerungseinheit 110 speichert die Kapazität und den Innenwiderstandswert der Bordbatterie 106, die Angaben (Kühlvermögen usw.) der internen Kühlvorrichtung 108 und dergleichen. Zusätzlich zu diesen Daten speichert der Speicher der Fahrzeugsteuerungseinheit 110 die Temperatur, den Spannungswert und den Stromwert der Bordbatterie 106 sowie eine Außenlufttemperatur, die durch verschiedene Sensoren erfasst werden, den SOC der Bordbatterie 106, der durch eine Berechnung erlangt wird, und den Betriebsstatus des Klimaanlagensystems. Nach Bedarf werden verschiedene Teile von gespeicherten Informationen an die Ladesäule 12 durch die Kommunikations-I/F 104 gesandt. Die Fahrzeugsteuerungseinheit 110 steuert auch ein Antreiben der internen Kühlvorrichtung 108 in Übereinstimmung mit einem Befehl von der Ladesäule 12.
Als Nächstes werden Konfigurationen der internen Kühlvorrichtung 108 und der externen Kühlvorrichtung 26 unter Bezugnahme auf 3 und 4 beschrieben. 3 ist eine Ansicht, die die Konfiguration der internen Kühlvorrichtung 108 zeigt, und 4 ist eine Ansicht, die die Konfiguration der externen Kühlvorrichtung 26 zeigt. Zunächst wird die Konfiguration der internen Kühlvorrichtung 108 beschrieben. Die interne Kühlvorrichtung 108 umfasst einen internen Kanal, durch den das interne Kältemittel strömt. Der interne Kanal umfasst einen Standardkanal 150, der von einer Pumpe 112 durch die Bordbatterie 106 und einen Kühlerkern 114 zurück zu der Pumpe 112 verläuft. Das interne Kältemittel, das durch den Standardkanal 150 verläuft, wird durch die Pumpe 112 herausgepumpt und tauscht dann Wärme mit der Bordbatterie 106. Das interne Kältemittel, dessen Temperatur infolge eines Wärmetauschers mit der Bordbatterie 106 gestiegen ist, wird durch ein Tauschen einer Wärme mit einer Außenluft in dem Kühlerkern 114 gekühlt, bevor es zum Kühlen der Bordbatterie 106 wiederverwendet wird. Daher hat die interne Kühlvorrichtung 108 eine Luftkühlfunktion eines Kühlens des internen Kältemittels und schließlich der Bordbatterie 106 durch einen Wärmetausch mit einer Außenluft.
Ein Ausströmkanal 152 und ein Einströmkanal 154 sind an dem Weg des Standardkanals 150 vorgesehen und zweigen ab in Richtung des Einlasses 102. Der Ausströmkanal 152 und der Einströmkanal 154 sind Kanäle, die mit einem Umgehungskanal 32 in Verbindung sind, der in der externen Kühlvorrichtung 26 (Ladesäule 12) vorgesehen ist. Vorderenden des Ausströmkanals 152 und des Einströmkanals 154 sind mit Fluidkupplungen 144 verbunden, die in dem Einlass 102 vorgesehen sind. Ein Dreiwegeventil V1 ist an einem Punkt vorgesehen, an dem der Ausströmkanal 152 von dem Standardkanal 150 abzweigt, und kann den Kältemittelkanal umschalten. Ein Absperrventil V2 ist auf dem Weg des Einströmkanals 154 vorgesehen und ermöglicht lediglich einen Strom in einer Richtung von der Fluidkupplung 144 in Richtung des Standardkanals 150.
Ein Umleitungskanal 155 ist auf dem Weg des Standardkanals 150 verbunden. Der Umleitungskanal 155 ist ein Kanal, der von dem Standardkanal 150 abzweigt und dann durch die leewärtige Seite eines Verdampfers 128 eines Klimaanlagensystems 120 zurück zu dem Standardkanal 150 verläuft. Der Umleitungskanal 155 kann eine kalte Luft aufnehmen, die durch den Verdampfer 128 getreten ist. Ein Dreiwegeventil V3 ist an einem Punkt vorgesehen, an dem der Umleitungskanal 155 von dem Standardkanal 150 abzweigt, und kann den internen Kältemittelkanal umschalten.
Das Klimaanlagensystem 120 kühlt und erwärmt das Innere der Fahrzeugkabine. Es gibt zwei Arten des Klimaanlagensystems 120: eine verwendet eine Abwärme der Kraftmaschine zum Erwärmen, und wobei die andere eine Wärmepumpenheizung ist, die ein Erwärmen basierend auf dem Wärmepumpenprinzip bereitstellt. Die meisten Elektrofahrzeuge die nicht mit einer Kraftmaschine ausgestattet sind, sind mit einem Wärmepumpenklimaanlagensystem versehen. 3 zeigt ein Wärmepumpenklimaanlagensystem. Das Klimaanlagensystem 120 umfasst: einen Klimaanlagenkompressor 122, der ein gasförmiges Klimaanlagenkältemittel komprimiert; Expansionsventile Ve1, Ve2, die das Klimaanlagenkältemittel nach Bedarf expandieren; den Verdampfer 128, der das Klimaanlagenkältemittel in einem Zustand eines Gas-Flüssigkeitsgemischs verdampft und die Wärme absorbiert; einen Verflüssiger 130, der das gasförmige Klimaanlagenkältemittel mit hoher Temperatur und hohem Druck verflüssigt und die Wärme frei lässt; einen Klimaanlagenventilator 124, der Luft in die Fahrzeugkabine von der stromaufwärtigen Seite des Verdampfers 128 und des Verflüssigers 130 bläst; und einen Außenwärmetauscher 142, der eine Wärme zwischen dem Klimaanlagenkältemittel mit hoher Temperatur und hohem Druck und einer Außenluft tauscht.
Um die Fahrzeugkabine zu kühlen, wird das Dreiwegeventil V4 zu einem Weg umgeschaltet, der von dem Außenwärmetauscher 142 zu dem Expansionsventil Ve1 verläuft, um das Klimaanlagenkältemittel zu den Verdampfer 128 zu senden. Während dieses Kühlens fungiert der Außenwärmetauscher 142 als ein Wärmestrahler, der die Wärme des Klimaanlagenkältemittels an die Außenluft abgibt. Nach Bedarf führt die Fahrzeugsteuerungseinheit 110 eine Steuerung zum Kühlen des internen Kältemittels und schließlich der Bordbatterie 106 unter Verwendung der Kühlfunktion des Klimaanlagensystems aus (das heißt, in dem der Klimaanlagenkompressor 122 angetrieben wird). Insbesondere wird während eines Kühlens das Dreiwegeventil V3 umgeschaltet, um es dem internen Kältemittel zu ermöglichen, durch den Umleitungskanal 155 zu strömen, sodass das interne Kältemittel einer Luft ausgesetzt wird, die durch den Verdampfer 128 gekühlt wird, und daher zwangsweise gekühlt wird.
Um die Fahrzeugkabine zu erwärmen, wird das Dreiwegeventil V4 zu einem Weg umgeschaltet, der von den Außenwärmetauscher 142 zu dem Klimaanlagenkompressor 122 verläuft. In diesem Fall strömt das Klimaanlagenkältemittel zu den Klimaanlagenkompressor 122 und dem Verflüssiger 130, ohne durch den Verdampfer 128 zu verlaufen. Während dieses Erwärmens fungiert der Außenwärmetauscher 142 als eine Wärmesenke, die die Wärme der Außenluft in das Klimaanlagenkältemittel aufnimmt. Während dieses Wärmepumpenerwärmen ausgeführt wird, wird der Klimaanlagenkompressor 122 verwendet, um die Fahrzeugkabine zu erwärmen, und kann daher nicht verwendet werden, um die Bordbatterie 106 zu kühlen, und wobei ein Zwangskühlen nicht ausgeführt werden kann. Die meisten Fahrzeuge, die mit einer Kraftmaschine ausgestattet sind, wie etwa Hybridfahrzeuge, verwenden ein abgasbasiertes Erwärmen, das das Abgas der Kraftmaschine verwendet (in 3 nicht gezeigt). In diesem Fall ist das Klimaanlagensystem mit einem Heizgerätekern versehen, der eine Wärme zwischen der Abwärme der Kraftmaschine und einer Luft in der Fahrzeugkabine tauscht. In dem Fall dieses abgaswärmebasierten Erwärmens kann der Klimaanlagenkompressor 122 verwendet werden, um die Bordbatterie 106 zu kühlen, und daher kann ein Zwangskühlen auch während eines Ausführens eines Erwärmens ausgeführt werden. Nachstehend wird ein Kühlen der Bordbatterie 106 durch die interne Kühlvorrichtung 108 als „internes Kühlen“ bezeichnet. Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, umfasst das interne Kühlen ein Luftkühlen unter Verwendung eines Wärmetauschs mit einer Außenluft und ein Zwangskühlen unter Verwendung der Kühlfunktion und unter Einbeziehen eines Antreibens des Klimaanlagenkompressors 122 usw.
Als Nächstes wird die externe Kühlvorrichtung 26 unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Die externe Kühlvorrichtung 26 ist eine Vorrichtung, die die Bordbatterie 106 kühlt, die in dem Elektrofahrzeug 100 montiert ist, das durch den Ladestecker 14 verbunden ist. Die externe Kühlvorrichtung 26 umfasst: den externen Kanal 30, durch den ein externes Kältemittel strömt; den Umgehungskanal 32, in den und durch den das interne Kältemittel strömt; einen Kompressor 34, der das externe Kältemittel komprimiert; einen Verflüssiger 36, der das externe Kältemittel verflüssigt und die Wärme freigibt; ein Expansionsventil Ve3, dass das externe Kältemittel expandiert; sowie ein Kühlgerät 38 (Wärmetauscher), das Wärme zwischen dem externen Kältemittel und dem internen Kältemittel tauscht. Der externe Kanal 30 ist ein Kreislaufkanal, der in der Ladesäule 12 (außerhalb des Elektrofahrzeugs 100) vorgesehen ist. Der Kompressor 34, der Verflüssiger 36, das Expansionsventil Ve3 und das Kühlgerät 38 sind auf dem Weg des externen Kanals 30 vorgesehen. Der Kompressor 34, der Verflüssiger 36 und das Expansionsventil Ve3 fungieren als ein Kühlmechanismus, der das externe Kältemittel kühlt. Das externe Kältemittel und das interne Kältemittel tauschen in dem Kühlgerät 38 Wärme miteinander, und wobei dadurch das interne Kältemittel gekühlt wird. Das externe Kältemittel, dessen Temperatur sich infolge eines Wärmetauschs mit dem internen Kältemittel erhöht hat, wird mit einem Antreiben des Kompressors 34 usw. gekühlt.
Der Umgehungskanal 32 ist ein Kanal, der durch das Innere des Kühlgeräts 38 verläuft, und wobei beide Enden des Umgehungskanals 32 mit den Fluidkupplungen 40 gekoppelt sind, die in dem Ladestecker 14 vorgesehen sind. Wenn der Ladestecker 14 in den Einlass 102 eingesetzt wird, werden der Ausströmkanal 152, der Umgehungskanal 32 und der Einströmkanal 154 durch die Fluidkupplungen 40 miteinander fluidgekoppelt. Jede der Fluidkupplungen 40, 144, die in dem Ladestecker 14 vorgesehen sind, und der Einlass 102 haben eine Ventilfunktion, wobei sie geöffnet werden, wenn der Stecker 14 und der Einlass 102 miteinander verbunden werden, und geschlossen werden, wenn der Stecker 14 und der Einlass 102 getrennt werden, und daher verhindern sie, dass das Kältemittel während eines Trennens leckt.
Wenn das Dreiwegventil V1 zu einem Weg, der von dem Kühlerkern 114 zu den Fluidkupplungen 144 verläuft, in einem Zustand umgeschaltet wird, in dem der Ladestecker 14 an dem Einlass 102 angebracht ist, strömt das interne Kältemittel durch den Umgehungskanal 32. Wenn das interne Kältemittel durch den Umgehungskanal 32 strömt, werden der Kompressor 34 usw. angetrieben, um das externe Kältemittel zwangsweise zu kühlen, und daher werden das interne Kältemittel und schließlich die Bordbatterie 106 durch die externe Kühlvorrichtung 26 gekühlt. Nachstehend wird ein Kühlen der Bordbatterie 106 durch die externe Kühlvorrichtung 26 als „externes Kühlen“ bezeichnet.
Hier in diesem Beispiel ist das Leistungsvermögen (Leistung oder Watt) der externen Kühlvorrichtung 26 festgelegt, um signifikant höher zu sein als das Leistungsvermögen der internen Kühlvorrichtung 108. Dies soll ein schnelles Abschließen eines Ladens durch ein angemessenes Kühlen der Bordbatterie 106 ermöglichen, auch wenn die Bordbatterie 106 eine größere Wärmemenge erzeugt, als die interne Kühlvorrichtung 108 bewältigen kann.
Insbesondere haben die meisten internen Kühlvorrichtungen 108 im allgemeinen ein Leistungsvermögen von 4 kW bis 5 kW. Andererseits, kann die Wärmemengenerzeugung durch die Bordbatterie 106 viel größer als 5 kW sein, in Abhängigkeit der Bedingungen des schnellen Ladens. Beispielsweise ist ein Fall beachtenswert, bei dem eine Bordbatterie 106 in einem Elektrofahrzeug montiert ist, das eine Reichweite von 350 Meilen (etwa 564 km) hat. Das Leistungsvermögen einer solchen Bordbatterie 106 ist etwa 70 kWh, obwohl es auch von der Stromverbrauchsrate (der Fahrstrecke pro Kilowatt) des Elektrofahrzeugs abhängt. Dieser Wert ist ein Vielfaches bis zig-Vielfaches größer als das Leistungsvermögen der Bordbatterie 106, die in einem gewöhnlichen Hybridfahrzeug montiert ist. Wenn diese Bordbatterie 106 innerhalb von 30 Minuten geladen werden soll, ist eine Wärmemengenerzeugung Qb durch die Bordbatterie 106 etwa 8 kW, mit einigen Schwankungen in Übereinstimmung mit unterschiedlichen Bedingungen. Diese Wärmemengenerzeugung Qb kann reduziert werden, indem der Ladestrom Pc reduziert wird, der der Bordbatterie zugeführt wird. Allerdings hat eine Reduzierung des Ladestroms Pc eine verlängerte Ladezeit tc zur Folge, weil die Ladezeit tc ein Wert ist, der erlangt wird, indem die Batteriekapazität C durch den Ladestrom Pc geteilt wird (tc = C / Pc). Daher, wenn jemand versucht eine Bordbatterie 106 mit hoher Kapazität, die in einem Elektrofahrzeug oder dergleichen montiert ist, schnell zu laden, übersteigt die Wärmemengenerzeugung Qb durch die Bordbatterie 106 das Kühlleistungsvermögen der internen Kühlvorrichtung 108 (Klimaanlagensystem 120) signifikant. Infolgedessen kann die interne Kühlvorrichtung 108 alleine ein schnelles Laden der Bordbatterie 106 mit hoher Kapazität nicht bewältigen. Wie vorstehend beschrieben wurde, verwenden Elektrofahrzeuge ein Wärmepumpenerwärmen als das Erwärmungsverfahren. Während einer Zeit, wenn ein Wärmepumpenerwärmen im Gange ist, kann die Kühlfunktion des Klimaanlagensystems nicht verwendet werden und die Bordbatterie 106 kann nicht angemessen gekühlt werden.
In diesem Beispiel ist daher die externe Kühlvorrichtung 26 in dem fahrzeugexternen Ladesystem (Ladestation 10) vorgesehen, und wenn nötig, wird die Bordbatterie 106 durch die externe Kühlvorrichtung 26, wie vorstehend beschrieben wurde, gekühlt. Daher ist es möglich, eine Verschlechterung der Bordbatterie 106 zu verhindern, die mit einem Temperaturanstieg verbunden ist, während ein schnelles Laden der Bordbatterie 106 ermöglicht wird.
Als Nächstes wird der Ablauf eines Ladens an der Ladestation 10 beschrieben. 5 ist ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf eines Ladens der Bordbatterie 106 an der Ladestation 10 zeigt. Die zentrale Steuerungseinheit 20 überprüft ständig, ob es ein wartendes Fahrzeug gibt (S10). Ein wartendes Fahrzeug bezieht sich auf ein Fahrzeug, das mit einer Ladesäule 12 verbunden ist und eine Anfrage zum Beginnen eines Ladens an die Ladestation 10 ausgegeben hat, jedoch dessen Laden noch nicht begonnen hat. Einem solchen wartenden Fahrzeug wird eine Warteposition im Voraus gegeben. Die Warteposition ist eine Position einer Reihenfolge eines Ladebeginns. Die Regel, wie diese Warteposition bestimmt wird, wird nachfolgend beschrieben werden. Die zentrale Steuerungseinheit 20 kommuniziert mit einer Vielzahl von individuellen Steuerungseinheiten 28, um zu bestimmen, ob es ein wartendes Fahrzeug gibt.
Wenn es ein wartendes Fahrzeug gibt, überprüft die zentrale Steuerungseinheit 20, ob ein Strom genügt, um einen Laden des wartenden Fahrzeugs zu beginnen, das die erste Warteposition hat (S12). Genauer gesagt, während die zentrale Steuerungseinheit 20 eine Vielzahl von Elektrofahrzeugen 100 gleichzeitig laden kann, kann die Gesamtstromausgabe an diese Elektrofahrzeuge den maximalen Strom übersteigen, der aus der Ladestation 10 ausgegeben werden kann, in Abhängigkeit der Fahrzeugmodelle der Elektrofahrzeuge 100 und der erforderlichen Ladebedingungen (Zeitbegrenzung usw.). Daher, bevor mit einem Laden des wartenden Fahrzeugs begonnen wird, das die erste Warteposition hat, berechnet die zentrale Steuerungseinheit 20 den Strom, der erforderlich ist, um das Elektrofahrzeug 100, das gerade geladen wird, sowie das wartende Fahrzeug zu laden, das die erste Warteposition hat.
Der Strom, der erforderlich ist, um jedes Fahrzeug zu laden, kann an der zentralen Steuerungseinheit 20 oder der individuellen Steuerungseinheit 28 berechnet werden. In beiden Fällen kann der Ladestrom basierend auf dem Strom, mit dem die Bordbatterie 106 geladen wird, einer Zeitbegrenzung zum Laden und ob das externe Kühlen erforderlich ist, berechnet werden. Von diesen kann die Menge an Strom, mit der die Bordbatterie 106 geladen wird, aus der Batteriekapazität und dem SOC der Bordbatterie 106 berechnet werden, und wobei solche Informationsteile von der Fahrzeugsteuerungseinheit 110 gesendet werden. Die Zeitbegrenzung zum Laden kann doch einen Nutzer festgelegt werden. Wenn der Nutzer die Zeitbegrenzung nicht festgelegt, kann die Ladestation 10 eine zulässige maximale Ladezeit (zum Beispiel drei Stunden) als die Zeitbegrenzung festlegen. Wie nachstehend beschrieben wird, wird der Umstand, ob das externe Kühlen erforderlich ist, in Übereinstimmung mit der Wärmemengenerzeugung durch die Bordbatterie 106 (ihrem geschätzten Wert), der Außentemperatur und dergleichen bestimmt.
Wenn der Ladestrom für das Fahrzeug, das geladen wird, und der Ladestrom für das wartende Fahrzeug, das die erste Warteposition hat, berechnet wurden, bestimmt die zentrale Steuerungseinheit 20, ob der Gesamtwert der beiden gleich wie oder kleiner als der maximale Ausgabestrom der Ladestation 10 ist. Wenn, als Ergebnis der Bestimmung, der Gesamtwert des Ladestroms den maximalen Ausgabestrom übersteigt (NEIN in S12) beginnt die zentrale Steuerungseinheit 20 nicht damit, das wartende Fahrzeug zu laden, das die erste Warteposition hält, und lässt das wartende Fahrzeug warten.
Andererseits, wenn der Gesamtwert der Ladeausgabe gleich wie oder kleiner als der maximale Ausgabestrom der Ladestation 10 ist (JA in S12) gibt die zentrale Steuerungseinheit 20 einen Befehl an die Ladesäule 12, mit der das wartende Fahrzeug verbunden ist, das die erste Warteposition hat, um das Laden zu beginnen. Somit wird das Laden des wartenden Fahrzeugs begonnen, das die erste Warteposition hat (S14). Wenn das Laden des Elektrofahrzeugs 100 begonnen wurde, erhöht die zentrale Steuerungseinheit 20 die Wartepositionen der anderen wartenden Fahrzeuge um eins (S16). Nachfolgend wiederholt die zentrale Steuerungseinheit 20 die Schritte S10 bis S16.
Hier wird die Warteposition beschrieben. Wie vorstehend beschrieben wurde, ist die Warteposition ein Wert, der eine Position in der Reihenfolge des Ladebeginns anzeigt. Diese Warteposition wird durch die zentrale Steuerungseinheit 20 zu dem Zeitpunkt gegeben, zu dem das Elektrofahrzeug 100 mit der Ladesäule 12 verbunden wird und ein Ladebefehl durch den Nutzer eingegeben wird. Die zentrale Steuerungseinheit 20 bestimmt die Warteposition eines jeden Fahrzeugs basierend auf einer Reihenfolge eines Eingebens eines Ladebefehls, der Zeitbegrenzung und der Ladeleistungsfähigkeit. Genauer gesagt, die zentrale Steuerungseinheit 20 gibt einem Fahrzeug eine höhere Warteposition, für das ein Ladebefehl früher eingegeben wird (der Zeitpunkt, zu dem der Nutzer einen Ladebefehl gibt ist früher). Daher, in dem Fall, in dem beispielsweise ein Ladebefehl für ein Fahrzeug A, ein Ladebefehl für ein Fahrzeug B und ein Ladebefehl für ein Fahrzeug C in dieser Reihenfolge eingegeben werden, wenn die Warteposition des Fahrzeugs A eine N-te Position ist, ist die Warteposition des Fahrzeugs B eine (N+1)-te Position und die Warteposition des Fahrzeugs C ist eine (N+2)-te Position.
Wenn Ladebefehle für zwei oder mehr Fahrzeuge in etwa gleichzeitig eingegeben werden, bestimmt die zentrale Steuerungseinheit 20, basierend auf der Zeitbegrenzung zum Laden, die Prioritätspositionen dieser Fahrzeuge, für die die Ladebefehle in etwa gleichzeitig eingegeben wurden. „Eingeben in etwa gleichzeitig“ bedeutet, dass Ladebefehle innerhalb einer bestimmten Zeit eingegeben wurden, die normalerweise von einigen Zehntelsekunden bis einigen Minuten beträgt. Wenn Ladebefehle in etwa gleichzeitig eingegeben werden, bestimmt die zentrale Steuerungseinheit 20 die Wartepositionen in der Reihenfolge der sich erhöhenden Zeitbegrenzung zum Laden. Daher, in dem Fall, in dem beispielsweise Ladebefehle in etwa gleichzeitig von einem Fahrzeug A, für das die Zeitbegrenzung 30 Minuten ist, und einem Fahrzeug B empfangen werden, für das die Zeitbegrenzung 2 Stunden ist, legt die zentrale Steuerungseinheit 20 die Warteposition des Fahrzeugs A auf eine N-te Position und die Warteposition des Fahrzeugs B auf eine (N+1)-te Position fest.
Außerdem, wenn die Zeitbegrenzungen für zwei oder mehr Fahrzeuge, für die Ladebefehle gleichzeitig eingegeben wurden, gleich sind, oder wenn die Zeitbegrenzungen nicht festgelegt werden, bestimmt die zentrale Steuerungseinheit 20 die Warteposition in der Reihenfolge der sich erhöhenden Wärmemengenerzeugung je Zeiteinheit der Bordbatterie 106. Die Wärmemengenerzeugung durch die Bordbatterie 106 kann aus dem Ladestrom, der von der Ladeeinheit 24 zu der Bordbatterie 106 zugeführt wird, und dem Innenwiderstand der Bordbatterie 106 erlangt werden. Der Ladestrom kann bestimmt werden, indem die Batteriekapazität der Bordbatterie 106 und die Zeitbegrenzung zum Laden in Betracht gezogen werden. Die individuelle Steuerungseinheit 28 erlangt den Innenwiderstand und die Batteriekapazität der Bordbatterie 106 von dem Elektrofahrzeug 100 durch die Kommunikations-I/Fs 22, 104 und berechnet die Wärmemengenerzeugung durch die Bordbatterie 106. Die berechnete Wärmemengenerzeugung wird an die zentrale Steuerungseinheit 20 gesandt und die zentrale Steuerungseinheit 20 bestimmt die Warteposition basierend auf dieser Wärmemengenerzeugung.
Wenn die Bordbatterie 106 geladen werden soll, bestimmt die individuelle Steuerungseinheit 28, ob die Bordbatterie 106 gekühlt werden muss, und kühlt die Bordbatterie 106, wenn nötig. Der Ablauf des Prozesses eines Kühlens der Bordbatterie 106 wird unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. 6 ist ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf des Kühlprozesses während eines Ladens zeigt.
Die individuelle Steuerungseinheit 28 erlangt die Temperatur der Bordbatterie 106 (Batterietemperatur Tb) von dem Elektrofahrzeug 100 und bestimmt, ob die Bordbatterie 106 gekühlt werden soll, basierend auf der Batterietemperatur Tb (S20). 7 ist ein Temperaturkennfeld, das als ein Bezug für diese Bestimmung verwendet wird. Wenn die Batterietemperatur Tb von einer Temperatur, die niedriger als eine zweite Temperatur T2 ist, auf eine Temperatur steigt, die gleich wie oder höher als die zweite Temperatur T2 ist, schaltet die individuelle Steuerungseinheit 28 den Kühlstatus auf „AN“. Wenn die Batterietemperatur Tb sich von der Temperatur, die gleich wie oder höher als eine erste Temperatur T1 (T1 < T2) auf eine Temperatur verringert, die niedriger als die erste Temperatur T1 ist, schaltet die individuelle Steuerungseinheit 28 den Status auf „AUS“. Wenn der Kühlstatus AUS ist, bestimmt die individuelle Steuerungseinheit 28, dass die Bordbatterie 106 nicht gekühlt werden muss und wartet ab. Andererseits, wenn der Kühlstatus AN ist, bestimmt die individuelle Steuerungseinheit 28, dass die Bordbatterie 106 gekühlt werden muss.
Wenn bestimmt wird, dass die Bordbatterie 106 gekühlt werden muss, vergleicht die individuelle Steuerungseinheit 28 die Batterietemperatur Tb und eine Außenlufttemperatur Te (S22). Als die Außenlufttemperatur Te kann ein Wert verwendet werden, der durch einen Temperatursensor erfasst wird, der in der Ladesäule 12 vorgesehen ist, oder ein Wert kann verwendet werden, der durch einen Außenlufttemperatursensor erfasst wird, der in dem Elektrofahrzeug 100 vorgesehen ist. Wenn, infolge des Vergleichs, die Batterietemperatur Tb als höher bestimmt wird als die Außenlufttemperatur Te, gibt die individuelle Steuerungseinheit 28 einen Befehl zu der Fahrzeugsteuerungseinheit 110, um einen Kühlerventilator 116 anzutreiben (S24). Beim Empfangen dieses Befehls treibt die Fahrzeugsteuerungseinheit 110 den Kühlerventilator 116 an. Daher wird das interne Kältemittel und schließlich die Bordbatterie 106 durch die Außenluft gekühlt.
Wenn der Kühlerventilator 116 angetrieben wird, vergleicht die individuelle Steuerungseinheit 28 den Kühlumfang durch den Kühlerventilator 116 (den Kühlumfang durch ein Luftkühlen) und die Wärmemengenerzeugung durch die Bordbatterie 106 (S26). Der Kühlumfang kann in diesem Fall aus dem Wert der Differenz zwischen der Außenlufttemperatur Te und der Batterietemperatur Tb und der Drehzahl des Kühlerventilators 116 erlangt werden. Wie vorstehend beschrieben wurde, kann die Wärmemengenerzeugung aus dem Innenwiderstand der Bordbatterie 106 und dem Ladestrom erlangt werden. Hier gilt, je größer die Kapazität der Bordbatterie 106 und je kürzer die Zeitbegrenzung zum Laden, desto größer ist die Wärmemengenerzeugung durch die Batterie. Wenn, infolge des Vergleichs, die Wärmemengenerzeugung als gleich wie oder kleiner als der Kühlumfang bestimmt wird, kann bestimmt werden, dass die Bordbatterie 106 durch ein Luftkühlen durch die interne Kühlvorrichtung 108 allein ausreichend gekühlt werden kann. In diesem Fall hält daher die individuelle Steuerungseinheit 28 den aktuellen Zustand aufrecht.
Andererseits, wenn bestimmt wird, dass die Batterietemperatur Tb gleich wie oder niedriger als die Außenlufttemperatur Te ist (NEIN in S22), oder wenn bestimmt wird, dass der Kühlumfang durch ein Luftkühlen kleiner ist als die Wärmemengenerzeugung durch die Batterie (NEIN in S26), ist ein Zwangskühlen unter Verwendung der Kühlfunktion oder das externe Kühlen durch die externe Kühlvorrichtung 26 erforderlich. Allerdings kann, wie vorstehend beschrieben wurde, die Kühlfunktion des Klimaanlagensystems 120 nicht während eines Ausführens des Wärmepumpenerwärmens verwendet werden.
In diesem Fall überprüft daher die individuelle Steuerungseinheit 28, ob das Wärmepumpenerwärmen im Gange ist (S28). Genauer gesagt, fragt die individuelle Steuerungseinheit 28 von der Fahrzeugsteuerungseinheit 110 durch die Kommunikations-I/Fs 22, 104 den Betriebszustand der Klimaanlage ab. Wenn, infolge der Abfrage, bestimmt wird, dass das Wärmepumpenerwärmen ausgeführt wird, führt die interne Kühlvorrichtung 108 das externe Kühlen aus (S34). Genauer gesagt, die individuelle Steuerungseinheit 28 gibt einen Befehl an die Fahrzeugsteuerungseinheit 110 aus, um das Dreiwegeventil V1 in Richtung des Ausströmkanals 152 umzuschalten. Außerdem treibt die individuelle Steuerungseinheit 28 den Kompressor 34 usw. der externen Kühlvorrichtung 26 an, um das externe Kältemittel zwangsweise zu kühlen.
Andererseits, wenn bestimmt wird, dass das Wärmepumpenerwärmen nicht ausgeführt wird (NEIN in S28), gibt die individuelle Steuerungseinheit 28 einen Befehl an das Elektrofahrzeug 100, um ein zwangsweises Luftkühlen unter Verwendung der Kühlfunktion auszuführen (S30). Beim Empfangen dieses Befehls treibt die Fahrzeugsteuerungseinheit 110 den Klimaanlagenkompressor 122 usw. an und schaltet das Dreiwegeventil V3 in Richtung des Umleitungskanals um, sodass das interne Kältemittel einer kühlenden Luft ausgesetzt wird.
Wenn ein Kühlen eingeschaltet wurde, vergleicht die individuelle Steuerungseinheit 28 dann den Kühlumfang durch dieses Kühlen und die Wärmemengenerzeugung durch die Batterie (S32). Der Kühlumfang kann in diesem Fall basierend auf dem Leistungsvermögen des Klimaanlagensystems 120 erlangt werden. Wenn, infolge des Vergleichs, bestimmt wird, dass der Kühlumfang kleiner ist als die Wärmemengenerzeugung (NEIN in S32), führt die individuelle Steuerungseinheit 28 das externe Kühlen aus (S34). Somit kann die Bordbatterie 106 angemessen gekühlt werden.
Andererseits, wenn in Schritt S32 bestimmt wird, dass der Kühlumfang durch das Kühlen gleich wie oder größer als die Wärmemengenerzeugung durch die Batterie ist, bestimmt die individuelle Steuerungseinheit 28, dass die Bordbatterie 106 durch ein Luftkühlen durch die interne Kühlvorrichtung 108 ausreichend gekühlt werden kann, und hält den aktuellen Zustand aufrecht.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, ist in diesem Beispiel die externe Kühlvorrichtung 26 vorgesehen, die ein höheres Kühlvermögen hat als die interne Kühlvorrichtung 108, und wobei die Bordbatterie 106 durch die externe Kühlvorrichtung 26 bei Bedarf gekühlt wird. Infolgedessen kann eine Wärmeverschlechterung der Bordbatterie 106 verhindert werden, auch wenn eine große Wärmemenge erzeugt wird, sodass ein Laden einer Batterie mit einer hohen Kapazität oder ein Laden einer Batterie in einer kurzen Zeit ermöglicht wird. Wenn außerdem in diesem Beispiel die Batterietemperatur Tb höher als die Außenlufttemperatur Te ist, wird ein Befehl an das Elektrofahrzeug 100 gegeben, um die Bordbatterie 106 zu kühlen, indem der Kühlerventilator 116 angetrieben wird, das heißt, unter Verwendung der Luftkühlfunktion. Daher kann ein Strom, der zum Kühlen der Bordbatterie 106 verwendet wird, reduziert werden, um Strom zu sparen.
Wenn das externe Kühlen ausgeführt wird, wird eine zusätzliche Strommenge verbraucht. Daher, wenn das externe Kühlen ausgeführt wird, können dem Nutzer Kosten in Übereinstimmung mit dieser zusätzlichen Strommenge in Rechnung gestellt werden. In diesem Fall kann der Umstand, ob ein externes Kühlen ausgeführt werden kann, mit dem Nutzer überprüft werden, bevor das externe Kühlen ausgeführt wird. In diesem Fall wird ein Kühlen unter Verwendung der Bordkühlfunktion gegenüber dem externen Kühlen bevorzugt ausgeführt. Allerdings, wenn das externe Kühlen effizienter ist (zum Beispiel weniger Strom verbraucht) als ein Kühlen unter Verwendung der Kühlfunktion, kann Ersteres bevorzugter ausgeführt werden als Letzteres.
In dem vorstehenden Beispiel wird die Wärme des internen Kältemittels (das heißt, die Wärme der Bordbatterie 106) grundsätzlich verworfen. Allerdings kann die Wärme der Bordbatterie 106 bei Bedarf in dem Fahrzeug oder in einem anderen Fahrzeug oder einer Anlage wirksam verwendet werden. Dieser Fall wird unter Bezugnahme auf 8 bis 10 beschrieben. 8 ist eine Ansicht, die ein anderes Beispiel der internen Kühlvorrichtung 108 zeigt. 9 ist eine Ansicht, die ein anderes Beispiel der externen Kühlvorrichtung 26 zeigt. 10 ist ein Ablaufdiagramm, das ein anderes Beispiel des Ablaufs des Kühlprozesses während eines Ladens zeigt. Die interne Kühlvorrichtung 108, die in 8 gezeigt ist, unterscheidet sich von der internen Kühlvorrichtung 108, die in 3 gezeigt ist, dahingehend, dass die Erstere einen Aufwärmwärmetauscher 162, der eine Wärme mit einem Kraftmaschinenkühlmittel tauscht, sowie einen Aufwärmkanal 160 hat, der durch den Aufwärmwärmetauscher 162 verläuft. Der Aufwärmkanal 160 ist eine Umgehung, die von dem Standardkanal 150 abzweigt und zu dem Standardkanal 150 zurückkehrt, und wobei ein Dreiwegeventil V5 an einem Punkt vorgesehen ist, an dem der Aufwärmkanal 160 abzweigt. Nach Bedarf tritt das interne Kältemittel durch den Aufwärmkanal 160, und wobei dadurch die Wärme der Bordbatterie 106 verwendet werden kann, um die Kraftmaschine aufzuwärmen. Wenn das interne Kältemittel durch den Umleitungskanal 155 in einem Zustand getreten ist, in dem das Dreiwegeventil V4 in Richtung des Klimaanlagenkompressors 122 umgeschaltet ist (das heißt, in einem Zustand, in dem das Klimaanlagenkältemittel nicht durch den Verdampfer 128 tritt), wird eine Luft, die durch die Wärme des internen Kältemittels erwärmt wird, zu der Fahrzeugkabine durch den Klimaanlagenventilator 124 gesandt.
Die externe Kühlvorrichtung 26, die in 9 gezeigt ist, unterscheidet sich von der externen Kühlvorrichtung 26, die in 4 gezeigt ist, dahingehend, dass die Erstere eine andere externe Kühlvorrichtung 26 und Verbindungskanäle 52 hat, die mit einer externen Anlage 50 und einem Äußeren 54 in Verbindung sind. Ein Dreiwegeventil V6 ist an einem Basisende von jedem Verbindungskanal 52 vorgesehen, und wobei ein Öffnen und Schließen des Dreiwegeventils V6 gesteuert werden kann, um das Verbindungsziel des Verbindungskanals 52 umzuschalten.
Die Bordbatterie 106 wird an der Ladestation 10 dieser Konfiguration geladen, wie in 10 gezeigt ist. Die individuelle Steuerungseinheit 28 bestimmt, ob die Bordbatterie 106 gekühlt werden muss (S40). Die Bestimmung erfolgt basierend auf dem in 7 gezeigten Temperaturkennfeld. Dann vergleicht die individuelle Steuerungseinheit 28 die Batterietemperatur Tb und die Außenlufttemperatur Te (S42). Wenn, infolge des Vergleichs, bestimmt wird, dass die Batterietemperatur Tb höher als die Außenlufttemperatur Te ist, verwendet die individuelle Steuerungseinheit 28 die Wärme der Bordbatterie 106 zum Aufwärmen oder für einen Erwärmungsprozess innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs. Genauer gesagt, wenn die Batterietemperatur Tb höher als die Außenlufttemperatur ist, bestimmt die individuelle Steuerungseinheit 28 zunächst, ob die Fahrzeugkabine gekühlt werden muss (S44). Wenn, infolge des Überprüfens, bestimmt wird, dass die Fahrzeugkabine erwärmt werden muss, gibt die individuelle Steuerungseinheit 28 einen Befehl an die Fahrzeugsteuerungseinheit 110, um die Fahrzeugkabine unter Verwendung der Wärme der Bordbatterie 106 zu wärmen (S46). Beim Empfangen dieses Befehls schaltet die Fahrzeugsteuerungseinheit 110 das Dreiwegeventil VI, um den Strom des Kältemittels zu dem Ausströmkanal 152 abzusperren. Ferner schaltet die Fahrzeugsteuerungseinheit 110 das Dreiwegeventil V3, um es einem internen Kältemittel zu ermöglichen, durch den Umleitungskanal 155 zu strömen, und schaltet das Dreiwegeventil V4 so um, dass das Klimaanlagenkältemittel nicht durch den Verdampfer 128 tritt. Daher wird eine Luft, die durch das interne Kältemittel erwärmt wird, das durch den Umleitungskanal 155 strömt, zu der Fahrzeugkabine durch den Klimaanlagenventilator 124 gesandt. Andererseits wird das interne Kältemittel durch die Luft in der Fahrzeugkabine gekühlt.
Andererseits, wenn die Fahrzeugkabine nicht erwärmt werden muss, fragt die individuelle Steuerungseinheit 28 bei der Fahrzeugsteuerungseinheit 110 ab, ob die Kraftmaschine erwärmt werden muss (S48). In dem Fall eines Elektrofahrzeugs, das nicht mit einer Kraftmaschine ausgestattet ist, ist das Ergebnis der Anfrage in Schritt S48 selbstverständlich immer NEIN. Wenn die Kraftmaschine aufgewärmt werden muss, gibt die individuelle Steuerungseinheit 28 einen Befehl an die Fahrzeugsteuerungseinheit 110, um die Kraftmaschine unter Verwendung der Wärme der Bordbatterie 106 aufzuwärmen (S50). Beim Empfangen dieses Befehls schaltet die Fahrzeugsteuerungseinheit 110 das Dreiwegeventil V5 um, um es dem internen Kältemittel zu ermöglichen, durch den Aufwärmkanal zu strömen. Daher tauschen das Kraftmaschinenkühlmittel und das interne Kältemittel Wärme miteinander, und daher wird die Kraftmaschine aufgewärmt.
Wenn weder ein Aufwärmen der Fahrzeugkabine noch ein Aufwärmen der Kraftmaschine erforderlich ist, das heißt, wenn das Elektrofahrzeug 100, das geladen wird, keine Wärme benötigt, überprüft die individuelle Steuerungseinheit 28, ob es ein anderes Fahrzeug gibt, das Wärme benötigt (S52). Genauer gesagt, eine Vielzahl von Ladesäulen 12 ist in der Ladestation 10 vorgesehen, und eine Vielzahl von Elektrofahrzeugen 100 kann gleichzeitig verbunden sein. All die auf diese Weise mit den Ladesäulen 12 verbundenen Elektrofahrzeuge 100 werden nicht geladen, und es sind wartende Fahrzeuge übrig, die aufgrund einer Knappheit eines Stroms warten, sowie unbeaufsichtigte Fahrzeuge, die nach einem Abschluss eines Ladens unbeaufsichtigt gelassen werden, ohne getrennt zu sein. Bei einem solchen wartenden Fahrzeug oder einem unbeaufsichtigten Fahrzeug wird die Bordbatterie 106 nicht bestromt (die Bordbatterie 106 wird nicht geladen), sodass die Temperatur der Bordbatterie 106 niedrig werden kann. Wenn die Bordbatterie 106 eine übermäßig niedrige Temperatur hat, ist eine Stromeingabe oder eine -ausgabe aus der Bordbatterie 106 begrenzt, was zu einer Verzögerung der Erhöhung eines Ladestroms oder einer Begrenzung einer Stromausgabe bei dem Beginn einer Fahrt führt. Daher, wenn es ein Fahrzeug unter den wartenden Fahrzeugen oder den unbeaufsichtigten Fahrzeugen gibt, dessen Bordbatterie 106 aufgewärmt werden muss, wird die Wärme der Bordbatterie 106, die geladen wird, zu diesem Fahrzeug gesandt. Genauer gesagt, die individuelle Steuerungseinheit 28 fragt bei der zentralen Steuerungseinheit 20 an, ob es ein Fahrzeug gibt, dessen Batterie aufgewärmt werden muss. Wenn, infolge der Abfrage, ein Fahrzeug gefunden wird, dessen Batterie aufgewärmt werden muss, sendet die individuelle Steuerungseinheit 28 die Wärme der Bordbatterie 106 zu dem anderen wartenden Fahrzeug oder unbeaufsichtigten Fahrzeug durch die externe Kühlvorrichtung 26 (S54). Genauer gesagt, wird sowohl in dem Wärme sendenden Elektrofahrzeug 100 als auch dem Wärme aufnehmenden Elektrofahrzeug 100 das Dreiwegeventil V1 in Richtung des Einlasses 102 geöffnet, um es dem internen Kältemittel zu ermöglichen, zu der externen Kühlvorrichtung 26 zu strömen. Ferner wird in der externen Kühlvorrichtung 26 das Dreiwegeventil V6 in Richtung des Verbindungskanals 52 in einem Zustand umgeschaltet, in dem ein Antreiben des Kompressors 34 und des Verflüssigers 130 angehalten ist. Daher wird die Wärme des Wärme sendenden Fahrzeugs zu dem Wärme aufnehmenden Fahrzeug durch das externe Kältemittel gesandt, und die Batterie wird aufgewärmt. Wenn in diesem Beispiel lediglich überprüft wird, ob die Batterie eines anderen Fahrzeugs aufgewärmt werden muss, kann Wärme in Übereinstimmung mit dem Umstand gesendet werden, ob die Kraftmaschine oder der Innenraum anstatt der Batterie des anderen Fahrzeugs aufgewärmt werden muss.
Wenn ein anderes Fahrzeug, das eine Wärme benötigt, nicht gefunden wird, dann überprüft die individuelle Steuerungseinheit 28, ob es eine externe Anlage 50 gibt, die eine Wärme benötigt (S56). Beispiele der externen Anlage 50 umfassen eine Fußbadanlage und eine Innenheizungsanlage. Wenn es eine externe Anlage gibt, die eine Wärme benötigt, sendet die individuelle Steuerungseinheit 28 die Wärme der Bordbatterie 106 zu der externen Anlage 50. Genauer gesagt, wird in dem Elektrofahrzeug 100 das Dreiwegeventil V1 in Richtung des Einlasses 102 geöffnet, um es dem internen Kältemittel zu ermöglichen, zu der externen Kühlvorrichtung 26 zu strömen. Ferner wird in der externen Kühlvorrichtung 26 das Dreiwegeventil V6 in Richtung des Verbindungskanals 52 in einem Zustand umgeschaltet, in dem ein Antreiben des Kompressors 34 und des Verflüssigers 130 angehalten ist, um es dem externen Kanal 30 und der externen Anlage 50 zu ermöglichen, miteinander in Verbindung zu sein. Daher wird die Wärme des Elektrofahrzeugs 100 an die externe Anlage 50 durch das externe Kältemittel gesandt. Wenn es auch keine externe Anlage 50 gibt, die Wärme benötigt, gibt die individuelle Steuerungseinheit 28 die Wärme der Bordbatterie 106 zu dem Äußeren 54 frei (S60). Anders gesagt, die individuelle Steuerungseinheit 28 schaltet das Verbindungsziel des externen Kältemittels zu dem Äußeren 54 um.
Andererseits, wenn die Batterietemperatur Tb gleich wie oder niedriger als die Außenlufttemperatur Te ist (Nein in S42) schreitet die individuelle Steuerungseinheit 28 zu Schritt S62. Im Schritt S62 bestimmt die individuelle Steuerungseinheit 28, ob die Stromeingabe in die Bordbatterie 106 begrenzt ist (S62). Genauer gesagt, die maximale Stromeingabe oder -ausgabe aus der Bordbatterie 106 ist zum Schutz der Batterie begrenzt, nicht nur wenn die Bordbatterie 106 eine übermäßig niedrige Temperatur hat, sondern auch wenn die Bordbatterie 106 eine übermäßig hohe Temperatur hat. Wenn die Stromeingabe auf diese Weise begrenzt ist, ist ein Ladestrom reduziert, der zugeführt werden kann, was zu einer verlängerten Ladezeit führt. Daher, wenn die Stromeingabe begrenzt ist, wird das externe Kühlen ausgeführt, um die Bordbatterie 106 schnell zu kühlen (S66). Andererseits, wenn die Stromeingabe nicht begrenzt ist, schreitet die individuelle Steuerungseinheit 28 zu Schritt S64 und vergleicht die Effizienz des externen Kühlens und die Effizienz des internen Kühlens. Die Effizienz wird beispielsweise basierend darauf bestimmt, ob ein Kühlen durch die interne Kühlvorrichtung 108 verwendet werden kann, dem Ergebnis eines Vergleichs zwischen dem Kühlvermögen dieses Kühlens und der Wärmeerzeugung durch die Batterie sowie dem Ergebnis eines Vergleichs zwischen dem Stromverbrauch des internen Kühlens und demjenigen des externen Kühlens. Wenn bestimmt wird, dass das interne Kühlen effizienter ist, gibt die individuelle Steuerungseinheit 28 einen Befehl an die Fahrzeugsteuerungseinheit 110, um das interne Kühlen auszuführen (S68).
Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, wird in diesem Beispiel die Wärme der Bordbatterie 106 verwendet, um die Fahrzeugkabine oder die Kraftmaschine zu erwärmen, oder an ein anderes Fahrzeug oder die externe Anlage 50 gesandt. Infolgedessen kann ein Strom reduziert werden, der zum Kühlen verwendet wird. Genauer gesagt, wenn das eigene Fahrzeug keine Wärme benötigt, kann man zustimmen, dass die Wärme der Bordbatterie 106 verwendet wird, um die Batterie eines anderen Fahrzeugs aufzuwärmen, was den Anstieg eines Ladestroms in diesem Fahrzeug beschleunigen kann und eine Begrenzung eines Stroms bei einem Beginn einer Fahrt dieses Fahrzeugs wirksam verhindern kann.
Bisher wurde lediglich die Art eines kabelgebundenen Aufladens unter Verwendung des Ladesteckers 14 als ein Beispiel beschrieben. Jedoch wurden einige Vorschläge hinsichtlich eines kontaktfreien Ladens gemacht, bei dem die Bordbatterie 106 in einem kontaktlosen Zustand ohne eine kabelgebundene Verbindung mit der Ladeeinheit 24 der Ladesäule 12 geladen wird. 11 ist eine schematische Ansicht einer Ladestation 10, die ein kontaktfreies Ladeverfahren verwendet. In diesem Fall ist die Ladeeinheit 24 unter dem Boden der Ladesäule 12 vorgesehen. Die Ladeeinheit 24 hat eine Spannungsübertragungseinheit als einen Resonanzkreis mit einer Spule, sowie eine Spannungsquelleneinheit, die eine Hochfrequenzwechselspannung an die Spannungsübertragungseinheit zuführt (keine ist gezeigt). Die Bordbatterie 106 hat eine Spannungsaufnahmeeinheit, die als ein Resonanzkreis mit einer Spule ausgebildet ist und nimmt einen Strom von der Spannungsübertragungseinheit in einer kontaktfreien Weise auf, sowie einen Stromrichter, der die Wechselspannung von der Spannungsaufnahmeeinheit in eine Gleichspannung umwandelt und die Gleichspannung an eine Zelle zuführt (keine ist gezeigt). Der Ladestrom wird in die Bordbatterie 106 übertragen, wenn die entsprechenden Spulen der Ladesäule 12 und der Bordbatterie 106 durch ein elektromagnetisches Feld schwingen.
Auch in diesem Fall ist eine Kühlvorrichtung, die die Bordbatterie 106 kühlt, in jedem der Elektrofahrzeuge 100 und der Ladesäule 12 vorgesehen. Bis auf den Umstand, dass der Ausströmkanal 152 und der Einströmkanal 154 nicht vorgesehen sind, ist die interne Kühlvorrichtung 108 fast dieselbe, wie diejenige, die in 3 oder in 9 gezeigt ist. Andererseits umfasst die externe Kühlvorrichtung 26 einen Wärmetauscher 60, der eine Wärme zwischen dem internen Kältemittel und einer Außenluft tauscht, sowie einen externen Ventilator 62, zusätzlich zu dem externen Kanal 30, durch den das externe Kältemittel strömt, dem Kompressor 34, dem Verflüssiger 36 und dem Expansionsventil Ve3. Der externe Ventilator 62 ist unter dem Boden vorgesehen, und wenn er angetrieben wird, kann der externe Ventilator 62 Luft zu der Bordbatterie 106 oder dem internen Kältemittel blasen. Der Wärmetauscher 60 ist zwischen dem externen Ventilator 62 und dem Elektrofahrzeug 100 vorgesehen, und wobei eine Außenluft (kalte Luft), die eine Wärme mit dem internen Kältemittel getauscht hat, zu dem Elektrofahrzeug 100 gesandt werden kann. Diese externe Kühlvorrichtung 26 ist imstande, ein Ventilatorkühlen auszuführen, indem Außenluft zu der Bordbatterie 106 usw. durch einen externen Ventilator 62 in einem Zustand geschickt wird, in dem ein Teil des Kompressors 34 angehalten ist, und ein Zwangskühlen auszuführen, bei dem die Außenluft, die durch den externen Ventilator 62 geschickt wird, unter Verwendung des Kompressors 34 usw., gekühlt wird.
Der Ablauf des Kühlprozesses in dem Fall, in dem die externe Kühlvorrichtung 26 verwendet wird, ist fast derselbe, wie der in 6 gezeigte Kühlprozess. Jedoch ist es in dem Fall, in dem die externe Kühlvorrichtung 26 verwendet wird, nötig, ferner zu bestimmen, welches von dem Ventilatorkühlen und dem erzwungenen Kühlen ausgeführt werden soll, wenn das externe Kühlen (S34) ausgewählt wird. 12 ist eine Ansicht, die den Ablauf in dem Fall zeigt, in dem das externe Kühlen ausgewählt ist, das heißt, den Ablauf eines Prozesses in Schritt S34.
Wenn das externe Kühlen ausgewählt wird, vergleicht die individuelle Steuerungseinheit 28 die Batterietemperatur Tb und die Außenlufttemperatur Te (S80). Wenn, infolge des Vergleichs, bestimmt wird, dass die Batterietemperatur Tb höher als die Außenlufttemperatur ist, kann das Antreiben des Ventilators alleine die Bordbatterie 106 nicht kühlen. Daher führt die individuelle Steuerungseinheit 28 ein Zwangskühlen durch ein Antreiben des externen Ventilators 62, des Kompressors 34, usw. aus (S86).
Andererseits, wenn bestimmt wird, dass die Batterietemperatur Tb gleich wie oder niedriger als die Außenlufttemperatur Te ist, treibt die individuelle Steuerungseinheit 28 den externen Ventilator 62 an (S82). Ferner vergleicht die individuelle Steuerungseinheit 28 die Wärmemengenerzeugung durch die Batterie und den Kühlumfang durch die Ventilatorkühlung (S84). Der Kühlumfang durch die Ventilatorkühlung kann aus der Drehzahl des Kühlventilators, dem Wert der Differenz zwischen der Batterietemperatur Tb und der Außenlufttemperatur Te und dergleichen erlangt werden. Wenn, infolge des Vergleichs, bestimmt wird, dass die Wärmemengenerzeugung durch die Batterie größer ist als der Umfang der Ventilatorkühlung, führt die individuelle Steuerungseinheit 28 ein Zwangskühlen aus (S86). Andererseits, wenn bestimmt wird, dass die Wärmemengenerzeugung durch die Batterie gleich wie oder niedriger als der Umfang der Ventilatorkühlung ist, behält die individuelle Steuerungseinheit 28 den Zustand bei, in dem der externe Ventilator 62 angetrieben wird, während ein Antreiben des Kompressors 34 usw. angehalten ist (der Zustand in Schritt S82).
Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, kann auch in dem Fall eines kontaktfreien Ladens ein Blasen einer Luft zu der Bordbatterie 106 usw. durch den externen Ventilator 62 die Bordbatterie 106 kühlen. Daher wird ein Laden einer Bordbatterie 106 mit hoher Kapazität oder ein Laden in einer kurzen Zeit möglich. Auch in dem Fall eines kontaktfreien Ladens kann ein Mechanismus vorgesehen sein, der eine Wärme von der Bordbatterie 106 zu einem Ziel in dem Elektrofahrzeug 100 oder einem anderen Elektrofahrzeug 100, einer externen Anlage usw. sendet.
Alle Konfigurationen, die beschrieben wurden, sind lediglich Beispiele. Solange wie mindestens die externe Kühlvorrichtung 26 mit dem externen Kanal 30, in den das externe Kältemittel strömt, dem Kühlmechanismus, der das externe Kältemittel unter Verwendung des Kompressors 34 kühlt, und dem Wärmetauscher versehen ist, der Wärme zwischen dem gekühlten externen Kältemittel und dem internen Kältemittel oder zwischen dem gekühlten externen Kältemittel und einer Außenluft tauscht, die zu dem Elektrofahrzeug 100 gesandt wird, können die übrigen Konfigurationen bei Bedarf geändert werden.
Ein Ladesystem 10 ist außerhalb eines Elektrofahrzeugs installiert, um eine Bordbatterie 106 zu laden, die in dem Elektrofahrzeug 100 montiert ist. Das Ladesystem 10 umfasst ein Ladegerät 24, das einen Strom zu der Bordbatterie zuführt, eine externe Kühlvorrichtung 26, die die Bordbatterie kühlt, sowie ein fahrzeugexternes Steuerungsgerät 20, 28, das ein Antreiben des Ladegeräts und der externen Kühlvorrichtung steuert. Die externe Kühlvorrichtung hat einen externen Kanal 30, der in dem Ladesystem vorgesehen ist und durch den ein externes Kältemittel strömt, Kühlmechanismen 34, 36, Ve, die mindestens einen Kompressor 34 umfassen und das externe Kältemittel kühlen, sowie einen Wärmetauscher 28, der eine Wärme zwischen dem gekühlten externen Kältemittel und einem internen Kältemittel, das in dem Elektrofahrzeug strömt, um die Bordbatterie zu kühlen, oder einer Außenluft tauscht, die zu dem Elektrofahrzeug geschickt wird, um die Bordbatterie zu kühlen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2009083670 [0004]
JP 2009083670 A [0004]

Claims

Ladesystem (10), das außerhalb eines Elektrofahrzeugs (100) installiert ist und eingerichtet ist, eine Bordbatterie (106) zu laden, die in dem Elektrofahrzeug (100) montiert ist, wobei das Ladesystem (10) Folgendes aufweist: ein Ladegerät (24), das eingerichtet ist, der Bordbatterie (106) einen Strom zuzuführen; eine externe Kühlvorrichtung (26), die eingerichtet ist, die Bordbatterie (106) zu kühlen, wobei die externe Kühlvorrichtung (26) einen externen Kanal (30), durch den ein externes Kältemittel strömt, einen Kühlmechanismus, der eingerichtet ist, das externe Kältemittel zu kühlen, sowie einen Wärmetauscher (60) umfasst, wobei der externe Kanal (30) in dem Ladesystem (10) vorgesehen ist, der Kühlmechanismus mindestens einen Kompressor (34) umfasst, der Wärmetauscher (38) eingerichtet ist, eine Wärme zwischen dem gekühlten externen Kältemittel und einem internen Kältemittel zu tauschen, das in dem Elektrofahrzeug (100) strömt, um die Bordbatterie (106) zu kühlen, oder zwischen dem gekühlten externen Kältemittel und einer Außenluft, die zu dem Elektrofahrzeug (100) geschickt wird, um die Bordbatterie (106) zu kühlen; und ein fahrzeugexternes Steuerungsgerät (20, 28), das eingerichtet ist, ein Antreiben des Ladegeräts (24) und der externen Kühlvorrichtung (26) zu steuern.
Ladesystem (10) nach Anspruch 1, wobei das Elektrofahrzeug (100) eine interne Kühlvorrichtung (108) umfasst, die eingerichtet ist, die Bordbatterie (106) durch einen Wärmetausch mit einer Außenluft zu kühlen, und das fahrzeugexterne Steuerungsgerät (20, 28) eingerichtet ist, einen Befehl an das Elektrofahrzeug (100) zu geben, um die Bordbatterie (106) durch einen Wärmetausch mit der Außenluft durch die interne Kühlvorrichtung (108) zu kühlen, wenn die Bordbatterie (106) gekühlt werden muss und eine Temperatur der Bordbatterie (106) höher als eine Temperatur der Außenluft ist.
Ladesystem (10) nach Anspruch 2, wobei das fahrzeugexterne Steuerungsgerät (20, 28) eingerichtet ist zu bestimmen, ob ein externes Kühlen erforderlich ist, das ein Kühlen durch die externe Kühlvorrichtung (26) ist, basierend auf einem Ergebnis eines Vergleichs zwischen einem Kühlumfang durch die interne Kühlvorrichtung (108) und einer Wärmemengenerzeugung durch die Bordbatterie (106).
Ladesystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das fahrzeugexterne Steuerungsgerät (20, 28) eingerichtet ist, es einer Wärme aus der Bordbatterie (106) des Elektrofahrzeugs (100) zu ermöglichen, verwendet zu werden, um eine Batterie eines anderen Elektrofahrzeugs aufzuwärmen, wenn, während das Elektrofahrzeug (100) geladen wird, die Bordbatterie (106) gekühlt werden muss und eine Temperatur der Bordbatterie (106) höher ist als eine Temperatur der Außenluft und das Elektrofahrzeug (100) eine Wärme nicht benötigt.
Ladesystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei, wenn Ladebefehle für zwei oder mehr Elektrofahrzeuge (100) in einer bestimmten Zeit eingegeben werden, das fahrzeugexterne Steuerungsgerät (20, 28) eingerichtet ist, eine Warteposition zu bestimmen, die eine Position einer Reihenfolge eines Ladebeginns ist, basierend auf einer Ladezeitbegrenzung und einer Wärmemengenerzeugung je Zeiteinheit von jedem Elektrofahrzeug (100).
Ladesystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner mit einem Stecker (14), der an einem Einlass (102) anbringbar und von diesem lösbar ist, der an dem Elektrofahrzeug (100) vorgesehen ist, wobei: die externe Kühlvorrichtung (26) ferner einen Umgehungskanal (32) umfasst, der mit einem Bordkanal fluidgekoppelt ist, der in dem Elektrofahrzeug (100) vorgesehen ist und durch den das interne Kältemittel strömt, und der vorgesehen ist, um das interne Kältemittel zu dem Wärmetauscher (38) zu führen und das interne Kältemittel, das durch den Wärmetauscher (38) getreten ist, zu dem Bordkanal zurückzubringen; der Wärmetauscher (38) eingerichtet ist, Wärme zwischen dem gekühlten externen Kältemittel und dem internen Kältemittel zu tauschen; und der Stecker (14) einen Stromanschluss, durch den das Ladegerät (24) und die Bordbatterie (106) miteinander elektrisch verbunden sind, und eine Fluidkupplung (40) hat, durch die der Umgehungskanal (32) und der Bordkanal miteinander fluidmäßig gekuppelt sind.
Ladesystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: das Ladegerät (24) eingerichtet ist, einen Strom an die Bordbatterie (106) in einer kontaktfreien Weise zu übertragen; die externe Kühlvorrichtung (26) ferner einen externen Ventilator (62) umfasst, der eine Luft zu dem Elektrofahrzeug (100) bläst; und der Wärmetauscher (38) eingerichtet ist, eine Wärme zwischen dem externen Kältemittel und einer Außenluft zu tauschen, die zu dem Elektrofahrzeug (100) durch den externen Ventilator (62) geblasen wird.