JP2010119282A - 熱マネージメントシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】暖機するための専用機器を要しないで暖機を行うことができる熱マネージメントシステムを提供する。
【解決手段】熱マネージメントシステムは、パワー素子111によって作動が調整されるインバータ21、昇圧コンバータ109およびDC/DCコンバータ110の少なくともと、パワー素子111の動作を制御する制御装置120と、を備える。制御装置120は、車両を駆動するために動作する車両駆動用機器および車室内の空気調和するために動作する空調用機器の少なくとも一方からの暖機要求を受けると、通常の動作状態に比べて効率を低下させる発熱増大作動でパワー素子111を動作させることにより発熱させ、暖機要求のある機器に対して前述の発生した熱を供給する。
【選択図】図7
【解決手段】熱マネージメントシステムは、パワー素子111によって作動が調整されるインバータ21、昇圧コンバータ109およびDC/DCコンバータ110の少なくともと、パワー素子111の動作を制御する制御装置120と、を備える。制御装置120は、車両を駆動するために動作する車両駆動用機器および車室内の空気調和するために動作する空調用機器の少なくとも一方からの暖機要求を受けると、通常の動作状態に比べて効率を低下させる発熱増大作動でパワー素子111を動作させることにより発熱させ、暖機要求のある機器に対して前述の発生した熱を供給する。
【選択図】図7
Description
本発明は、車両において発生させた熱を暖機のために活用する熱マネージメントシステムに関する。
従来の車両における暖機システムとして、例えば特許文献1に記載のシステムが知られている。この従来のシステムはいずれも、車両用の燃料電池の始動冷機時における発電効率を向上するために、ヒータに通電して燃料電池を暖機する。
特許文献1に係る従来技術では、燃料電池の内部を流通する冷却水が循環する循環回路を備え、燃料電池の温度が20℃よりも低いときに燃料電池を断続運転して発電し、発電した電力により電気ヒータを発熱させて冷却水を加熱し、燃料電池を昇温させる。
そして、燃料電池自動車および電気自動車においては、車室内を暖房する熱源を確保するために、上記の従来技術のように専用の電気ヒータを作動させたりする手段を講じている。また、ハイブリッド自動車においては、車室内を暖房する熱源を確保するために、例えばエンジンを作動させている。
このため、燃費の悪化、コストの増加を引き起こしている。特に、低温時においては、走行用電池の性能が低下するため、必要とする出力および電力の回生が望めず、さらに燃費が悪化することになる。
本発明が解決しようとする問題点は、暖機のための熱が専用機器でしか供給できない点にあり、これによってコスト増加につながり、また車内の出力および電力の回生がなされないことにある。
そこで、本発明の目的は、暖機するための専用機器を要しないで暖機を行うことができる熱マネージメントシステムを提供することである。
本発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲および下記各手段に記載の括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す。
請求項1に記載の発明は、車両における熱マネージメントシステムに係る発明であって、スイッチング電源装置(111)によって調整される電力を出力する電子部品(110)と、スイッチング電源装置の動作を制御する制御装置(120)と、を備え、
制御装置は、車両を駆動するために動作する車両駆動用機器および車室内の空気調和するために動作する空調用機器の少なくとも一方に対する暖機の要求を受けると、スイッチング電源装置を通常の動作状態に比べて発熱量が増加する作動である発熱増大作動で動作させ、前記暖機の要求があった機器に対して発生した熱を供給することを特徴とする。
制御装置は、車両を駆動するために動作する車両駆動用機器および車室内の空気調和するために動作する空調用機器の少なくとも一方に対する暖機の要求を受けると、スイッチング電源装置を通常の動作状態に比べて発熱量が増加する作動である発熱増大作動で動作させ、前記暖機の要求があった機器に対して発生した熱を供給することを特徴とする。
この発明によれば、スイッチング電源装置を、発熱増大作動で動作させることにより、電子部品は通常の作動時よりも一層発熱するようになる。このように意図的な発熱増大作動により発生させた熱を、暖機を必要としている当該車両駆動用機器、当該空調用機器に与えることにより、車両の走行等に使用される既設の電子部品を加熱装置として有効活用できる。したがって、暖機専用の機器を必要としないで暖機を実施し、車両内で熱利用のサイクルが形成できる熱マネージメントシステムが得られ、コスト面および低燃費面の向上が図れる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明における発熱増大作動は、電流値および電圧値が増減する過渡状態の回数または当該過渡状態の時間を通常の動作状態に比べて多くする作動であることを特徴とする。
この発明によれば、スイッチング電源装置を、電流値および電圧値が増減する過渡状態の回数または前記過渡状態の時間を通常の動作状態に比べて多くなるように作動させることにより、電子部品はスイッチング損失、導通損失等が通常状態よりも増大して発熱するようになる。したがって、既設の電子部品をこのような動作状態に意図的に制御することによって発熱を促して活用し、車両内で暖機のための熱利用サイクルが形成できる。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、制御装置は、スイッチング電源装置に、駆動周波数およびデューティ比の少なくとも一方を通常の動作状態に比べて増加させる制御信号を入力することによって、発熱増大作動を実施することを特徴とする。
この発明によれば、スイッチング電源装置に、駆動周波数およびデューティ比の少なくとも一方を通常の動作状態に比べて増加させる制御信号を入力することにより、電子部品はスイッチング損失、導通損失等が通常状態よりも増大し、発熱するようになる。したがって、既設のスイッチング電源装置への入力信号をこのように意図的に制御することによって発熱を促して活用し、車両内で暖機のための熱利用サイクルが形成できる。
請求項4に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の発明において、発熱増大作動は、電流値および電圧値の少なくとも一方を通常の動作状態に比べて大きくする作動であることを特徴とする。
この発明によれば、スイッチング電源装置を、電流値および電圧値の少なくとも一方を通常の動作状態に比べて大きくなるように作動させることにより、電子部品はスイッチング損失、導通損失等が通常状態よりも増大して発熱するようになる。したがって、既設の電子部品をこのような動作状態に意図的に制御することによって発熱を促して活用し、車両内で暖機のための熱利用サイクルが形成できる。
請求項5に記載の発明は、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の発明において、電子部品は、インバータ(21)、昇圧コンバータ(109)およびDC/DCコンバータ(110)の少なくとも一つであることを特徴とする。
この発明によれば、発熱増大作動により発熱させる電子部品として、例えば、既設のインバータ、昇圧コンバータ、DC/DCコンバータを有効活用する。これにより、暖機専用の新たなシステムを要することなく、車両駆動用機器や空調用機器に対して確実に熱を供給でき、コスト面にも優れた熱マネージメントシステムが得られる。
請求項6に記載の発明は、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の発明において、車両駆動用機器は車両走行のための動力発生源であるモータ(102)に対して走行用の電力を供給する電池(101)であり、制御装置は、電池(101)に対する暖機の要求を受けると、上記発熱増大作動でスイッチング電源装置を動作させることにより発熱させ、電池に対して発生した熱を供給することを特徴とする。
この発明によれば、スイッチング電源装置の発熱増大作動による発熱を電池に供給するシステムを構築することにより、電池に対して適切な温度状態を提供できるため、電池の放電時および充電時の機能低下および電池の損傷を抑制することができる。
請求項7に記載の発明は、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の発明において、車両駆動用機器は車両のエンジン(11)であり、制御装置は、エンジン(11)に対する暖機の要求を受けると、上記発熱増大作動でスイッチング電源装置を動作させることにより発熱させ、エンジンに対して発生した熱を供給することを特徴とする。
この発明によれば、スイッチング電源装置の発熱増大作動による発熱をエンジンに供給するシステムを構築することにより、エンジンに対して低温時のフリクションを低減し、燃費低減が図れる。
請求項8に記載の発明は、請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の発明において、車両駆動用機器は車両走行のための動力発生源であるモータ(102)であり、制御装置は、モータ(102)に対する暖機の要求を受けると、上記発熱増大作動でスイッチング電源装置を動作させることにより発熱させ、モータに対して発生した熱を供給することを特徴とする。
この発明によれば、スイッチング電源装置の発熱増大作動による発熱を車両走行用のモータに供給するシステムを構築することにより、モータ性能の確保のための熱源供給を実施できる。これにより、動力性能、低燃費および走行性の向上が図れる。
請求項9に記載の発明は、請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の発明において、空調用機器は車室内の空気調和するために動作する空調用冷凍サイクル(50)であり、制御装置は、空調用冷凍サイクル(50)に対する暖機の要求を受けると、上記発熱増大作動でスイッチング電源装置を動作させることにより発熱させ、空調用冷凍サイクルに対して発生した熱を供給することを特徴とする。
この発明によれば、スイッチング電源装置の発熱増大作動による発熱を空調用冷凍サイクルに供給するシステムを構築することにより、空調用冷凍サイクルの冷媒に対して冷凍サイクル性能を向上させる熱源供給を実施できる。これにより、空調性能、低燃費および空調環境の快適性の向上が図れる。
請求項10に記載の発明は、請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の発明において、空調用機器は車室内に送風される空気を加熱するヒータコア(13)であり、制御装置は、ヒータコア(13)に対する暖機の要求を受けると、上記発熱増大作動でスイッチング電源装置を動作させることにより発熱させ、ヒータコアに対して発生した熱を供給することを特徴とする。
この発明によれば、スイッチング電源装置の発熱増大作動による発熱をヒータコアに供給するシステムを構築することにより、ヒータコアに対して暖房時の熱源の補充を実施できる。これにより、空調性能、低燃費および空調環境の快適性の向上が図れる。
請求項11に記載の発明は、請求項6から請求項10のいずれか一項に記載の発明において、暖機要求がある機器と電子部品の両方は、流体が循環する同一の回路の途中に流体と熱交換するように設けられており、
上記発熱増大作動によって発生した熱は、当該流体を熱伝達媒体として暖機要求がある機器に供給されることを特徴とする。
上記発熱増大作動によって発生した熱は、当該流体を熱伝達媒体として暖機要求がある機器に供給されることを特徴とする。
この発明によれば、同一の回路中に暖機要求の機器と電子部品とを配することにより、流体を介した熱供給の経路が構築される。これにより、一系統の回路によって暖機を実現できる熱マネージメントが得られる。
請求項12に記載の発明は、請求項6から請求項10のいずれか一項に記載の発明において、暖機要求がある機器および電子部品のそれぞれは、流体が循環する別々の回路の途中に当該流体と熱交換するように設けられており、
制御装置は、電子部品が設けられる回路を暖機要求のあった機器が設けられる回路に接続させる制御を実施し、発熱増大作動によって発生した熱を、当該流体を熱伝達媒体として暖機要求がある機器に供給することを特徴とする。
制御装置は、電子部品が設けられる回路を暖機要求のあった機器が設けられる回路に接続させる制御を実施し、発熱増大作動によって発生した熱を、当該流体を熱伝達媒体として暖機要求がある機器に供給することを特徴とする。
この発明によれば、別々の回路に配された暖機要求の機器と電子部品を、暖機要求時に流体を介して接続し、流体を介した熱の輸送によって当該機器に対する熱源の供給経路を構築する。これにより、複数の系統の回路を組み合わせた暖機を実現でき、拡張性に富んだ熱マネージメントが得られる。
請求項13に記載の発明は、請求項6に記載の発明において、制御装置は、電池に対する暖機の要求を受けると、車室内に送風される空気を加熱するヒータコアと電子部品とを、流体を介して連通するように流路を接続させる制御を実施し、上記発熱増大作動によって発生した熱を、ヒータコアによって加熱された空気を熱伝達媒体として電池に供給することを特徴とする。
この発明によれば、流体を介した熱の輸送と、空気を介した熱の輸送とによって電池に対する熱源の供給経路が構築される。これにより、電池に対する熱源供給量を増大させることができ、電池の放電時および充電時の機能低下および電池の損傷の抑制が一層期待できる。
請求項14に記載の発明は、複数個の電池モジュール(105)を通電可能に接続して一体にしてなる電池スタック(101)に対して、所定の条件が成立するときに放熱して暖機する熱マネージメントシステムに係る発明であって、
電池モジュールの充放電または温度調節に用いられ、スイッチング電源装置(111)によって調整される電力を出力する電子部品(110)と、スイッチング電源装置の動作を制御する制御装置(120)と、を備え、
制御装置は、電池モジュールが低温状態であることを検出したときに、スイッチング電源装置を、電流値および電圧値が増減する過渡状態の回数または過渡状態の時間を通常の動作状態に比べて多くする非効率作動に動作させることにより発熱させて、電池モジュールを暖機することを特徴とする。
電池モジュールの充放電または温度調節に用いられ、スイッチング電源装置(111)によって調整される電力を出力する電子部品(110)と、スイッチング電源装置の動作を制御する制御装置(120)と、を備え、
制御装置は、電池モジュールが低温状態であることを検出したときに、スイッチング電源装置を、電流値および電圧値が増減する過渡状態の回数または過渡状態の時間を通常の動作状態に比べて多くする非効率作動に動作させることにより発熱させて、電池モジュールを暖機することを特徴とする。
この発明によれば、スイッチング電源装置を、電流値および電圧値が増減する過渡状態の回数または前記過渡状態の時間を通常の動作状態に比べて多くなるように作動させることにより、電子部品はスイッチング損失、導通損失等が通常状態よりも増大して発熱するようになる。このように電池モジュールが低温状態のときに敢えて通常の作動とは異なる非効率な作動を実施することで、既設の電子部品からの放熱が促進される。したがって、電池の充放電および温度調節に用いられる既設の機器を有効活用するため、暖機用の機器を追加することなく、電池の暖機を実施することができる。
請求項15に記載の発明によれば、請求項14に記載の発明において、スイッチング電源装置はパワー素子(111)で構成されており、制御装置は、パワー素子に入力される駆動周波数およびデューティ比の少なくとも一方を増加させることによって、非効率作動を実施することを特徴とする。
この発明によれば、パワー素子に入力される駆動周波数およびデューティ比の少なくとも一方を増加させて非効率作動を実施することにより、パワー素子のオン・オフ回数が多くなるため、当該過渡状態の回数が増加して通常時の作動よりも発熱回数が増加する。これにより、放熱量が確保されて既設の電子部品からの放熱が促進することができる。
請求項16に記載の発明によれば、請求項15に記載の発明において、制御装置は、パワー素子に入力される駆動周波数およびデューティ比の少なくとも一方の増加量を、電池モジュールの低温状態の度合いに応じて変化させることを特徴とする。
この発明によれば、パワー素子に入力される当該駆動周波数および当該デューティ比の少なくとも一方の増加量を電池モジュールの低温レベルに応じて変化させることにより、低温状態を適温状態に迅速にもっていけるようになる。これにより暖機運転が促進され、電池の制御性が向上する。
請求項17に記載の発明は、請求項14から請求項16のいずれか一項に記載の発明において、制御装置は、電池モジュールが低温状態であることを、電池モジュールの温度、電圧値、電流値または内部抵抗値を含む電池情報と、周囲温度を含む前記電池モジュールの環境情報と、電池暖機装置を構成する各制御機器の温度または作動状態を含むシステム情報とを含む各種情報のうち、少なくとも一つを用いて検出することを特徴とする。
この発明によれば、電池モジュールが低温状態であることを検出するために、上記各種情報のうちいずれかを用いる場合には多面的な検出方法を実施することができ、上記各種情報のうち複数の情報を用いる場合にはより確実な検出結果を得ることができる。
請求項18に記載の発明は、請求項14から請求項17のいずれか一項に記載の発明において、電子部品は、高圧負荷に電力授受可能に接続される電池スタックを含む高圧電源系と低圧負荷に電力を供給する低圧電池を含む低圧電源系との間に接続されるDC/DCコンバータ(110)であることを特徴とする。この発明によれば、既設の機器であるDC/DCコンバータを有効活用するため、暖機用の機器を追加することなく、電池の暖機を実施することができる。
請求項19に記載の発明は、請求項14から請求項18のいずれか一項に記載の発明において、さらに、直方体状である電池スタックに対して送風する送風部材であって、電池スタックの一側面(150)に略平行な方向に空気を吸い込む吸込口(136,137)が形成され、この吸込口から吹出口に向けて末広がりとなる流路(135)を内部に形成するケーシング(133)を有し、電池スタックの一側面(150)に隣接する送風部材(130)を備え、
電子部品(110)は、ケーシングの側方であって、電池スタックの一側面(150)の長手方向端部(150a,150b)よりも内側を占める空間に配置されていることを特徴とする。
電子部品(110)は、ケーシングの側方であって、電池スタックの一側面(150)の長手方向端部(150a,150b)よりも内側を占める空間に配置されていることを特徴とする。
この発明によれば、ケーシングが末広がりの流路を有することにより、送風部材の体格は吹出口から吸込口にかけて幅が狭くなるため、送風部材の吸込口の側方に形成可能な空間を広く設定することができる。これにより、電池スタックの一側面に隣接する送風部材が占有する空間の大きさが低減され、電池スタックの一側面側の空きスペース(いわゆるデッドスペース)を大きく確保することができる。そして、ケーシングの側方で、電池スタックの一側面の長手方向端部よりも内側を占める空間に当該電子部品を配置することにより、電子部品が電池スタックと送風部材で形成される略直方体空間から突出することがないように設けられ、装置全体をコンパクトにまとめることができる。
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
(第1実施形態)
本発明の一実施形態である第1実施形態に係る熱マネージメントシステムについて図1〜図7を用いて説明する。本実施形態の熱マネージメントシステムは、内燃機関と電池に充電された電力によって駆動されるモータとを組み合わせて走行駆動源とするハイブリッド自動車、電池に充電された電力によって駆動されるモータを走行駆動源として推進する電気自動車、燃料電池と二次電池のハイブリッドシステムである燃料電池自動車等に用いられる。熱マネージメントシステムでは、所定条件が成立する暖機要求時に電子部品を発熱増大作動(通常の動作状態に比べて効率を低下させる作動)させることによって発生させた熱を空気を介して移動させ、暖機の要求があった機器に対して提供する。スイッチング電源装置を通常の動作状態に比べて発熱量が増加する作動である発熱増大作動で動作させ、
図1は、本実施形態の熱マネージメントシステムを模式的に示す構成図である。図2は、熱マネージメントシステムの制御に関する構成を示すブロック図である。
本発明の一実施形態である第1実施形態に係る熱マネージメントシステムについて図1〜図7を用いて説明する。本実施形態の熱マネージメントシステムは、内燃機関と電池に充電された電力によって駆動されるモータとを組み合わせて走行駆動源とするハイブリッド自動車、電池に充電された電力によって駆動されるモータを走行駆動源として推進する電気自動車、燃料電池と二次電池のハイブリッドシステムである燃料電池自動車等に用いられる。熱マネージメントシステムでは、所定条件が成立する暖機要求時に電子部品を発熱増大作動(通常の動作状態に比べて効率を低下させる作動)させることによって発生させた熱を空気を介して移動させ、暖機の要求があった機器に対して提供する。スイッチング電源装置を通常の動作状態に比べて発熱量が増加する作動である発熱増大作動で動作させ、
図1は、本実施形態の熱マネージメントシステムを模式的に示す構成図である。図2は、熱マネージメントシステムの制御に関する構成を示すブロック図である。
図1に示すように、熱マネージメントシステムは、エンジン11を流れる通路を含む第1冷却水回路10と、インバータ21やDC/DCコンバータ110を流れる通路を含む第2冷却水回路20とを含み、これらの回路に関係する各機器の作動を制御して、車両で発生する熱の移動を制御する。インバータ21はDC/DCコンバータ110と一体となった状態で配置されている。
第1冷却水回路10は、内燃系のエンジン11によって駆動される自動車に搭載される冷却システムの一例であり、エンジン11を冷却する冷却水(例えば、エチレングリコールを含有する冷却水)が流通する回路である。第1冷却水回路10は、冷却水が流れる冷却水通路と空気が通過する空気通路とを有するラジエータ15と、エンジン11に接続されるヒータコア13と、を備えている。
エンジン11は、水冷式の内燃機関であり、ポンプ12によってエンジン11内部のウォータジャケットへ送られる冷却水によって冷却される。第1冷却水回路10は、エンジン11のウォータジャケットを流れる高温の冷却水が循環する回路である。第1冷却水回路10の冷却水通路は、ラジエータ15とエンジン11を接続し、エンジン11内部のウォータジャケットに接続されるラジエータ側通路と、ヒータコア13とエンジン11を接続するヒータ側通路と、を備えている。ラジエータ15は、高温の冷却水を冷却する熱交換器であり、ポンプ12によってラジエータ側通路を流れる冷却水を外気との熱交換により冷却する。
ラジエータ側通路には、エンジン11を流出した冷却水がラジエータ15を迂回してエンジン11に戻ってくるバイパス通路17が接続されている。バイパス通路17とラジエータ側通路の接続部には、サーモスタット16が設けられ、サーモスタット16によってラジエータ15を流通する冷却水量とバイパス通路17を流通する冷却水量との流量比率が0%〜100%の範囲で調節されるようになっている。特に、暖機運転を実施するときには、ラジエータ15での放熱を抑えるため、バイパス通路17側の冷却水量を増加して暖機が促進されることになる。つまり、ラジエータ15による冷却水の過冷却が防止されることになる。例えば、ラジエータ側通路を構成する配管は、他の通路を構成する配管よりもその管内径が大きくなっており、多量の冷却水が流れることになる。また、サーモスタット16は、流量調整バルブ、切替弁等で構成してもよい。
さらにラジエータ側通路には、エンジン11を流出した冷却水がラジエータ15に流入しないで第2冷却水回路20に流入するように、第2冷却水回路20に接続されるバイパス通路18が分岐している。バイパス通路18とラジエータ側通路の接続部には、通路面積を調節する通路調節装置14が設けられる。通路調節装置14はラジエータ15へ流れる冷却水量とバイパス通路18を通って第2冷却水回路20に流入する冷却水量との流量比率を0%〜100%の範囲で調節するようになっている。換言すれば、通路調節装置14は、冷却水が流下する通路をラジエータ15側または第2冷却水回路20側に切り替えることもできる。通路調節装置14は、流量調整バルブ、流路切り替えバルブ等で構成されている。
ラジエータ側通路とつながっているヒータ側通路には、ポンプ12によって冷却水が循環される。ヒータコア13は、第1冷却水回路10の冷却水が流通する冷却水通路と空気通路とを備えている。ヒータコア13は、車室内40(エンジンルームを除く)に配置される車両用空調装置の空調ユニットケース(図示せず)の内部であって、蒸発器54よりも空気流れの下流に配され、送風機55によって送風される空調空気を冷却水との熱交換により加熱する。
第2冷却水回路20は、回路中にインバータ21、DC/DCコンバータ110および走行用のモータ102が配置され、DC/DCコンバータ110およびインバータ21から発生する熱と冷却水との間で熱交換が行われるようにインバータ21を通る通路と、モータ102から発生する熱と冷却水との間で熱交換が行われるようにモータ102を通る通路と、を含んで構成される。第2冷却水回路20は、インバータ21やモータ102の温度調節を行う冷却水(例えば、エチレングリコールを含有する冷却水)が流通する回路である。第2冷却水回路20は、インバータ21から流出した冷却水をモータ102に流入させるための冷却水通路28と、冷却水と熱交換する空気が通過する空気通路とを有するラジエータ24と、を備えている。
ラジエータ24は、冷却水を空気との熱交換を行う熱交換器であり、ポンプ22によってインバータ21やモータ102から流れてきた冷却水を外気との熱交換により冷却する。ラジエータ24とモータ102との間の通路には、モータ102を流出した冷却水がラジエータ24を迂回してインバータ21に流入するバイパス通路26が接続されている。第2冷却水回路20に設けられたサーモスタット23によってラジエータ24を流通する冷却水量とバイパス通路26を流通する冷却水量との流量比率が0%〜100%の範囲で調節されるようになっている。特に、暖機運転を実施するときには、ラジエータ24での放熱を抑えるため、バイパス通路26側の冷却水量を増加して暖機が促進されることになる。また、サーモスタット23は、流量調整バルブ、切替弁等で構成してもよい。
さらに第2冷却水回路20には、インバータ21を流出した冷却水がモータ102に流入しないで第1冷却水回路10のエンジン11に流入するように、第1冷却水回路10に接続されるバイパス通路27と、インバータ21を流出した冷却水がモータ102に流入しないで第1冷却水回路10のヒータコア13に流入するように、第1冷却水回路10に接続されるバイパス通路29と、が分岐している。第2冷却水回路20には通路調節装置25が設けられている。通路調節装置25は、モータ102へ流れる冷却水量と、ヒータコア13に流入する冷却水量と、エンジン11に流入する冷却水量と、の流量比率が0%〜100%の範囲で調節するようになっている。換言すれば、通路調節装置25は、冷却水が流下する通路をモータ102側、ヒータコア13側、エンジン11側のいずれかに切り替えることもできる。通路調節装置25は、流量調整バルブ、流路切り替えバルブ等で構成されている。
走行駆動源であるモータ102に対して電力を供給する電池スタック101は、例えば、ヒータコア13等が配置される車室内40(エンジンルームを除く)に配置されている。電池スタック101は、例えばニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池、有機ラジカル電池等で構成される。電池スタック101は、複数個の電池モジュールの集合体で構成されている。複数個の電池モジュールは電子部品によってその充電および放電または温度調節が制御されるようになっている。
電池スタック101は、電池スタック101に対して強制的に送風を供給する送風部材130と合わせて一体化した組み電池または電池パックとして自動車に搭載されている。電池スタック101は、例えば、筐体内に収納された状態で自動車の座席下、後部座席とトランクルームとの間の空間、運転席と助手席の間の空間などに配置してもよい。送風部材130は、ヒータコア13によって加熱された空気を引き込んで電池スタック101に送風することできる。つまり、電池スタック101には、冷却水の熱を吸熱した温風が送風され、送風部材130は電池スタック101を暖機する温風を提供することができる。
次に、熱マネージメントシステムの制御に関する構成について図2を参照して説明する。制御装置(ECU)120は、第1冷却水回路10、第2冷却水回路20等の構成部品の作動を制御して、暖機要求があった場合の熱移動の制御を司る電子制御ユニットである。制御装置120は、例えば、車室内の空調を制御する電子制御ユニットや、エンジン11の冷却を制御する電子制御ユニット等に当該制御を担当させる構成としてもよい。
制御装置120は、マイクロコンピュータと、エンジン11の起動信号、各種センサ等からの信号が入力される入力回路と、各種アクチュエータ(ポンプ12,22、通路調節装置14,25)、パワーコントロールユニット(インバータ21、昇圧コンバータ109およびDC/DCコンバータ110を含む。以下PCUともいう)に出力信号を送る出力回路と、を備えている。マイクロコンピュータは、ROM(読み込み専用記憶装置)、RAM(読み込み書き込み可能記憶装置)等のメモリおよびCPU(中央演算装置)等から構成されており、各種演算に使用される各種プログラムを有している。制御装置120は、各種プログラムにより演算された結果に基づいて、上記の各種アクチュエータ、インバータ21、昇圧コンバータ109、DC/DCコンバータ110、電池スタック101、送風部材130等の各作動を制御する。制御装置120には、イグニッションスイッチがオンして補機バッテリの電力が供給されることにより電源が入るようになっている。また、制御装置120は、通信コネクタに接続される通信線を介して車両の各種制御装置(例えば車両ECU)と通信可能に構成されている。
暖機要求時の発熱増大作動によって発熱する電子部品は、本実施形態ではDC/DCコンバータ110、モータ102を制御するインバータ21および昇圧コンバータ109であり(図2参照)、他には、例えば送風部材130を駆動するモータ、各種の電子式制御装置(ECU)等でもよい。当該電子部品は、例えばスイッチング電源装置であるパワー素子によって調整される電力で作動される部品である。制御装置120はパワー素子の作動を制御することによって、当該電子部品の作動を制御し、例えば、インバータ21の電力供給、昇圧コンバータ109の電圧供給、DC/DCコンバータ110の電力授受(電力変換)等を制御する。
電池スタック101の電池監視ユニットには、電池状態(例えば電圧、温度等)を監視する各種センサからの検出結果が入力される。電池監視ユニットは、電池スタック101の温度情報、電流情報、電圧情報、内部抵抗情報、周囲温度情報等が入力される高圧電池信号検出部と、補機類104の一例である補機バッテリ(低圧電池)の温度情報、電流情報、電圧情報、内部抵抗情報、周囲温度情報等が入力される低圧電池信号検出部と、昇圧コンバータ(昇圧部)を含むインバータと、を含んで構成されている。電池監視ユニットは、内部にDC/DCコンバータを備える構成でもよいし、外部に配されたDC/DCコンバータと通信可能である構成でもよい。
インバータ21は、モータ102に電力を供給する電子部品であり、この電力をパワー素子111(スイッチング電源装置の一例)によって調整するように構成されている。昇圧コンバータ109は、インバータ21に昇圧した電圧を供給する(例えば300Vを600Vに昇圧する)電子部品であり、この電圧はパワー素子(スイッチング電源装置の一例)によって調整される。
DC/DCコンバータ110は、電池モジュールの充放電を制御するために用いられる場合には、ハイブリッド自動車等の発電用および走行用のモータ102等の高圧負荷に電力授受可能に接続された電池スタック101を含む高圧電源系と、低圧負荷に電力を供給する補機バッテリ(補機類104)を含む低圧電源系と、の間に設けられる。DC/DCコンバータ110は、モータ102等の高負荷に対する電力変換や低負荷に供給する電力変換を、パワー素子(スイッチング電源装置の一例)によって調整するように構成されている。
パワー素子は、例えば、トランジスタとダイオードからなり、電力を変換、調整するために電気回路の一部をオン・オフできるスイッチング素子である。制御装置120は、例えば、パワー素子に入力される駆動周波数およびデューティ比(入力電圧のオン・オフ時間の割合)の少なくとも一方を変更することで、出力電圧のレベルを変化させることができる。高圧電池の主機バッテリ(例えば定格約300V)である電池スタック101から耐圧電池の補機バッテリ(定格12V)に電力を出力する場合、制御装置120は通常、効率が90%程度になるようにパワー素子の作動を制御する。
例えば、制御装置120がパワー素子に入力される駆動周波数およびデューティ比の少なくとも一方を通常の作動時よりも増加させて、効率が20%程度である非効率作動になるようにパワー素子の作動を制御する。この制御により、パワー素子が発熱し、電子部品の一例であるインバータ21やDC/DCコンバータ110側から放熱が起こり、電池スタック101を暖機することになる。
次に、通常の動作状態に比べて電子部品の発熱量が増加する発熱増大作動の一例について図3および図4にしたがって説明する。図3は、通常の動作状態におけるパワー素子111の作動を説明する図であり、図3(a)は入力される制御信号を示し、図3(b)は電流および電圧の波形を示している。図4は、暖機時におけるパワー素子111の発熱増大作動の一例を説明する図であり、図4(a)は入力される制御信号を示し、図4(b)は電流および電圧の波形を示している。
パワー素子111には、通常の動作状態、つまり、効率を重視した動作を行うときには、制御装置120によって図3(a)に示すパルス波形の制御信号が入力され、この場合の電圧値、電流値は図3(b)に示すような波形を示す。通常の作動時、パワー素子111のスイッチングのオン・オフが切り替わると、電圧値Vdと電流値Idとが増減する過渡状態において発熱が起こる。このため、パワー素子111の制御入力信号は、パワー素子111のオン・オフ切り替え時間が全体の時間に対して短くなるように、周波数を低くして発熱回数を減らし、平均の発熱量を抑制するようになっている。
一方、例えば電池等が効率的な作動ができない低温状態であるとき、要するに、車両を駆動するために動作する車両駆動用機器および車室内の空気調和するために動作する空調用機器の少なくとも一方に対する暖機の要求があるときは、発熱増大作動が行われる。発熱増大作動では、制御装置120によって図4(a)に示すパルス波形の制御信号が入力され、この場合の電圧値、電流値は図4(b)に示すような波形を示す。この場合には、パワー素子111の制御入力信号は、駆動周波数が前述の通常作動時よりも増加する信号となる。この発熱増大作動時の制御入力信号が入力されると、パワー素子111のオン・オフ切り替え時間が一定であるが1周期の時間が短いため、単位時間当たりの発熱時間割合が大きくなり、さらに全体の時間に対して発熱の回数および発熱の時間が増加する。このため、発熱増大作動時は、通常作動時に比べて発熱量が増加することによる外部への放熱が暖機要求のある機器(例えば、周囲の電池スタック101)に伝わり、暖機が行われる。このように、ここでいう発熱増大作動の一例は、電流値および電圧値が増減する過渡状態の回数または過渡状態の時間が通常の動作状態に比べて多い作動であり、通常の動作状態に比べて電子部品の効率を低下させる非効率作動でもある。
また、図5に示すように、制御装置120は、暖機の要求があるときに、上記のようにパワー素子111に入力する駆動周波数を増加させる代わりに、デューティ比を増加させるようにしてもよい。また、当該駆動周波数の増加とデューティ比の増加とを組み合わせて、前述の発熱増大作動の一例である非効率作動を実施するようにしてもよい。
また、非効率作動の他の例として、制御装置120は、暖機の要求があるときに、パワー素子111に、図6に示すように、矩形状の波形ではなく台形状の波形を呈する信号を入力するようにしてもよい。このような波形は、スイッチングの立ち上げ時間や降下時間を長くする波形である。このような波形を呈する信号を入力することにより、電圧や電流が増減する過渡状態の時間が通常の動作状態に比べて多くなるため、発熱する時間が長くなり、電子部品の発熱が促進される。
また、発熱増大作動の他の例として、制御装置120は、スイッチング電源装置により出力される電流値および電圧値の少なくとも一方を通常の動作状態に比べて大きくなるように制御してもよい。この発熱増大作動は、通常作動時よりもスイッチング電源装置への負荷を高める作動であり、前述の図3(b)、図4(b)で示された出力電流値または出力電圧値を上回る出力が得られるようにする制御である。この制御により、前述の非効率作動時と同様に電子部品の発熱量を増加させることができる。制御装置120は、さらにこの発熱増大作動と、前述の非効率作動とを組み合わせるように制御することにより、電子部品の発熱量をさらに増加することができ、暖気能力の向上が図れる。
次に、熱マネージメントシステムが実行する暖機要求時の作動について図7を参照して説明する。図7は、熱マネージメントシステムにおける暖機要求時の制御の流れを示すフローチャートである。図7に示す制御は、制御装置120によって実行される。
まず、制御装置120に電源が投入されると、制御装置120は、車両駆動用機器および空調用機器の少なくとも一方から暖機の要求があるか否かを判断する(ステップ10)。車両駆動用機器は、車両を走行させるときに使用される機器であり、例えば、エンジン11、モータ102、電池スタック101である。空調用機器は、車室内を空調するときに使用される機器であり、例えば、空調用冷凍サイクル50を構成する各部品、ヒータコア13である。暖機の要求がある場合とは、車両駆動用機器や空調用機器が低温状態であって、その機能を十分に発揮できる温度になっていない状態であるときである。このような状態であるときには、この状態を検出した検出手段から制御装置120に暖機要求の信号が送信されたり、当該検出手段から送られた機器の状態を示す信号に基づいて、制御装置120が暖機要求の可否を判断したりする。
以下に、例えば電池スタック101における暖機要求を例に挙げて各ステップの処理を説明する。まず各電池モジュールの温度に関する情報が制御装置120に読み込まれる。そして、電池温度Tdを検出する。次に、検出された電池温度Tdが所定温度T1未満であるか否かを判定する。電池温度Tdが所定温度T1未満でないと判定されると、暖機の要求はないと判断し、ステップ40に飛び、電池モジュールが効率的な作動ができる所定の温度範囲(適切な温度範囲)となるように温度制御を行う運転(通常の温度制御)を実施するために、通路調節装置14,25を制御して冷却水流れの経路を制御し、ポンプ12,22の出力を制御して冷却水の流量を制御し、送風部材130の作動を制御する。この通常の温度制御の実施後は、再びステップ10に戻り、以降の各ステップの処理を継続する。ステップ40では、例えば電池冷却の制御を実施する。電池冷却の制御では、送風部材130により電池スタック101に対して送風することにより、各電池モジュールの温度を所定の温度範囲に制御して効率的な運転を実施できる環境にする。
一方、ステップ10で電池温度Tdが所定温度T1未満であると判定されると、暖機の要求があると判断し、電子部品の出力電力を調整するパワー素子111(インバータ21に含まれるスイッチング電源装置)について前述の発熱増大作動させる処理を実行する(ステップ20)。具体的には、通常作動時の入力制御信号よりも、駆動周波数を増加したり、デューティ比を増加したり、スイッチングの立ち上げ時間等を増加したりする入力制御信号をパワー素子111に印加する。このように周波数の可変、デューティ比の可変、スイッチングの立ち上げ時間等の可変などによる入力信号処理により、電流値および電圧値が増減する過渡状態の回数や過渡状態の時間が通常作動時よりも多くなる。これにより、素子の発熱回数や平均発熱量が増加して通常作動時に比べて外部への放熱量が増加し、インバータ21の発熱量が増加する。
さらにステップ20では、第2冷却水回路20においてインバータ21を流出した冷却水がバイパス通路29を流れるように(図1の破線矢印)通路調節装置25を制御し、第1冷却水回路10においてヒータコア13を流出した冷却水がバイパス通路18を流れるように(図1の破線矢印)通路調節装置14を制御する。さらに、バイパス通路18を流れて第2冷却水回路20に戻ってきた冷却水がバイパス通路26を流れるように(図1の実線矢印)サーモスタット23を制御する。この処理により、インバータ21から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動して、バイパス通路29を通ってヒータコア13で外部の空気に放熱され、送風部材130によって温風として電池スタック101に供給される。したがって、各電池の温度が昇温するようになり、電池の暖機が行われる。
このステップ20の発熱増大作動は、ステップ30で電池温度Tdが所定温度T1未満でないと判定されるまで、すなわち、暖機の要求がないと判定されるまで継続される。電池温度Tdが所定温度T1未満でないと判定すると、暖機が必要でなくなり暖機運転を終了し、前述のステップ40に移行する。
次に、電池スタック101以外の他の機器に対して暖機要求があったときの、熱マネージメントシステムの各部の作動および発生させた熱の流れについて図1を参照して説明する。
エンジン11に対する暖機の要求がある場合には、制御装置120は、インバータ21内部のパワー素子111について前述の発熱増大作動させる処理を実行する。さらに以下の処理を実行する。第2冷却水回路20においてはインバータ21を流出した冷却水がバイパス通路27を流れるように(図1の破線矢印)通路調節装置25を制御し、第1冷却水回路10においてはヒータコア13を流出した冷却水がバイパス通路18を流れるように(図1の破線矢印)通路調節装置14を制御する。さらに、バイパス通路18を流れて第2冷却水回路20に戻ってきた冷却水がバイパス通路26を流れるように(図1の実線矢印)サーモスタット23を制御する。この処理により、インバータ21から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路27を通ってエンジン11で放熱される。そして、冷却水は、ヒータコア13、バイパス通路18、バイパス通路26を順に流れて、インバータ21に戻り、この一連の経路を循環し続け、冷却水によって運ばれた熱はエンジン11に継続的に供給される。このようにして、エンジン11の温度が昇温するようになり、エンジン11の暖機が行われる。
走行用のモータ102に対する暖機の要求がある場合には、制御装置120は、インバータ21内部のパワー素子111について前述の発熱増大作動させる処理を実行する。さらに以下の処理を実行する。第2冷却水回路20においてはインバータ21を流出した冷却水が冷却水通路28を流れるように(図1の破線矢印)通路調節装置25を制御し、モータ102を流出した冷却水がバイパス通路26を流れるように(図1の実線矢印)サーモスタット23を制御する。この処理により、インバータ21から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動して冷却水通路28を通ってモータ102で放熱される。そして、冷却水は、バイパス通路26を流れてインバータ21に戻り、インバータ21とモータ102の間の経路を循環し続け、冷却水によって運ばれた熱はモータ102に継続的に供給される。このようにして、モータ102の温度が昇温するようになり、モータ102の暖機が行われる。
車室内への暖房能力が不足しているときなどのヒータコア13に対する暖機の要求がある場合には、制御装置120は、インバータ21内部のパワー素子111について前述の発熱増大作動させる処理を実行する。さらに以下の処理を実行する。第2冷却水回路20においてはインバータ21を流出した冷却水がバイパス通路29を流れるように(図1の破線矢印)通路調節装置25を制御し、第1冷却水回路10においてはヒータコア13を流出した冷却水がバイパス通路18を流れるように(図1の破線矢印)通路調節装置14を制御する。さらに、バイパス通路18を流れて第2冷却水回路20に戻ってきた冷却水がバイパス通路26を流れるように(図1の実線矢印)サーモスタット23を制御する。この処理により、インバータ21から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路29を通ってヒータコア13で車室内に送風される空気に放熱される。そして、冷却水は、バイパス通路18、バイパス通路26を順に流れて、インバータ21に戻り、この一連の経路を循環し続け、冷却水によって運ばれた熱はヒータコア13に継続的に供給される。このようにしてヒータコア13からの放熱量が増加するようになり、暖房能力の向上が行われる。
本実施形態の熱マネージメントシステムがもたらす作用効果について述べる。熱マネージメントシステムは、パワー素子111によって出力が調整される電子部品(インバータ21、昇圧コンバータ109、DC/DCコンバータ110)と、パワー素子111の動作を制御する制御装置120と、を備える。制御装置120は、車両を駆動するために動作する車両駆動用機器および車室内の空気調和するために動作する空調用機器の少なくとも一方からの暖機要求を受けると、発熱増大作動でパワー素子111を動作させることにより発熱させ、暖機要求のある機器に対して当該発生した熱を供給する。
この構成によれば、パワー素子111(スイッチング電源装置)を、通常の動作状態に比べて発熱量が増加する発熱増大作動で動作させることにより、電子部品は運転効率が低下して発熱するようになる。このように意図的な発熱増大作動により発生させた熱を、暖機を必要としている車両駆動用機器や空調用機器に与えることにより、車両の走行等に使用される既設の電子部品を加熱装置として有効活用できる。したがって、暖機専用の機器を必要としないで暖機を実施でき、車両内で熱利用のサイクルが形成できる熱マネージメントシステムが得られる。また、車両走行のために必要とされる電子部品を通常の作動とは異なる発熱増大作動させることによって、敢えて発熱させるため、コスト面に優れたシステムが得られ、また、車両におけるアイドルアップ要求の回数が低減するため、燃費性能の向上が図れる。
また、制御装置120は上記の発熱増大作動として、電流値および電圧値が増減する過渡状態の回数または過渡状態の時間を前述の通常の動作状態に比べて多くする非効率作動を実施する。この制御によれば、パワー素子111(スイッチング電源装置)を、当該過渡状態の回数または当該過渡状態の時間を通常の動作状態に比べて多くなるように作動させることにより、電子部品はスイッチング損失、導通損失等が通常状態よりも増大して発熱するようになる。したがって、既設の電子部品の作動をこのように制御することにより、熱マネージメントシステムによる暖機の効果が確実に大きくなり、暖機を促進できる。なお、スイッチング損失は内蔵するトランジスタがオンからオフへ、あるいはオフからオンへ遷移したときに発生する損失であり、導通損失は当該トランジスタが完全にターンオンした状態の損失のことである。
また、制御装置120は、パワー素子111(スイッチング電源装置)に、駆動周波数およびデューティ比の少なくとも一方を通常の動作状態に比べて増加させる制御信号を入力することによって、非効率作動(発熱増大作動の一例)を実施する。
この制御によれば、電子部品はスイッチング損失、導通損失等が通常状態よりも増大するようになり、発熱するようになる。したがって、既設の電子部品の作動をこのように制御することにより、熱マネージメントシステムによる暖機の効果が確実に大きくなり、暖機を促進できる。
また、制御装置120は、上記の発熱増大作動として、電流値および電圧値の少なくとも一方を通常の動作状態に比べて大きくする作動を実施する。この制御によれば、パワー素子111(スイッチング電源装置)を、電流値および電圧値の少なくとも一方を通常の動作状態に比べて大きくなるように作動させることにより、電子部品はスイッチング損失、導通損失等が通常状態よりも増大して発熱するようになる。したがって、既設の電子部品をこのような動作状態に意図的に制御することにより、熱マネージメントシステムによる暖機の効果が確実に大きくなり、暖機を促進できる。
また、発熱増大作動によって通常時よりも大きく発熱させる電子部品は、インバータ21、昇圧コンバータ109およびDC/DCコンバータ110の少なくとも一つである。これによれば、既設のインバータ、昇圧コンバータ、DC/DCコンバータを暖機用の熱供給部品として有効活用できる。したがって、暖機専用の新たなシステムを要することなく、熱供給部品の設置スペースやコスト面にも優れた熱マネージメントシステムが得られる。また、これらの電子部品のうち複数の部品を組み合わせて発熱増大作動させるようにすれば、暖機用の熱量を必要に応じて大きくでき、また効率的な熱利用を図る暖機システムを提供できる。
また、暖機要求時に発熱増大作動により熱の供給を受ける車両駆動用機器は、車両走行のための動力発生源であるモータ102に対して走行用の電力を供給する電池スタック101である。この構成によれば、特に電池の低温時における内部抵抗の増大を低減することができるので、放電時の電流や電圧の不足を解消し、充電時の過電圧の印加を抑え電池の損傷を抑制することができる。
また、暖機要求時に発熱増大作動により熱の供給を受ける車両駆動用機器は、車両のエンジン11である。この構成によれば、スイッチング電源装置の発熱増大作動による発熱をエンジン11に供給するシステムを構築されるので、エンジン11に対して低温時のフリクションを低減することができる。したがって、燃費低減や駆動性能向上が図れる。
また、暖機要求時に発熱増大作動により熱の供給を受ける車両駆動用機器は、車両走行のための動力発生源であるモータ102である。この構成によれば、スイッチング電源装置の発熱増大作動による発熱を車両走行用のモータに供給するシステムが構築されるので、モータが所望の性能を発揮できる状態を確保するための熱源供給が提供できる。これにより、ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車等の動力性能、低燃費および走行性の向上が低コストで得られる。
また、暖機要求時に発熱増大作動により熱の供給を受ける空調用機器は、車室内に送風される空気を加熱するヒータコア13である。この構成によれば、スイッチング電源装置の発熱増大作動による発熱をヒータコア13に供給するシステムが構築されるので、暖房時の熱源不足を補充する熱源供給を実施できる。これにより、空調性能および空調環境の快適性の向上が図れる制御を実施できる。また、空調への車両内の熱利用を低コストで実現できる。
また、熱マネージメントシステムは、発熱増大作動による発熱を用いた暖機が可能な機器として、電池スタック101、モータ102、エンジン11、およびヒータコア13を備えている。この構成により、車両走行性向上、低燃費が図れる拡張性に富んだ車両内の熱利用を実現できる。また、本熱マネージメントシステムは、設置搭載性、部品低減、コスト面等において優れている。
また、発熱増大作動により発熱する電子部品(インバータ21)と、暖機要求があるモータ102との両方は、冷却水が循環する同一の回路の途中に冷却水と熱交換するように設けられている。発熱増大作動によって発生した熱は、冷却水を熱伝達媒体として暖機要求があったモータ102に供給される。この構成によれば、同一の回路中にモータ102と電子部品とを配し冷却水を介した熱供給の経路が構築される。これにより、一系統の回路で実施できる簡単な構成により、モータ102の暖機を実現できる熱マネージメントが得られる。
また、発熱増大作動により発熱する電子部品(インバータ21)および暖機要求がある機器(エンジン11、ヒータコア13)のそれぞれは、冷却水が循環する別々の回路の途中に冷却水と熱交換するように配置されている。制御装置120は、電子部品(インバータ21)が配置される回路を暖機要求のあった機器が配置される回路に接続させるように通路調節装置25を制御し、発熱増大作動によって発生した熱を、冷却水を熱伝達媒体として暖機要求がある機器に供給する。この構成によれば、別々の回路に配された暖機要求の機器と電子部品を、暖機要求時に冷却水の流路を介して接続し、冷却水を介した熱の輸送によって当該機器への熱源の供給経路が構築される。これにより、複数の系統の回路を組み合わせた暖機のシステムの実現により、拡張性に富んだ熱マネージメントが得られる。
また、制御装置120は、電池に対する暖機の要求を受けると、車室内に送風される空気を加熱するヒータコア13と電子部品(インバータ21)とを、冷却水を介して連通するように流路を接続させる制御を実施し、発熱増大作動によって発生した熱を、ヒータコア13によって加熱された空気を熱伝達媒体として電池スタック101に供給する。
この構成によれば、冷却水を介した熱の輸送と、空気を介した熱の輸送とによって電池に対する二つの熱源の供給経路が構築されるため、電池に対する熱源供給量を増大させることができる。
(第2実施形態)
第2実施形態では、第1実施形態の熱マネージメントシステムの他の形態について図8を用いて説明する。図8は第2実施形態に係る熱マネージメントシステムを模式的に示す構成図である。図8において前述の第1実施形態で説明した図面中と同一符号を付した構成部品は、同様の構成部品であり、同様の作動をし、同様の作用効果を奏するものである。
第2実施形態では、第1実施形態の熱マネージメントシステムの他の形態について図8を用いて説明する。図8は第2実施形態に係る熱マネージメントシステムを模式的に示す構成図である。図8において前述の第1実施形態で説明した図面中と同一符号を付した構成部品は、同様の構成部品であり、同様の作動をし、同様の作用効果を奏するものである。
図8に示すように、本実施形態の熱マネージメントシステムは、第1実施形態の熱マネージメントシステムが電池スタック101を送風空気を介して暖機する構成(空気を介した加温方式)であることに対して、電池スタック101を冷却水によって直接暖機する構成(水を介した加温方式)であることが相違している。本実施形態の熱マネージメントシステムは、この相違する構成により、電池スタック101を第2冷却水回路20中に備え、第2冷却水回路20を流れる冷却水は電池スタック101と熱交換されるようになる。
また、第2冷却水回路20には、バイパス通路27、冷却水通路28およびバイパス通路29の他に、インバータ21を流出した冷却水がモータ102に流入しないでラジエータ24側に流れるように接続されるバイパス通路30が分岐している。第2冷却水回路20には通路調節装置25Aが設けられる。通路調節装置25Aは、インバータ21から、モータ102へ流れる冷却水量と、ヒータコア13に流入する冷却水量と、エンジン11に流入する冷却水量と、電池スタック101側(あるいはラジエータ24側)に流れる冷却水量と、の流量比率が0%〜100%の範囲で調節することができる。換言すれば、通路調節装置25Aは、冷却水が流下する通路をモータ102側、ヒータコア13側、エンジン11側、電池スタック101側のいずれかに切り替えることもできる。通路調節装置25Aは、流量調整バルブ、流路切り替えバルブ等で構成されている。
次に、各機器に対して暖機要求があったときの熱マネージメントシステムの各部の作動および発生させた熱の流れについて図8を参照して説明する。
電池スタック101に対する暖機の要求がある場合には、制御装置120は、インバータ21内部のパワー素子111について前述の発熱増大作動させる処理を実行する。さらに以下の処理を実行する。第2冷却水回路20においてはインバータ21を流出した冷却水がバイパス通路30を流れるように(図8の破線矢印)通路調節装置25Aを制御し、モータ102等を流れずバイパス通路30を流れてきた冷却水がバイパス通路26を流れるように(図8の実線矢印)サーモスタット23を制御する。この処理により、インバータ21から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路30、バイパス通路26を通って電池スタック101で放熱される。そして、冷却水は、モータ102、ラジエータ24等の他の機器で放熱されることなくインバータ21に戻り、インバータ21と電池スタック101の間の経路を循環し続け、冷却水によって運ばれた熱は電池スタック101に継続的に供給される。このようにして、電池スタック101の温度が昇温するようになり、電池スタック101の暖機が行われる。
エンジン11に対する暖機の要求がある場合には、制御装置120は、インバータ21内部のパワー素子111について前述の発熱増大作動させる処理を実行する。さらに以下の処理を実行する。第2冷却水回路20においてはインバータ21を流出した冷却水がバイパス通路27を流れるように(図8の破線矢印)通路調節装置25Aを制御し、第1冷却水回路10においてはヒータコア13を流出した冷却水がバイパス通路18を流れるように(図8の破線矢印)通路調節装置14を制御する。さらに、バイパス通路18を流れて第2冷却水回路20に戻ってきた冷却水がバイパス通路26を流れるように(図8の実線矢印)サーモスタット23を制御する。この処理により、インバータ21から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路27を通ってエンジン11で放熱される。そして、冷却水は、ヒータコア13、バイパス通路18、バイパス通路26を順に流れて、インバータ21に戻り、この一連の経路を循環し続け、冷却水によって運ばれた熱はエンジン11に継続的に供給される。このようにして、エンジン11の温度が昇温するようになり、エンジン11の暖機が行われる。
走行用のモータ102に対する暖機の要求がある場合には、制御装置120は、インバータ21内部のパワー素子111について前述の発熱増大作動させる処理を実行する。さらに以下の処理を実行する。第2冷却水回路20においてはインバータ21を流出した冷却水が冷却水通路28を流れるように(図8の破線矢印)通路調節装置25Aを制御し、モータ102を流出した冷却水がバイパス通路26を流れるように(図8の実線矢印)サーモスタット23を制御する。この処理により、インバータ21から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動して冷却水通路28を通ってモータ102で放熱される。そして、冷却水は、バイパス通路26を流れてインバータ21に戻り、インバータ21とモータ102の間の経路を循環し続け、冷却水によって運ばれた熱はモータ102に継続的に供給される。このようにして、モータ102の温度が昇温するようになり、モータ102の暖機が行われる。
車室内への暖房能力が不足しているときなどのヒータコア13に対する暖機の要求がある場合には、制御装置120は、インバータ21内部のパワー素子111について前述の発熱増大作動させる処理を実行する。さらに以下の処理を実行する。第2冷却水回路20においてはインバータ21を流出した冷却水がバイパス通路29を流れるように(図8の破線矢印)通路調節装置25Aを制御し、第1冷却水回路10においてはヒータコア13を流出した冷却水がバイパス通路18を流れるように(図8の破線矢印)通路調節装置14を制御する。さらに、バイパス通路18を流れて第2冷却水回路20に戻ってきた冷却水がバイパス通路26を流れるように(図8の実線矢印)サーモスタット23を制御する。この処理により、インバータ21から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路29を通ってヒータコア13で車室内に送風される空気に放熱される。そして、冷却水は、バイパス通路18、バイパス通路26を順に流れて、インバータ21に戻り、この一連の経路を循環し続け、冷却水によって運ばれた熱はヒータコア13に継続的に供給される。このようにして、ヒータコア13からの放熱量が増加するようになり、暖房能力の向上が行われる。
本実施形態の熱マネージメントシステムがもたらす作用効果について述べる。熱マネージメントシステムは、発熱増大作動により発生させた熱を、流体を介した輸送によって電池スタック101、モータ102、エンジン11、およびヒータコア13に供給する。この構成により、車両走行性の向上、低燃費が図れる拡張性に富んだ車両内の熱利用を実現できる。また、本熱マネージメントシステムは、設置搭載性、部品低減、コスト面等において優れている。
また、熱マネージメントシステムは、発熱増大作動により発熱する電子部品(インバータ21)と、暖機要求がある機器(モータ102および電池スタック101)との両方を、冷却水が循環する同一の回路の途中に冷却水と熱交換するように備えている。発熱増大作動によって発生した熱は、冷却水を熱伝達媒体として暖機要求があった機器に供給される。この構成によれば、同一の回路中にモータ102および電池スタック101と電子部品とを配し冷却水を介した熱供給の経路が構築される。これにより、一系統の回路で実施できる簡単な構成によって、モータ102や電池スタック101の暖機を実現できる熱マネージメントが得られる。
(第3実施形態)
第3実施形態では、第1実施形態や第2実施形態の熱マネージメントシステムの他の形態について図9を用いて説明する。図9は第3実施形態に係る熱マネージメントシステムを模式的に示す構成図である。図9において前述の第1実施形態および第2実施形態で説明した図面中と同一符号を付した構成部品は、同様の構成部品であり、同様の作動をし、同様の作用効果を奏するものである。
第3実施形態では、第1実施形態や第2実施形態の熱マネージメントシステムの他の形態について図9を用いて説明する。図9は第3実施形態に係る熱マネージメントシステムを模式的に示す構成図である。図9において前述の第1実施形態および第2実施形態で説明した図面中と同一符号を付した構成部品は、同様の構成部品であり、同様の作動をし、同様の作用効果を奏するものである。
図9に示すように、本実施形態の熱マネージメントシステムは、第2実施形態の熱マネージメントシステムに対して、第2冷却水回路20の一部に、車室内空調装置に用いられる空調用冷凍サイクル50の構成部品である蒸発器54において冷媒が流れる冷媒通路に隣接させた冷却水通路を追加したものである。本実施形態の熱マネージメントシステムは、この相違する構成により、蒸発器54を流れる冷媒と第2冷却水回路20を流れる冷却水との間で熱交換が行われるようになる。本実施形態の空調用冷凍サイクル50は、少なくとも圧縮機51、凝縮器52、減圧装置53および蒸発器54を備え、これらを順に配管等により接続して構成されるサイクルである。
また、第2冷却水回路20に設けられる通路調節装置25Aは、インバータ21から、モータ102へ流れる冷却水量と、ヒータコア13に流入する冷却水量と、エンジン11に流入する冷却水量と、空調用冷凍サイクル50側(あるいはラジエータ24側)に流れる冷却水量と、の流量比率が0%〜100%の範囲で調節することができる。換言すれば、通路調節装置25Aは、冷却水が流下する通路をモータ102側、ヒータコア13側、エンジン11側、空調用冷凍サイクル50側のいずれかに切り替えることもできる。
また、図9には図示していないが、空調用冷凍サイクル50の蒸発器54は、第1実施形態および第2実施形態と同様に、車両用空調装置の空調ユニットケース(図示せず)の内部に収納されていてもよい。この構成により、送風機55による送風によって蒸発器54を通過した空気は、ヒータコア13にも通過可能となる。
次に、各機器に対して暖機要求があったときの熱マネージメントシステムの各部の作動および発生させた熱の流れについて図9を参照して説明する。
電池スタック101に対する暖機の要求がある場合には、制御装置120は、インバータ21内部のパワー素子111について前述の発熱増大作動させる処理を実行する。さらに以下の処理を実行する。第2冷却水回路20においてはインバータ21を流出した冷却水がバイパス通路30を流れるように(図9の破線矢印)通路調節装置25Aを制御し、モータ102等を流れずバイパス通路30を流れてきた冷却水がバイパス通路26を流れるように(図9の実線矢印)サーモスタット23を制御する。この処理により、インバータ21から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路30、バイパス通路26を通って電池スタック101で放熱される。そして、冷却水は、モータ102、ラジエータ24等の他の機器で放熱されることなくインバータ21に戻り、インバータ21と電池スタック101の間の経路を循環し続けて、冷却水によって運ばれた熱は電池スタック101に継続的に供給される。このようにして、電池スタック101の温度が昇温するようになり、電池スタック101の暖機が行われる。
空調用冷凍サイクル50に対する暖機の要求がある場合には、制御装置120は、インバータ21内部のパワー素子111について前述の発熱増大作動させる処理を実行する。さらに制御装置120は、第2冷却水回路20の通路調節装置25Aおよびサーモスタット23について、前述の電池スタック101の暖機時と同様の制御を行う。なお、空調用冷凍サイクル50の暖機時には、空調用冷凍サイクル50内の冷媒は循環されている。このような処理により、インバータ21から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路30、バイパス通路26を通って蒸発器54で冷媒に対して放熱される。蒸発器54において冷媒が加熱されることにより、冷凍サイクルの低圧側(減圧装置53の出口から圧縮機51の吸入口に至る冷媒通路に含まれる部位)における熱の放冷が促進されるようになり、車室内の暖房に寄与することができる。そして、冷却水は、モータ102、ラジエータ24等の他の機器で放熱されることなくインバータ21に戻り、インバータ21と電池スタック101の間の経路を循環し続けて、冷却水によって運ばれた熱は空調用冷凍サイクル50に継続的に供給される。このようにして、空調用冷凍サイクル50の冷媒が昇温するようになり、空調用冷凍サイクル50の暖機が行われる。
また、図9の蒸発器54を凝縮器52に置き換えた場合には、インバータ21から意図的に発生させた熱は、冷凍サイクルの高圧側(圧縮機51の吐出口から減圧装置53の入口に至る冷媒通路に含まれる部位)に供給されるようになる。この場合には、凝縮器52において冷媒が加熱されることにより、冷凍サイクルの高圧側における熱の放冷が促進されるようになり、車室内の暖房に寄与することができる。
また、前述の発熱増大作動を行わず、第2冷却水回路20の冷却水をラジエータ24で放熱させながら第2冷却水回路20で循環させる制御を行った場合には、冷却水と空調用冷凍サイクル50の冷媒とが熱交換することにより、空調用冷凍サイクル50の冷媒を冷却でき、冷媒の冷却を要する場合に支援し、冷却を促進することができる。
エンジン11に対する暖機の要求がある場合には、制御装置120は、第2実施形態における説明と同様に作動を実行し、同様の作用効果が得られる。
走行用のモータ102に対する暖機の要求がある場合には、制御装置120は、第2実施形態における説明と同様に作動を実行し、同様の作用効果が得られる。
車室内への暖房能力が不足しているときなどのヒータコア13に対する暖機の要求がある場合には、制御装置120は、第2実施形態における説明と同様に作動を実行し、同様の作用効果が得られる。
本実施形態の熱マネージメントシステムがもたらす作用効果について述べる。熱マネージメントシステムは、暖機可能な空調用機器として、車室内の空気調和するために動作する空調用冷凍サイクル50を採用する。制御装置120は、空調用冷凍サイクル50に対する暖機の要求を受けると、上記発熱増大作動でスイッチング電源装置を動作させることにより発熱させ、空調用冷凍サイクル50に対して発生した熱を供給する。
この構成によれば、スイッチング電源装置の発熱増大作動による発熱を空調用冷凍サイクル50に供給するシステムを構築されるため、空調用冷凍サイクル50の冷媒に対して冷凍サイクル性能を向上させる熱源供給を実施することが可能になる。これにより、空調性能、低燃費および空調環境の快適性の向上が図れる制御を実施できる。また、空調への車両内の熱利用を低コストで実現できる。
また、熱マネージメントシステムは、暖機可能な機器として、空調用冷凍サイクル50、電池スタック101、モータ102、エンジン11、およびヒータコア13を備えている。この構成により、車両走行性向上、空調環境向上が図れる拡張性に富んだ車両内の熱利用を実現できる。また、本熱マネージメントシステムは、設置搭載性、部品低減、コスト面等において優れている。
また、熱マネージメントシステムは、発熱増大作動により発熱する電子部品(インバータ21)と、暖機要求がある機器(モータ102、電池スタック101および空調用冷凍サイクル50(蒸発器54や凝縮器52))との両方を、冷却水が循環する同一の回路の途中に冷却水と熱交換するように備えている。発熱増大作動によって発生した熱は、冷却水を熱伝達媒体として暖機要求があった機器に供給される。この構成によれば、同一の回路中にモータ102、電池スタック101および空調用冷凍サイクル50と電子部品とを配し冷却水を介した熱供給の経路が構築される。これにより、流体が循環する一系統の回路という簡単な構成によって、モータ102、電池スタック101、空調用冷凍サイクル50等の暖機を実現できる熱マネージメントが得られる。
(第4実施形態)
第4実施形態では、第1実施形態の熱マネージメントシステムの他の形態について図10を用いて説明する。図10は第4実施形態に係る熱マネージメントシステムを模式的に示す構成図である。図10において前述の第1実施形態で説明した図面中と同一符号を付した構成部品は、同様の構成部品であり、同様の作動をし、同様の作用効果を奏するものである。
第4実施形態では、第1実施形態の熱マネージメントシステムの他の形態について図10を用いて説明する。図10は第4実施形態に係る熱マネージメントシステムを模式的に示す構成図である。図10において前述の第1実施形態で説明した図面中と同一符号を付した構成部品は、同様の構成部品であり、同様の作動をし、同様の作用効果を奏するものである。
図10に示すように、本実施形態の熱マネージメントシステムは、第1実施形態の熱マネージメントシステムに対して、電池スタック101に、隣接配置または一体に配置したDC/DCコンバータ110を前述の発熱増大作動により発熱させ、この熱を電池スタック101の暖機に活用する特徴点を追加したものである。
このような特徴点を有することにより、暖機要求があったときの熱マネージメントシステムの各部の作動および発生させた熱の流れについて図10を参照して説明する。
電池スタック101に対する暖機の要求がある場合には、制御装置120は、DC/DCコンバータ110のパワー素子について前述の発熱増大作動させる処理を実行する。さらに、制御装置120は、送風部材130による送風の向きをDC/DCコンバータ110から電池スタック101に向かって風が流れるように、送風部材130を制御する。具体的には制御装置120は、送風部材130のファンの回転数および回転方向を制御することにより行う。この処理により、DC/DCコンバータ110から意図的に発生させた熱は、空気を介して電池スタック101に放熱され、電池スタック101の温度が昇温するようになり、電池スタック101の暖機が行われる。
また、電池スタック101の暖機を行うときに、DC/DCコンバータ110のパワー素子を発熱増大作動させる制御に加え、インバータ21内部のパワー素子111について前述の発熱増大作動させる処理を実行してもよい。そして、制御装置120は、第2冷却水回路20においてはインバータ21を流出した冷却水がバイパス通路29を流れるように(図10の破線矢印)通路調節装置25を制御し、第1冷却水回路10においてはヒータコア13を流出した冷却水がバイパス通路18を流れるように(図10の破線矢印)通路調節装置14を制御する。さらに、バイパス通路18を流れて第2冷却水回路20に戻ってきた冷却水がバイパス通路26を流れるように(図10の実線矢印)サーモスタット23を制御する。
以上の処理により、インバータ21から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路29を通ってヒータコア13で外部の空気に放熱され、送風部材130によって温風として電池スタック101に供給される。したがって、電池近傍のDC/DCコンバータ110のパワー素子と、インバータ21内部のパワー素子111との両方から意図的に発生させた熱によって、各電池の温度が昇温するようになり、電池の暖機が促進される。
エンジン11に対する暖機の要求がある場合には、制御装置120は、第1実施形態における説明と同様の作動を実行し、同様の作用効果が得られる。
走行用のモータ102に対する暖機の要求がある場合には、制御装置120は、第1実施形態における説明と同様の作動を実行し、同様の作用効果が得られる。
車室内への暖房能力が不足しているときなどのヒータコア13に対する暖機の要求がある場合には、制御装置120は、第1実施形態における説明と同様の作動を実行し、同様の作用効果が得られる。
本実施形態の熱マネージメントシステムは、送風部材130による送風方向を第1の方向(電池を冷却する送風方向)と、第2の方向(電池を加温する送風方向)とに変更可能とすることによって、空気を介して電池スタック101を温度調節する構成を備える。この構成によれば、電池近傍のDC/DCコンバータ110のパワー素子を発熱増大作動および通常の作動にすることと合わせて、電池スタック101を冷却および加温することができる。したがって、暖機専用の機器を必要としないで電池の暖機および電池の冷却が行えるため、コスト面および低燃費面の向上が図れる。
さらに、本実施形態の熱マネージメントシステムは、電池に対する暖機の要求を受けると、インバータ21から発生する熱を冷却水(流体)を介してヒータコア13に供給するように、第1冷却水回路10と第2冷却水回路20とを接続する。さらに、インバータ21のパワー素子を発熱増大作動させることによって発生した熱を、ヒータコア13によって加熱された空気を熱伝達媒体として、電池スタック101に供給する。
この構成によれば、DC/DCコンバータ110のパワー素子とインバータ21内部のパワー素子111との両方から発熱増大作動により発生させた熱を活用して、電池の暖機を実施することができる。これにより、暖機効果の向上による暖機の促進と、車両部品のエネルギー活用がさらに図れる。
(第5実施形態)
第5実施形態では、第1実施形態の熱マネージメントシステムの他の形態について図11を用いて説明する。図11は第5実施形態に係る熱マネージメントシステムを模式的に示す構成図である。図11において前述の第1実施形態で説明した図面中と同一符号を付した構成部品は、同様の構成部品であり、同様の作動をし、同様の作用効果を奏するものである。
第5実施形態では、第1実施形態の熱マネージメントシステムの他の形態について図11を用いて説明する。図11は第5実施形態に係る熱マネージメントシステムを模式的に示す構成図である。図11において前述の第1実施形態で説明した図面中と同一符号を付した構成部品は、同様の構成部品であり、同様の作動をし、同様の作用効果を奏するものである。
図11に示すように、本実施形態の熱マネージメントシステムは、第1実施形態の熱マネージメントシステムに対して、第2冷却水回路20を廃止してインバータ21およびモータ102をエンジン冷却水回路10Aに設けた点に特徴を有する。つまり、本熱マネージメントシステムは、エンジン11を冷却する冷却水が循環する第1冷却水回路10による1系統の回路を利用したり、送風部材130による送風を利用したりすることによって暖機を必要とする各機器を暖機するシステムである。なお、本システムにおいてインバータ21を構成する部品は、エンジン冷却水が循環するときの使用温度に耐え得る耐熱温度を有している。
本熱マネージメントシステムは、このような特徴点を有することにより、モータ102とエンジン11の互いの内部を連通させる連通路19と、エンジン冷却水回路10Aに設けられた通路調節装置31と、インバータ21を流出した冷却水がエンジン11に流入しないでヒータコア13に流入するように接続されるバイパス通路32と、を備えている。通路調節装置31は、エンジン11やモータ102へ流れる冷却水量と、ヒータコア13に流入する冷却水量と、の流量比率が0%〜100%の範囲で調節するようになっている。換言すれば、通路調節装置31は、冷却水が流下する通路をエンジン11側の通路33またはヒータコア13側のバイパス通路32に切り替えることもできる。通路調節装置31は、流量調整バルブ、流路切り替えバルブ等で構成されている。
暖機要求があったときの熱マネージメントシステムの各部の作動および発生させた熱の流れについて図11を参照して説明する。
電池スタック101に対する暖機の要求がある場合には、制御装置120は、インバータ21内部のパワー素子111について前述の発熱増大作動させる処理を実行する。さらに制御装置120は、インバータ21を流出した冷却水がバイパス通路32を流れるように(図11の破線矢印)通路調節装置31を制御し、ヒータコア13を流れてきた冷却水がバイパス通路17を流れてインバータ21に戻ってくるように(図11の実線矢印)サーモスタット16を制御する。そして、制御装置120は、ヒータコア13を通過した空気が電池スタック101に送風されるように、送風部材130を制御する。具体的には制御装置120は、送風部材130のファンの回転数を制御することにより行う。以上の処理により、インバータ21から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路32を通ってヒータコア13で外部の空気に放熱され、送風部材130によって温風として電池スタック101に供給される。したがって、インバータ21内部のパワー素子111から意図的に発生させた熱の移動によって、各電池の温度が昇温するようになり、電池の暖機が行われる。
エンジン11に対する暖機の要求がある場合には、制御装置120は、インバータ21内部のパワー素子111について前述の発熱増大作動させる処理を実行する。さらに以下の処理を実行する。エンジン冷却水回路10Aにおいてインバータ21を流出した冷却水が通路33を流れるように(図11の破線矢印)通路調節装置31を制御し、ヒータコア13を流れてきた冷却水がバイパス通路17を流れてインバータ21に戻ってくるように(図11の実線矢印)サーモスタット16を制御する。この処理により、インバータ21から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動して通路33を経てエンジン11で放熱される。そして、冷却水は、ヒータコア13、バイパス通路17を順に流れて、インバータ21に戻り、この一連の経路を循環し続け、冷却水によって運ばれた熱はエンジン11に継続的に供給される。このようにして、エンジン11の温度が昇温するようになり、エンジン11の暖機が行われる。
走行用のモータ102に対する暖機の要求がある場合には、制御装置120は、前述のエンジン11に対する暖機の要求があったとき同様の制御を実施する。これにより、モータ102は連通路19によってエンジン11と連通しているため、冷却水がエンジン11を流れるとともにモータ102にも流れるようになる。このようにして冷却水によって運ばれた熱はモータ102に継続的に供給され、モータ102の温度が昇温するようになり、モータ102の暖機が行われる。
車室内への暖房能力が不足しているときなどのヒータコア13に対する暖機の要求がある場合には、制御装置120は、インバータ21内部のパワー素子111について前述の発熱増大作動させる処理を実行する。さらに制御装置120は、インバータ21を流出した冷却水がバイパス通路32を流れるように(図11の破線矢印)通路調節装置31を制御し、ヒータコア13を流れてきた冷却水がバイパス通路17を流れてインバータ21に戻ってくるように(図11の実線矢印)サーモスタット16を制御する。この処理により、インバータ21から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路29を通ってヒータコア13で車室内に送風される空気に放熱される。そして、冷却水は、バイパス通路17を通ってインバータ21に戻り、この一連の経路を循環し続け、冷却水によって運ばれた熱はヒータコア13に継続的に供給される。このようにして、ヒータコア13からの放熱量が増加するようになり、暖房能力の向上が行われる。
本実施形態の熱マネージメントシステムは、エンジン11を冷却するためのエンジン冷却水を介してインバータ21で発生させた熱を輸送して、暖機を要求している機器に供給する形態である。この構成によれば、暖機を要求している機器に対して熱を供給する経路を簡単化することができ、当該熱の供給経路を要する設置スペースの低減化が図れる。したがって、コスト面および車両のエネルギー活用面に優れた熱マネージメントシステムを提供できる。また、この構成によれば、エンジン冷却水を当該機器の暖機および冷却の両方に使用することができる。
また、熱マネージメントシステムは、発熱増大作動により発熱する電子部品(インバータ21)と、暖機要求がある機器(モータ102、エンジン11およびヒータコア13)との両方を、冷却水が循環する同一の回路の途中に冷却水と熱交換するように備えている。発熱増大作動によって発生した熱は、冷却水を熱伝達媒体として暖機要求があった機器に供給される。この構成によれば、同一の回路中にモータ102、エンジン11およびヒータコア13と電子部品とを配し冷却水を介した熱供給の経路が構築される。これにより、流体が循環する一系統の回路という簡単な構成によって、モータ102、エンジン11およびヒータコア13等の暖機を実現できる熱マネージメントが得られる。
(第6実施形態)
第6実施形態では、第5実施形態の熱マネージメントシステムの他の形態について図12を用いて説明する。図12は第6実施形態に係る熱マネージメントシステムを模式的に示す構成図である。図12において前述の上記各実施形態で説明した図面中と同一符号を付した構成部品は、同様の構成部品であり、同様の作動をし、同様の作用効果を奏するものである。
第6実施形態では、第5実施形態の熱マネージメントシステムの他の形態について図12を用いて説明する。図12は第6実施形態に係る熱マネージメントシステムを模式的に示す構成図である。図12において前述の上記各実施形態で説明した図面中と同一符号を付した構成部品は、同様の構成部品であり、同様の作動をし、同様の作用効果を奏するものである。
図12に示すように、本実施形態の熱マネージメントシステムは、第5実施形態の熱マネージメントシステムに対して、電池スタック101をエンジン冷却水回路10Bに備え、電池スタック101を冷却水を介して温度調節する点に特徴を有する。
本熱マネージメントシステムは、このような特徴点を有することにより、インバータ21を流出した冷却水がエンジン11に流入しないでラジエータ15側または電池スタック101側に流れるように接続されるバイパス通路34を備えている。通路調節装置31は、エンジン11やモータ102へ流れる冷却水量と、ヒータコア13に流入する冷却水量と、ラジエータ15または電池スタック101へ流れる冷却水量と、の流量比率が0%〜100%の範囲で調節するようになっている。換言すれば、通路調節装置31は、冷却水が流下する通路をエンジン11側の通路33、ヒータコア13側のバイパス通路32、ラジエータ15側または電池スタック101側のバイパス通路34のいずれかに切り替えることもできる。通路調節装置31は、流量調整バルブ、流路切り替えバルブ等で構成されている。
暖機要求があったときの熱マネージメントシステムの各部の作動および発生させた熱の流れについて図12を参照して説明する。
電池スタック101に対する暖機の要求がある場合には、制御装置120は、インバータ21内部のパワー素子111について前述の発熱増大作動させる処理を実行する。さらに以下の処理を実行する。エンジン冷却水回路10Bにおいてインバータ21を流出した冷却水がバイパス通路34を流れるように(図12の破線矢印)通路調節装置31を制御し、バイパス通路34を流れてきた冷却水がバイパス通路17を流れて電池スタック101に流入するように(図12の実線矢印)サーモスタット16を制御する。この処理により、インバータ21から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路34、バイパス通路17を順に流れ、ラジエータ15で放熱されずに電池スタック101で放熱される。そして、冷却水は、インバータ21に戻り、この一連の経路を循環し続け、冷却水によって運ばれた熱は電池スタック101に継続的に供給される。このようにして、電池スタック101の温度が昇温するようになり、電池スタック101の暖機が行われる。
エンジン11に対する暖機の要求がある場合には、制御装置120は、第5実施形態における説明と同様の作動を実行し、同様の作用効果が得られる。
走行用のモータ102に対する暖機の要求がある場合には、制御装置120は、第5実施形態における説明と同様の作動を実行し、同様の作用効果が得られる。
車室内への暖房能力が不足しているときなどのヒータコア13に対する暖機の要求がある場合には、制御装置120は、第1実施形態における説明と同様の作動を実行し、同様の作用効果が得られる。
本実施形態の熱マネージメントシステムは、エンジン11を冷却するためのエンジン冷却水を介してインバータ21で発生させた熱を輸送して、暖機を必要としているときの電池スタック101に供給する形態である。この構成によれば、電池に対して熱を供給する経路を、既存のエンジン冷却用の回路を活用することにより、簡単化することができ、当該熱の供給経路を要する設置スペースの低減化が図れる。したがって、コスト面および車両のエネルギー活用面に優れた熱マネージメントシステムを提供できる。また、この構成によれば、エンジン冷却水を電池の暖機および冷却の両方に使用することができる。
また、熱マネージメントシステムは、発熱増大作動により発熱する電子部品(インバータ21)と、暖機要求がある機器(モータ102、電池スタック101、エンジン11およびヒータコア13)との両方を、冷却水が循環する同一の回路の途中に冷却水と熱交換するように備えている。発熱増大作動によって発生した熱は、冷却水を熱伝達媒体として暖機要求があった機器に供給される。この構成によれば、同一の回路中にモータ102、電池スタック101、エンジン11およびヒータコア13と電子部品とを配し冷却水を介した熱供給の経路が構築される。これにより、流体が循環する一系統の回路という簡単な構成によって、モータ102、電池スタック101、エンジン11およびヒータコア13等の暖機を実現できる熱マネージメントが得られる。
(第7実施形態)
第7実施形態では、第6実施形態の熱マネージメントシステムの他の形態について図13を用いて説明する。図13は第7実施形態に係る熱マネージメントシステムを模式的に示す構成図である。図13において前述の上記各実施形態で説明した図面中と同一符号を付した構成部品は、同様の構成部品であり、同様の作動をし、同様の作用効果を奏するものである。
第7実施形態では、第6実施形態の熱マネージメントシステムの他の形態について図13を用いて説明する。図13は第7実施形態に係る熱マネージメントシステムを模式的に示す構成図である。図13において前述の上記各実施形態で説明した図面中と同一符号を付した構成部品は、同様の構成部品であり、同様の作動をし、同様の作用効果を奏するものである。
図13に示すように、本実施形態の熱マネージメントシステムは、第6実施形態の熱マネージメントシステムに対して、エンジン11が備えられていない回路に暖機を必要とする機器(電池スタック101、モータ102、ヒータコア13等)を備えた点に特徴を有する。本熱マネージメントシステムは、車両の駆動のために内燃機関を必要としない自動車、例えば電気自動車、燃料電池自動車に適用される。
本熱マネージメントシステムは、このような特徴点を有することにより、インバータ21を流出した冷却水がモータ102に流入しないでラジエータ15側または電池スタック101側に流れるように接続されるバイパス通路34と、インバータ21を流出した冷却水がモータ102に流入しないでヒータコア13に流れるように接続されるバイパス通路32と、を備えている。通路調節装置31は、モータ102へ流れる冷却水量と、ヒータコア13に流入する冷却水量と、ラジエータ15または電池スタック101へ流れる冷却水量と、の流量比率が0%〜100%の範囲で調節するようになっている。換言すれば、通路調節装置31は、冷却水が流下する通路をモータ102側の通路33、ヒータコア13側のバイパス通路32、ラジエータ15側または電池スタック101側のバイパス通路34のいずれかに切り替えることもできる。
暖機要求があったときの熱マネージメントシステムの各部の作動および発生させた熱の流れについて図13を参照して説明する。
電池スタック101に対する暖機の要求がある場合には、制御装置120は第6実施形態における説明と同様の作動を実行し、同様の作用効果が得られる。
モータ102に対する暖機の要求がある場合には、制御装置120は、インバータ21内部のパワー素子111について前述の発熱増大作動させる処理を実行する。さらに以下の処理を実行する。冷却水が流れる回路10Cにおいてインバータ21を流出した冷却水が通路33を流れるように(図13の実線矢印)通路調節装置31を制御し、モータ102およびヒータコア13を流れてきた冷却水がバイパス通路17を流れて電池スタック101に流入するように(図13の実線矢印)サーモスタット16を制御する。この処理により、インバータ21から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動して最初にモータ102で放熱される。そして、冷却水は、ラジエータ15を経ることなくインバータ21に戻り、この一連の経路を循環し続け、冷却水によって運ばれた熱はモータ102に継続的に供給される。このようにして、モータ102の温度が昇温するようになり、モータ102の暖機が行われる。
車室内への暖房能力が不足しているときなどのヒータコア13に対する暖機の要求がある場合には、制御装置120は第6実施形態における説明と同様の作動を実行し、同様の作用効果が得られる。
本実施形態の熱マネージメントシステムは、走行用の駆動源として内燃機関を備えていない車両(例えば、電気自動車、燃料電池自動車)に適用されるシステムであり、冷却水が循環する一つの回路に暖機を必要とする各機器(電池スタック101、モータ102、ヒータコア13等)を備える形態である。この構成によれば、走行用のモータ102を冷却するための回路を活用して、他の機器の暖機を可能とすることにより、熱マネージメントシステムを簡単化することができ、当該熱の供給経路を要する設置スペースの低減化が図れる。したがって、コスト面および車両のエネルギー活用面に優れた熱マネージメントシステムを提供できる。また、この構成によれば、モータ102を通過する流体を電池またはヒータコア13の暖機および冷却の両方に使用することができる。
(第8実施形態)
第8実施形態では、本発明に係る熱マネージメントシステムの一例である、非効率作動によって発生した熱を空気を介して移動させ、電池を暖機する電池暖機装置について説明する。本実施の形態で説明する熱マネージメントシステムの一例である電池暖機装置は、例えば自動車走行用モータの駆動電源等として用いられる電池を暖機する装置に関する。また、この非効率作動は、スイッチング電源装置を通常の動作状態に比べて発熱量が増加するように作動させる発熱増大作動の一例である。
第8実施形態では、本発明に係る熱マネージメントシステムの一例である、非効率作動によって発生した熱を空気を介して移動させ、電池を暖機する電池暖機装置について説明する。本実施の形態で説明する熱マネージメントシステムの一例である電池暖機装置は、例えば自動車走行用モータの駆動電源等として用いられる電池を暖機する装置に関する。また、この非効率作動は、スイッチング電源装置を通常の動作状態に比べて発熱量が増加するように作動させる発熱増大作動の一例である。
従来より、電池は、発電された電力を充電し、充電された電力を放電して機器に供給するために使用されるが、その内部抵抗は電池の温度が低温になるしたがって大きくなるため、特に低温状態における放電時の電流や電圧は不足しがちであり、また充電時には電池セルに過電圧が印加されて損傷の可能性が高くなるという問題がある。このため、低温時には電池を暖機する技術が従来から行われている。
このような従来の電池暖機装置としては、例えば特開2004−265771号公報(以下、従来の技術文献1とも称する)や特開平7−94202号公報(以下、従来の技術文献2とも称する)に記載の装置が知られている。この従来の電池暖機装置はいずれも、車両用の燃料電池の始動冷機時における発電効率を向上するために、燃料電池を暖機する装置である。
従来の技術文献1に係る従来の装置は、燃料電池の内部を流通する冷却水が循環する循環回路を備え、燃料電池の温度が20℃よりも低いときに燃料電池を断続運転して発電し、発電した電力により電気ヒータを発熱させて冷却水を加熱し、燃料電池を昇温させるものである。
従来の技術文献2に係る従来の装置は、従来の技術文献1に係る従来の装置と同様に、燃料電池を加温または冷却する冷却水が循環する循環回路を備え、循環回路に設けられる貯水タンクに内蔵されたヒータに始動冷機時に通電することにより、燃料電池の暖機を促進する。
しかしながら、いずれの従来技術においても、電池を暖機するためのヒータ等の専用機器が必要であり、電池暖機装置を構成する部品点数が多くなり、当該専用機器およびこれに関連する機器を新たに搭載することによる搭載スペースが大きくなるという問題があった。そこで、第8実施形態では、上記問題点に鑑みて、電池を暖機するための専用の機器が不要でコスト低減および装置の小型化が図れる電池暖機装置を提供する。
本実施形態の電池暖機装置は、前述の実施形態と同様に、内燃機関と電池に充電された電力によって駆動されるモータとを組み合わせて走行駆動源とするハイブリッド自動車、電池に充電された電力によって駆動されるモータを走行駆動源として推進する電気自動車、燃料電池と二次電池のハイブリッドシステムである燃料電池自動車等に用いられ、走行用モータの駆動電源等となる電池等を所定条件が成立する暖機時に暖める。電池は、例えばニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池、有機ラジカル電池であり、筐体内に収納された状態で自動車の座席下、後部座席とトランクルームとの間の空間、運転席と助手席の間の空間などに配置される。
第8実施形態について図14〜図19を用いて説明する。図14は、第8実施形態の電池暖機装置を説明するためのブロック図である。図15は、第8実施形態に係る電池スタック101、送風部材130および電子部品の全体的構成を説明するための斜視図である。図16は、電池暖機装置の暖機時の熱の移動を説明するための概略図である。図15において、直方体状の各電池モジュール105が細長く延びる方向を長手方向Y(送風方向Yともいう)とし、長手方向Yに直交する方向であって電池モジュール105が複数個並ぶ方向を積層方向Xとし、長手方向Yと積層方向Xの両方に垂直な方向を高さ方向Z(上下方向Zともいう)とする。
図14および図15に示すように、電池暖機装置は、主に、複数個の電池モジュール105の集合体であるモジュール集合体としての電池スタック101と、複数個の電池モジュール105の充電および放電または温度調節に用いられる電子部品とによって構成され、さらに電池スタック101を冷却する送風を供給する送風部材130を合わせて一体化した単位が組み電池または電池パックとして自動車に搭載される。電池スタック101は、電気的に直列接続された複数個の電池モジュール105をその長手方向Yの側面を対向させるように並べて配置され、これらを一体化して構成されたものであり、筐体(図示せず)内に収納されている。上記電子部品は、DC/DCコンバータ110、送風部材130を駆動するモータ131、インバータによって制御される各部品、各種の電子式制御装置等であり、例えばスイッチング電源装置であるパワー素子によって調整される電力で作動される部品である。パワー素子の動作は制御装置120によって制御される。
筐体は、メンテナンスのために少なくとも一面を取り外し可能に構成された直方体状ケースであり、樹脂または鋼板で形成されている。筐体には、車両側に筐体をボルト締め等により固定するための取付部、および機器収納ボックスが設けられている。
機器ボックスには、電池状態(例えば電圧、温度等)を監視する各種センサからの検出結果が入力される電池監視ユニット108と、電池監視ユニット108と通信可能に構成されDC/DCコンバータ110の電力授受(電力変換)を制御するとともに、送風部材130のモータ131の駆動を制御する制御装置120と、各機器を接続するワイヤハーネス等と、が収納されている。電池監視ユニット108は、各電池モジュール105の状態を監視する電池ECU(電池の電子式制御ユニット)であり、電池スタック101と多数の配線にて接続されている。
電池監視ユニット108は、主機バッテリ(高圧電池)である電池スタック101の温度情報、電流情報、電圧情報、内部抵抗情報、周囲温度情報等が入力される高圧電池センサ信号検出部113と、補機バッテリ104(低圧電池)の温度情報、電流情報、電圧情報、内部抵抗情報、周囲温度情報等が入力される低圧電池センサ信号検出部112と、を含んで構成されている。
制御装置120は、高圧電池センサ信号検出部113および低圧電池センサ信号検出部112の出力信号を受信し、車両ECU103と演算部122に出力する信号送受信部121と、信号送受信部121の出力する各電池センサの検出情報に基づいて電池状況を演算する演算部122と、演算結果に基づいてDC/DCコンバータ110の電力授受(電力変換)を制御する制御部123と、を含んで構成されている。また、制御装置120は、送風部材130のモータ131に供給される電力を調整するパワー素子(スイッチング電源装置、図示せず)の作動を制御するようになっている。制御装置120には、イグニッションスイッチ106がオンして補機バッテリ104の電力が供給されることにより電源が入るようになっている。
制御装置120は、送風部材130のファンの回転数を検出し、ファンが吸い込む空気の温度を検出する。制御装置120は、ファンの吸気温度、高圧電池センサ信号検出部113が出力する電池温度、および予め記憶された制御プログラムに基づいて演算を行い、電池温度が適正な温度範囲となるようにファン134の回転数を制御して電池冷却を適切に調整する。制御装置120の制御部123は、例えば電圧のパルス波のデューティ比を変化させて変調するPWM制御を行い、PWM制御によりモータ131の回転数を目標とする冷却能力に応じて可変制御し、温度センサ等で検出される電池スタック101の温度を制御している。制御装置120は、通信コネクタに接続される通信線を介して信号送受信部121によって車両の各種制御装置(例えば車両ECU103)と通信可能に構成されている。
DC/DCコンバータ110は、電池モジュール105の充放電を制御するために用いられる機器である。DC/DCコンバータ110は、ハイブリッド自動車の発電用および走行用のモータ102等の高負荷に電力授受(電力変換)可能に接続された電池スタック101(高圧電池、主機バッテリ)を含む高圧電源系と、低圧負荷107に電力を供給する補機バッテリ104(低圧電池)を含む低圧電源系と、の間に設けられる電子部品である。DC/DCコンバータ110は、モータ102等の高負荷に対する電力変換や低負荷に供給する電力変換を、パワー素子111(スイッチング電源装置の一例)によって調整するように構成されている。
パワー素子111は、例えば、トランジスタとダイオードからなり、電力を変換、調整するために電気回路の一部をオン・オフできるスイッチング素子である。制御装置120は、パワー素子111に入力される駆動周波数およびデューティ比(入力電圧のオン・オフ時間の割合)の少なくとも一方を変更することで、出力電圧のレベルを変化させることができる。高圧電池の主機バッテリ(例えば定格約300V)である電池スタック101から耐圧電池の補機バッテリ104(定格12V)に電力を出力する場合、制御装置120は通常、効率が90%程度になるようにパワー素子111の作動を制御する。
そして、制御装置120がパワー素子111に入力される駆動周波数およびデューティ比の少なくとも一方を前述の通常時よりも増加させて、効率が20%程度である非効率作動になるようにパワー素子111の作動を制御する。この制御により、図16に示すように、パワー素子111が発熱し、電子部品であるDC/DCコンバータ110側から放熱が起こり、電池モジュール105を暖機することになる。図16は、電池暖機装置の暖機時の熱の移動を説明するための概略図である。制御装置120は、電池モジュール105が低温状態であることを検出したときに、この非効率作動を実施する。
この非効率作動を実施する方法については、第1実施形態において図3〜図6を参照しながら行った説明と同様であり、当該第1実施形態に記載の説明を参照されたい。
また、制御装置120は、電池モジュール105が低温状態であることを検出するときに、電池モジュール105の温度、電圧値、電流値または内部抵抗値を含む電池情報、電池の周囲温度(例えば外気温度)を含む電池モジュール105の環境情報、および電池暖機装置を構成する各制御機器の温度または作動状態(例えば、電流、電圧)を含むシステム情報を含む各種情報のうち、少なくとも一つを用いる。すなわち、電池モジュール105の低温状態を検出する手段としては、電池モジュール105の温度を検出するだけでなく、電池モジュール105の温度に対して相関関係のある前述の各種情報を活用してもよい。これによれば、電池モジュール105の低温状態検出において、多面的な検出方法を実施することができる。また、上記各種情報のうち複数の情報を用いる場合にはより確実な検出を実施することができる。
次に、電池スタック101周辺の電子部品について説明する。電池状態を検出するハーネスユニットは、各電池モジュール105の電池状態を検出する各種センサと、各種センサが検出した信号を電池監視ユニット108に伝送する配線と、を備えている。電池状態を監視する各種センサは、電池モジュール105毎に設けられ、その配線は各電池モジュール105の上部表面から引き出される。したがって、電池モジュール105毎に配線が引き出されるので、ハーネスユニットはこの配線を積層方向他方X2側に導くために設けられている。電池スタック101の負極端子および正極端子は、長手方向の一方Y1側に位置する電池スタックの一側面150における長手方向端部150a,150bの近傍にそれぞれ設けられている。
高負荷であるモータ102と電池スタック101との間には、電池からの電力供給を制御するためのリレー装置(システムメインリレーまたはSMRという。図示せず)が電池スタック101の負極端子、正極端子にそれぞれに接続されている。各リレー装置は、制御装置120によって制御されて、電池スタック101に対して通電される電流の供給および遮断を行うことができる。
正極端子とリレー装置との間には、サービスプラグ(図示せず)が設けられている。サービスプラグは、挿脱可能に構成されており、メンテナンス時等に引き抜かれることにより、主電流路を断ち切り遮断することができる。負極端子と接続されているリレー装置には、電池スタック101の電流を検出する電流センサ(図示せず)が設けられている。電流センサで検出された電流信号は、充電電流、放電電流として電池監視ユニット108の高圧電池センサ信号検出部113に出力される。電池スタック101の負極端子、正極端子はリレー装置を介して走行用のモータ102等の高負荷の装置に接続されている。
次に、電池スタック101を構成する各電池モジュールについて説明する。各電池モジュール105は、電気絶縁性樹脂の外装ケースによってその外周面を被覆された扁平状直方体である。各電池モジュール105には、正極端子および負極端子が長手方向両端側に離れて配置されており、この両端子部は外装ケースから露出している。電池モジュール105は、筐体内で長手方向Yに所定間隔をあけて2個縦長に並ぶように配される。また縦長に2個並べられた一組の電池モジュール105は、積層方向Xに筐体内全体を占めるように密着して複数組並べられて、積層方向Xに積層されるようになっている。
このように筐体内全体に配されたすべての電池モジュール105は、電池スタックの一側面150の長手方向端部150a側の第1の電池モジュールにおける負極端子から始まって、各電池モジュール105間を接続する導電部材としての各電極部によって筐体内を電池モジュールの長手方向Yに往復しながら積層方向一方X1側で電池スタックの一側面150の長手方向端部150b側の第7の電池モジュールの正極端子に至るまで通電可能に直列接続されている。第1の電池モジュールの負極端子は、電池スタックの負極端子に接続されており、第7の電池モジュールの正極端子は、電池スタック101の正極端子に接続されている。
したがって、第1の電池モジュールの負極端子と通電可能に接続されている電極部は、電池スタック101の負電極部に相当する。また、第7の電池モジュールの正極端子は、電池スタック101の正電極部に相当する。第1の電池モジュールの長手方向他方Y2側の正極端子は、第2の電池モジュールの長手方向一方Y1側の負極端子に長手方向Yに延びる電極部によって接続されて、両者は通電する。さらに、第2の電池モジュールの長手方向他方Y2側の正極端子は、積層方向一方X1に隣接する第3の電池モジュールの長手方向他方Y2側の負極端子に積層方向Xに延びる電極部によって接続されて、両者は通電する。第3の電池モジュールよりも長手方向一方Y1側にある第4の電池モジュールの負極端子は、第3の電池モジュールの長手方向一方Y1側の正極端子に長手方向Yに延びる電極部によって接続される。さらに第4の電池モジュールの積層方向一方X1に隣接する第5の電池モジュールは、積層方向Xに延びる電極部によって第4の電池モジュールと通電されている。
以降同様に、隣り合う位置にある異極端子(正極端子および負極端子)は、両者を接続する電極部によって、第7の電池モジュールに至るまで長手方向Yに往復して蛇行するように直列接続されている。第7の電池モジュールの負極端子は、電極部によって長手方向他方Y2側である第6の電池モジュールの正極端子と通電している。換言すれば、筐体内のすべての電池モジュール105は、第1の電池モジュールの長手方向一方Y1側の電極部から第7の電池モジュールの長手方向他方Y2側の電極部に至るまで、電流がジグザク状または蛇行状に流れるように電極部を介して電気的に直列接続されている。
また、各電極部の上に電池モジュール105からの熱が伝わる冷却フィン151a〜151d(以下、不特定の冷却フィンを示すときには符号151を付して示す)が設けられる。冷却フィン151は、筐体内の電池モジュール105における正極端子および負極端子の上方向Z1に各端子(正極端子または負極端子)にそれぞれ設けられる。冷却フィン151は、アルミニウム合金等で構成される周知の波形状フィンであり、山部および谷部が積層方向Xに交互に繰り返され、山部と谷部の間を冷却風の吹出し方向に流れるように長手方向Yに伸長するように形成されている。
次に、送風部材130の構成について説明する。送風部材130は、筐体の上下面以外の面であって、電池モジュール105の長手方向Yの側面に略直交する電池スタックの一側面150に隣接して一体的に設けられている。送風部材130は、電池スタックの一側面150の積層方向X(電池スタック101の長手方向)の横幅にわたる吹出口を有し、電池スタック101に対して冷却風を提供する。送風部材130は、主に遠心ファンの一例である2個のシロッコファンと、シロッコファンを回転駆動するモータ131と、シロッコファンが収納されている2個のケーシング133とから構成されている。送風部材130のケーシング133は、電池スタックの一側面150に略平行な方向(積層方向X)に空気を吸い込む吸込口136,137が形成されており、吸込口136,137から吹出口に向けて末広がりとなる流路135を内部に含んでいる。
シロッコファンは略水平に配されたモータ131の回転軸132の両端にそれぞれ固定されている。ファンの回転軸132は、対向する電池スタック101の上下方向の高さ寸法Hの間にその軸心高さが含まれるように配置されている。ケーシング133は、モータ131の両側に固定支持された2個のシロッコファンのそれぞれの周囲を囲むスロール部を有するケーシングであり、1個のケーシング133について軸方向の両側面に開口する吸込口136,137を備えている。ケーシング133は一体に形成された取付脚をボルト等の締結手段により締め付けることにより車両側部品または機器収納ボックスに固定されている。
ケーシング133は、吸込口136,137から吸い込まれた空気を電池スタック101の上部表面に向けて吹き出す吹出口を備えている。ケーシング133の内壁面とシロッコファンの前向きブレードとの間に形成される通路から吹出口に至る通風路には、吹出口側に末広がりとなる流路135が設けられている。当該末広がりの通風路はシロッコファンの上方に配され、吹出口は筐体内の上部に臨むように配置されている。吹出口の積層方向Xの長さは、積層方向Xにおける電池スタック101の長さ寸法L2に略等しい。
このように吹出口側に向かう末広がりの流路135を形成する拡がり部を備えることにより、吹出し風を筐体内の横方向の広範囲に均等化するように吹出口に導くことができる。また、ケーシング133の吹出し方向(長手方向Y)の寸法を小さく形成できる。
吹出口は、高さ方向Zの長さ(上下方向長さ)が横幅よりも短い扁平状開口である。回転軸132の軸方向に並んでいる2個の吹出口が占める横幅は、対向する電池スタック101の横方向(電池モジュール105の積層方向X)の全幅と同等程度となるように構成されている。吹出口は、シロッコファンよりも高い位置で、シロッコファンよりも電池スタック101に近い位置で開口している。ケーシング133は、シロッコファンの上方から拡がり部によってシロッコファンの側方および電池スタック101側に膨出する形状であり、吹出口に達している。
吹出口から吹き出される冷却風は、電池スタック101の上部表面に向かって流れ、吹出し方向上部側および下流側の各電池モジュール105の上部表面に達する。筐体には、吹出口から吹き出された空気が冷却フィン151で吸熱した後、排出される排出口が設けられている。この排出口は、吹出口と向き合うように筐体の側面に設けられている。換言すると、排出口は、筐体の長手方向他方Y2側であって、積層方向Xに延びる側面の上方向Z1に設けられる。排出口は、好ましくは、吹出口および冷却フィン151と略同じ高さに設けられる。
また、吹出口から吹き出される冷却風は、電池スタック101の上部表面に対して低風量であるが比較的流速が速く高静圧の流れとなる。このような拡がり部および吹出口を備えることにより、小型化したケーシング133内および筐体内に形成される狭い流路に対しても騒音を抑えた冷却風を提供することができる。そして、吸込口136,137から吸い込まれた冷却風は、ケーシング133内の末広がりの流路135を通って吹出口から吹き出されるが、その高さ位置は筐体内の上部であり、その横方向範囲は送風部材130が対向する電池スタック101の略横幅に及んでいるので、冷却風は筐体内の上部全体に行き渡ることになる。
また、送風部材130において、ひとつのモータ131の両側に位置づけられた一対のケーシング133は、拡がり部が中央に向けての拡がり度合いよりも、外側に向けて大きく広がっている。換言すれば、各ケーシング133には、シロッコファンが積層方向Xにおけるケーシング133の中央部よりもモータ131寄りに配置されており、これに伴って積層方向Xにおけるケーシング133の形状は、スクロール部が積層方向Xにおける電池スタック101の中央部寄りに位置し、重心が積層方向Xの中央部側に偏ったものとなっている。すなわち、ケーシング133のスクロール部の軸方向(積層方向X)の長さは、積層方向Xにおける電池スタック101の長さ寸法L2よりも短くなっている。これにより、ケーシング133の側方に延びる空間は、電池スタックの一側面150の長手方向端部150a,150bに至るまで大きな空きスペースとなっている(以上、図15参照)。
上記電子部品は、ケーシング133の側方であって、電池スタックの一側面150の長手方向端部150a,150bよりも内側を占める空間に配置されることが好ましい。電子部品は、吸込口136または吸込口137の側方で、電池スタックの一側面150の長手方向端部150a,150bよりも内側を占める空間に配置されていてもよい。換言すれば、電子部品は、電池スタック101の上下方向の高さ寸法Hと、積層方向Xにおける電池スタック101の長さ寸法L2と、電池モジュールの長手方向における送風部材130の長さ寸法L3と、で囲まれる直方体状の内部空間のどこかに配置されている。つまり、この内部空間において送風部材130が占有していない空きスペースは本来デッドスペースとなるため、電子部品は、この空きスペースを有効に活用すべく配置される。したがって、電子部品は、この直方体状の内部空間に配置されるため、その外側に突出することなく、装置全体としての小型化が促進され、高い車両への搭載性が得られる。
次に、本電池暖機装置が実行する電池の暖機運転について図17を参照して説明する。図17は、電池暖機装置において電池の温度制御を行うときの流れを示すフローチャートである。図17に示す制御は、制御装置120によって実行される。
まず、制御装置120に電源が投入されると、制御装置120は、電池モジュール105の温度に関する情報を読み込む(ステップ110)。本フローチャートでは、電池温度Tdを検出する。次に、検出された電池温度Tdが所定温度T1未満であるか否かを判定する(ステップ120)。この判定は、電池モジュール105が効率的な作動ができない低温状態、つまり、電池の暖機を必要とする状態であるかどうかを判定するものである。
ステップ120で電池温度Tdが所定温度T1未満でないと判定されると、暖機運転は不要であるため、ステップ150に飛び、電池モジュール105が効率的な作動ができる所定の温度範囲(適切な温度範囲)となるように温度制御を行う運転(主制御)を実施し、再びステップ110に戻る。ステップ150では、例えば電池冷却制御を実施する。電池冷却制御では、送風部材130により電池スタック101の上面に送風することにより、電池の温度を所定の温度範囲に制御して効率的な運転を実施できる環境にする。
一方、ステップ120で電池温度Tdが所定温度T1未満であると判定されると、暖機運転が必要な温度状態であると判断し、電子部品の出力電力を調整するパワー素子111(スイッチング電源装置)について前述の非効率作動させる処理を実行する(ステップ130)。具体的には、通常作動時の入力制御信号よりも、駆動周波数を増加したり、デューティ比を増加したり、スイッチングの立ち上げ時間等を増加したりする入力制御信号をパワー素子111に印加する。このように周波数の可変、デューティ比の可変、スイッチングの立ち上げ時間等の可変などによる入力信号処理により、電流値および電圧値が増減する過渡状態の回数や過渡状態の時間が通常作動時よりも多くなる。この作用によって、素子の発熱回数や平均発熱量が増加して通常作動時に比べて外部への放熱量が増加する。この放熱が周囲の電池スタック101に伝わり、電池モジュール105の暖機が行われ、電池温度が昇温するようになる。
このステップ130の非効率作動は、ステップ140で電池温度Tdが所定温度T1未満でないと判定されるまで継続される。電池温度Tdが所定温度T1未満でないと判定すると、暖機が必要でなくなり暖機運転を終了し、前述のステップ150に移行する。
図18は、電池の暖機時に、パワー素子111(スイッチング電源装置)に入力される駆動周波数と電池の温度との関係を示したマップ(相関図)である。図19は、電池の暖機時に、パワー素子(スイッチング電源装置)に入力されるデューティ比と電池の温度との関係を示したマップ(相関図)である。図18および図19に示すように、制御装置120は、パワー素子111に入力される駆動周波数およびデューティ比の少なくとも一方の増加量を、電池モジュール105の低温状態の度合いに応じて変化させるようにしてもよい。具体的には、当該駆動周波数(Hz)および当該デューティ比(%)はともに、電池温度Tdが低い温度になるほど、高くなるように制御される。例えば、電池温度Tdが0℃以上の場合は一定値に制御されるが、0℃未満の場合は低温になるほど高くなるように制御される。
これによれば、パワー素子111に入力される駆動周波数およびデューティ比の少なくとも一方の増加量を電池モジュールの低温レベルに応じて変化させるので、低温状態を適温状態に迅速にもっていけるようになる。これにより暖機運転がさらに促進され、電池の制御性の向上に寄与できる。
本実施形態の電池暖機装置がもたらす作用効果について述べる。電池暖機装置は、複数個の電池モジュール105を通電可能に接続して一体にしてなる電池スタック101に対して、所定の条件が成立するときに放熱して暖機することができる。電池暖機装置は、複数個の電池モジュール105の充放電および温度調節に用いられ、パワー素子111によって調整される電力によって作動するDC/DCコンバータ110と、パワー素子111の動作を制御する制御装置120と、を備える。制御装置120は、電池モジュール105が低温状態であることを検出したときに、パワー素子111を、電流値および電圧値が増減する過渡状態の回数または過渡状態の時間が通常の動作状態に比べて多い非効率作動に動作させることにより、発熱させて電池モジュール105を暖機する。
この構成によれば、電流値および電圧値が増減する過渡状態の回数または過渡状態の時間が通常の動作状態に比べて多くなるようにパワー素子111(スイッチング電源装置)を作動させることにより、電子部品はスイッチング損失、導通損失等が通常状態よりも多く発生して発熱するようになる。また、電子部品はその運転効率が低下し発熱するようになる。このように電池モジュール105が低温状態のときに敢えて通常の作動とは異なる非効率な作動を実施する。これにより、既設の電子部品からの放熱が促進されることになる。したがって、電池の暖機運転において、電池の充放電および温度調節に用いられる既設の機器を有効活用することができ、暖機用の機器を追加する必要がなく、コストの低減および装置の小型化が実現できる。
また、電池モジュール105を暖機するときに非効率作動に動作される電子部品は、電池スタック101を含む高圧負荷に電力授受(電力変換)可能に接続される高圧電源系と低圧負荷に電力を供給する低圧電源系との間の電力授受(電力変換)を行うDC/DCコンバータ110であることが好ましい。
この構成を採用した場合には、既設の機器であるDC/DCコンバータを有効活用するため、暖機用の機器を追加することなく、電池の暖機を実施することができる。
また、ケーシング133が末広がりの流路135を有することにより、送風部材130の体格は吹出口から吸込口136,137にかけて幅が狭くなり、ケーシング133の側方に形成可能な空きスペースを広く設定することができる。これにより、電池スタックの一側面150に隣接する送風部材130の占有空間が低減され、電池スタックの一側面150側のいわゆるデッドスペースを大きく確保することができる。そして、電子部品が、ケーシング133の側方で、電池スタックの一側面150の長手方向端部150a,150bよりも内側を占める空間に配置されるため、電子部品が電池スタック101と送風部材130で形成される略直方体空間から突出することがなく、装置全体をコンパクトにまとめた状態で、車両に設置することができる。上記構成では、換言すれば、電池スタック101と送風部材130の大きさや形状(例えば、拡がり部を有するケーシング133の特有な形状)の違いによるデッドスペースを有効活用した電子部品の配置が提供できる。したがって、デッドスペースを活用した電子部品の一体的配置により、車両への搭載性が向上する。
また、送風部材130は、末広がりの流路135を備えることにより、電池スタック101に対して均一化した流速分布の冷却風を提供できるとともに、送風部材の体格を小さくすることができ、空きスペースを確保することができる。
さらに、送風部材130は、末広がりの流路135に加え、遠心ファンを備えることにより、高静圧の冷却風を提供でき、小型化に伴う狭い流路に送風を行っても低騒音で省エネルギーの冷却装置となる。
さらに、吹出口は高さの低い扁平状の吹出口であることにより、小風量でも流速の速い冷却風を提供できるので、低騒音化を満たしつつも電池モジュール105を冷却する能力を確保することができる。
また、電池モジュール105を暖機するときに非効率作動に動作される電子部品は、送風部材130のケーシング133の側方であって、電池スタックの一側面150の長手方向端部150a,150bよりも内側を占める空間に配置されていることが好ましい。
この構成を採用した場合には、当該電子部品を、電池スタック101の長手方向(積層方向X)の空きスペースと、ケーシング133の高さ方向Zの長さにわたる空きスペースとの両方を最大限に活用して設置することができる。さらに、非効率作動時に電子部品が放出する熱量を送風部材130によって空気とともに搬送できるので、電池スタック101に対して効果的に供給することができる。
また、電池モジュール105を暖機するときに非効率作動に動作される電子部品は、車両ECU103または電池監視ユニット108であってもよい。この構成を採用した場合には、電池スタック101の長手方向(積層方向X)の空きスペースと、ケーシング133の高さ方向Zの幅にわたる空きスペースとの両方を最大限に活用して車両ECU103または電池監視ユニット108を設置することができる。さらに、車両ECU103または電池監視ユニット108の形状を当該空きスペースを有効活用する設計が可能になり、電池暖機装置のさらなる小型化が図れる。
(その他の実施形態)
上述の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
上述の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
例えば、上記実施形態において説明した構成および作動は、水または空気を介して加温される電池スタック101は、ハイブリッド自動車や電気自動車で使用される走行用のモータに対して電力を供給する電池、燃料電池自動車で使用される燃料電池等に広く適用されるものである。
上記各実施形態において、回路中に配置された電池等の暖房要求を要する機器は、その配置箇所が回路中の図示される箇所に限定されるものではない。すなわち、当該機器は、発熱増大作動により電子部品から発生された熱を供給可能な箇所に配置されていればよく、その配置箇所は任意である。
また、上記実施形態において、前述の発熱増大作動を行わず、第2冷却水回路20の冷却水をラジエータ24で放熱させながらエンジン11に流通させて循環させる制御を行った場合には、第2冷却水回路20の冷却水を活用してエンジン11を冷却することができる。これによって、エンジン11の冷却を要する場合に支援し、促進することができる。
また、空気を介して電池を冷却する方式(いわゆる空冷方式)を採用する場合には、前述の発熱増大作動を行わず、第2冷却水回路20の冷却水をラジエータ24で放熱させながらヒータコア13に流通させるとともに、送風部材130により電池に対して送風を行うことにより、第2冷却水回路20の冷却水を活用して電池を冷却することもできる。
また、上記実施形態において送風部材130は、ファンの回転軸132が水平方向になるように構成されているが、電池暖機装置を自動車に設置するときには、吹出口が水平方向に伸長する形態で上方に位置するように設置してもよいし、あるいは、ファンの回転軸132が鉛直方向になるように設置してもよい。前者の場合は高さが低い設置空間に適した配置が実現でき、後者の場合は横幅の狭い設置空間に適した設置が実現できる。
また、上記実施形態において、複数個の電池モジュール105は、筐体内で送風部材130からの冷却風の吹出し方向に対して垂直な方向(図15のX方向)に所定の隙間をあけて並べて配置するようにしてもよい。この場合には、冷却風は、吹出し方向に対して垂直な方向に並ぶ電池モジュール105の長手方向側面間に形成された複数の所定の隙間に沿うように流れ込み、これを通って筐体に設けられた排出口に向かって流れながら各電池モジュール105を吸熱冷却し、排出口から筐体の外部に排出される。
11…エンジン
13…ヒータコア
21…インバータ(電子部品)
50…空調用冷凍サイクル
101…電池スタック(高圧電池)
102…モータ
104…補機バッテリ(低圧電池)
105…電池モジュール
109…昇圧コンバータ(電子部品)
110…DC/DCコンバータ(電子部品)
111…パワー素子(スイッチング電源装置)
120…制御装置
130…送風部材
133…ケーシング
135…流路
136,137…吸込口
150…電池スタックの一側面
150a,150b…長手方向端部
13…ヒータコア
21…インバータ(電子部品)
50…空調用冷凍サイクル
101…電池スタック(高圧電池)
102…モータ
104…補機バッテリ(低圧電池)
105…電池モジュール
109…昇圧コンバータ(電子部品)
110…DC/DCコンバータ(電子部品)
111…パワー素子(スイッチング電源装置)
120…制御装置
130…送風部材
133…ケーシング
135…流路
136,137…吸込口
150…電池スタックの一側面
150a,150b…長手方向端部
Claims (19)
- スイッチング電源装置(111)によって調整される電力を出力する電子部品(110)と、前記スイッチング電源装置の動作を制御する制御装置(120)と、を備え、
前記制御装置は、車両を駆動するために動作する車両駆動用機器および車室内の空気調和するために動作する空調用機器の少なくとも一方に対する暖機の要求を受けると、前記スイッチング電源装置を、通常の動作状態に比べて発熱量が増加する作動である発熱増大作動で動作させ、前記暖機の要求があった前記機器に対して発生した熱を供給することを特徴とする熱マネージメントシステム。 - 前記発熱増大作動は、電流値および電圧値が増減する過渡状態の回数または前記過渡状態の時間を前記通常の動作状態に比べて多くする作動であることを特徴とする請求項1に記載の熱マネージメントシステム。
- 前記制御装置は、前記スイッチング電源装置に、駆動周波数およびデューティ比の少なくとも一方を通常の動作状態に比べて増加させる制御信号を入力することによって、前記発熱増大作動を実施することを特徴とする請求項2に記載の熱マネージメントシステム。
- 前記発熱増大作動は、電流値および電圧値の少なくとも一方を前記通常の動作状態に比べて大きくする作動であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の熱マネージメントシステム。
- 前記電子部品は、インバータ(21)、昇圧コンバータ(109)およびDC/DCコンバータ(110)の少なくとも一つであることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の熱マネージメントシステム。
- 前記制御装置は、モータ(102)に対して走行用の電力を供給する電池(101)に対する暖機の要求を受けると、前記発熱増大作動で前記スイッチング電源装置を動作させることにより発熱させ、前記電池に対して前記発生した熱を供給することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の熱マネージメントシステム。
- 前記制御装置は、前記車両のエンジン(11)に対する暖機の要求を受けると、前記発熱増大作動で前記スイッチング電源装置を動作させることにより発熱させ、前記エンジンに対して前記発生した熱を供給することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の熱マネージメントシステム。
- 前記制御装置は、前記車両の走行のための動力発生源であるモータ(102)に対する暖機の要求を受けると、前記発熱増大作動で前記スイッチング電源装置を動作させることにより発熱させ、前記モータに対して前記発生した熱を供給することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の熱マネージメントシステム。
- 前記制御装置は、前記車室内の空気調和するために動作する空調用冷凍サイクル(50)に対する暖機の要求を受けると、前記発熱増大作動で前記スイッチング電源装置を動作させることにより発熱させ、前記空調用冷凍サイクルに対して前記発生した熱を供給することを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の熱マネージメントシステム。
- 前記制御装置は、前記車室内に送風される空気を加熱するヒータコア(13)に対する暖機の要求を受けると、前記発熱増大作動で前記スイッチング電源装置を動作させることにより発熱させ、前記ヒータコアに対して前記発生した熱を供給することを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の熱マネージメントシステム。
- 前記暖機要求がある前記機器と前記電子部品の両方は、流体が循環する同一の回路の途中に前記流体と熱交換するように設けられており、
前記発熱増大作動によって発生した熱は前記流体を熱伝達媒体として前記機器に供給されることを特徴とする請求項6から請求項10のいずれか一項に記載の熱マネージメントシステム。 - 前記暖機要求がある前記機器および前記電子部品のそれぞれは、流体が循環する別々の回路の途中に前記流体と熱交換するように設けられており、
前記制御装置は、前記電子部品が設けられる回路を前記暖機要求のあった前記機器が設けられる回路に接続させる制御を実施し、前記発熱増大作動によって発生した熱を、前記流体を熱伝達媒体として前記機器に供給することを特徴とする請求項6から請求項10のいずれか一項に記載の熱マネージメントシステム。 - 前記制御装置は、前記電池に対する暖機の要求を受けると、前記車室内に送風される空気を加熱するヒータコアと前記電子部品とを、流体を介して連通するように流路を接続させる制御を実施し、前記発熱増大作動によって発生した熱を、前記ヒータコアによって加熱された空気を熱伝達媒体として前記電池に供給することを特徴とする請求項6に記載の熱マネージメントシステム。
- 複数個の電池モジュール(105)を通電可能に接続して一体にしてなる電池スタック(101)に対して、所定の条件が成立するときに暖機する熱マネージメントシステムであって、
前記電池モジュールの充放電または温度調節に用いられ、スイッチング電源装置(111)によって調整される電力を出力する電子部品(110)と、前記スイッチング電源装置の動作を制御する制御装置(120)と、を備え、
前記制御装置は、前記電池モジュールが低温状態であることを検出したときに、前記スイッチング電源装置を、電流値および電圧値が増減する過渡状態の回数または前記過渡状態の時間を通常の動作状態に比べて多くする非効率作動で動作させることにより発熱させて、前記電池モジュールを暖機することを特徴とする熱マネージメントシステム。 - 前記スイッチング電源装置はパワー素子(111)で構成されており、
前記制御装置は、前記パワー素子に入力される駆動周波数およびデューティ比の少なくとも一方を増加させることによって、前記非効率作動を実施することを特徴とする請求項14に記載の熱マネージメントシステム。 - 前記制御装置は、前記パワー素子に入力される前記駆動周波数および前記デューティ比の少なくとも一方の増加量を、前記電池モジュールの低温状態の度合いに応じて変化させることを特徴とする請求項15に記載の熱マネージメントシステム。
- 前記制御装置は、前記電池モジュールが低温状態であることを、前記電池モジュールの温度、電圧値、電流値または内部抵抗値を含む電池情報と、周囲温度を含む前記電池モジュールの環境情報と、電池暖機装置を構成する各制御機器の温度または作動状態を含むシステム情報とを含む各種情報のうち、少なくとも一つを用いて検出することを特徴とする請求項14から請求項16のいずれか一項に記載の熱マネージメントシステム。
- 前記電子部品は、高圧負荷に電力授受可能に接続される前記電池スタックを含む高圧電源系と低圧負荷に電力を供給する低圧電池を含む低圧電源系との間に接続されるDC/DCコンバータ(110)であることを特徴とする請求項14から請求項17のいずれか一項に記載の熱マネージメントシステム。
- 前記電池スタックは直方体状であり、
さらに、前記電池スタックに対して送風する送風部材であって、前記電池スタックの一側面(150)に略平行な方向に空気を吸い込む吸込口(136,37)が形成され、この吸込口から吹出口に向けて末広がりとなる流路(135)を内部に形成するケーシング(133)を有し、前記電池スタックの一側面(150)に隣接する送風部材(130)を備え、
前記電子部品(110)は、前記ケーシングの側方であって、前記電池スタックの一側面(150)の長手方向端部(150a,150b)よりも内側を占める空間に配置されていることを特徴とする請求項14から請求項18のいずれか一項に記載の熱マネージメントシステム。
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DE102009049232A DE102009049232A1 (de) | 2008-10-17 | 2009-10-13 | Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug |
US12/589,108 US20100100266A1 (en) | 2008-10-17 | 2009-10-16 | Thermal management system for vehicle |
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---|---|---|---|
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JP2009013459A JP2010119282A (ja) | 2008-10-17 | 2009-01-23 | 熱マネージメントシステム |
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---|---|
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DE (1) | DE102009049232A1 (ja) |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012166709A (ja) * | 2011-02-15 | 2012-09-06 | Toyota Motor Corp | ハイブリッド自動車用冷却システム |
JP2013515195A (ja) * | 2009-12-22 | 2013-05-02 | ルノー エス.ア.エス. | 自動車用の冷却装置 |
JP2013209086A (ja) * | 2013-05-15 | 2013-10-10 | Mitsubishi Electric Corp | 車両用駆動電源装置 |
WO2014013670A1 (ja) * | 2012-07-18 | 2014-01-23 | 株式会社デンソー | 車両用熱管理システム |
JP2015511480A (ja) * | 2012-02-24 | 2015-04-16 | ヴァレオ システム テルミク | 自動車の車室およびドライブトレインの熱管理用の装置 |
JP2015080308A (ja) * | 2013-10-16 | 2015-04-23 | 株式会社神戸製鋼所 | 動力制御装置及びこれを備えた建設機械 |
WO2017056868A1 (ja) * | 2015-10-02 | 2017-04-06 | 株式会社デンソー | 車両用熱管理装置 |
JP2018095107A (ja) * | 2016-12-14 | 2018-06-21 | 株式会社デンソー | 冷却システム |
WO2018230812A1 (ko) * | 2017-06-13 | 2018-12-20 | 주식회사 엘지화학 | 배터리 팩 온도 제어 방법 및 장치 |
JP2019004544A (ja) * | 2017-06-12 | 2019-01-10 | 株式会社デンソー | 制御システム |
JP2019089524A (ja) * | 2017-11-17 | 2019-06-13 | アイシン精機株式会社 | 車両用熱交換装置 |
JP2020514178A (ja) * | 2016-12-26 | 2020-05-21 | ルノー エス.ア.エス.Renault S.A.S. | 液冷媒移送回路を含むハイブリッド電気自動車のための冷却システムを作動させる方法 |
WO2021192528A1 (ja) * | 2020-03-23 | 2021-09-30 | 日立Astemo株式会社 | ハイブリッド制御装置およびハイブリッド制御装置の制御方法 |
US11420535B2 (en) * | 2019-02-25 | 2022-08-23 | Honda Motor Co., Ltd. | Battery temperature raising device for hybrid vehicle |
Families Citing this family (40)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5417123B2 (ja) * | 2009-10-29 | 2014-02-12 | 株式会社日立製作所 | 電動車両の冷却システム |
KR101144050B1 (ko) * | 2009-12-03 | 2012-06-01 | 현대자동차주식회사 | 전기자동차의 공기조화장치와 그 제어방법 |
DE102010030014A1 (de) * | 2010-06-14 | 2012-03-29 | Fischer Panda Gmbh | Mobile Einsatzzentrale, Verfahren zum Betrieb einer Klimaeinheit und Verfahren zum Beheizen eines Arbeitsraums |
US20130181673A1 (en) * | 2010-07-13 | 2013-07-18 | Jean-Yves Stineau | Charger for a battery for supplying power to a drive motor of a motor vehicle |
DE102010034484B4 (de) * | 2010-08-17 | 2014-03-20 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Kühlsystem mit einem Thermomanagementmodul |
WO2012070346A1 (ja) * | 2010-11-22 | 2012-05-31 | 本田技研工業株式会社 | 電動車両用パワーコントロールユニット |
FR2969050B1 (fr) * | 2010-12-21 | 2014-10-17 | Renault Sa | Procede et systeme de regulation de la temperature d'une batterie d'alimentation d'un vehicule a traction electrique et vehicule equipe d'un tel systeme |
US8982586B2 (en) * | 2010-12-23 | 2015-03-17 | Caterpillar Inc. | Method for regulating temperature of transistor-based component |
CN103403952B (zh) * | 2011-01-07 | 2015-09-30 | 三菱电机株式会社 | 充放电装置 |
FR2979080B1 (fr) * | 2011-08-17 | 2013-08-16 | Renault Sa | Systeme de refroidissement pour vehicule a propulsion electrique |
US8620506B2 (en) | 2011-12-21 | 2013-12-31 | Ford Global Technologies, Llc | Method and system for thermal management of a high voltage battery for a vehicle |
JP5880863B2 (ja) * | 2012-02-02 | 2016-03-09 | 株式会社デンソー | 車両用熱管理システム |
DE102013210098A1 (de) * | 2012-06-04 | 2013-12-05 | Honda Motor Co., Ltd. | Brennstoffzellen-System und Brennstoffzellen-System-Steuer-/Regelverfahren |
DE102013105747B4 (de) | 2012-07-18 | 2022-06-09 | Hanon Systems | Vorrichtungen zur Wärmeverteilung in einem Kraftfahrzeug |
JP6113455B2 (ja) * | 2012-10-12 | 2017-04-12 | 日野自動車株式会社 | 車載用電力制御装置の冷却システム及びその異常診断方法 |
US20140150485A1 (en) * | 2012-11-30 | 2014-06-05 | Basf Se | Storage Unit for a Drive System in a Vehicle |
DE102013221729A1 (de) * | 2012-12-17 | 2014-06-18 | Hyundai Motor Company | Kühlsystem eines fahrzeugs mit motor |
US8895173B2 (en) | 2012-12-21 | 2014-11-25 | GM Global Technology Operations LLC | Battery module for an electric vehicle, and method of assembly thereof |
SE537559C2 (sv) | 2013-12-17 | 2015-06-16 | Scania Cv Ab | Arrangemang och förfarande för att reglera temperaturen hosett elektriskt energilager i ett fordon |
DE102014201170A1 (de) * | 2014-01-23 | 2015-07-23 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zur Entlüftung eines Wärmemanagementsystems einer Verbrennungskraftmaschine |
US10211493B2 (en) * | 2014-05-16 | 2019-02-19 | Ford Global Technologies, Llc | Thermal management system for an electrified vehicle |
CN106553559B (zh) * | 2015-09-29 | 2019-03-29 | 比亚迪股份有限公司 | 电动汽车及其加热*** |
KR101755480B1 (ko) * | 2015-12-10 | 2017-07-10 | 현대자동차 주식회사 | 차량용 쿨링팬 제어방법 |
DE102016210066A1 (de) * | 2016-06-08 | 2017-12-14 | Audi Ag | Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs und Kraftfahrzeug |
KR20180021550A (ko) * | 2016-08-22 | 2018-03-05 | 현대자동차주식회사 | 스위칭 주파수 제어 방법 |
KR101856372B1 (ko) * | 2016-10-20 | 2018-05-10 | 현대자동차주식회사 | 전기자동차용 구동모터 냉각 제어방법 |
JP6741904B2 (ja) * | 2016-12-09 | 2020-08-19 | 株式会社デンソー | 駆動装置および自動車 |
US10953721B2 (en) * | 2018-10-03 | 2021-03-23 | Ford Global Technologies, Llc | Electrified vehicle with climate controlled front trunk and corresponding method |
US20220238936A1 (en) * | 2019-05-01 | 2022-07-28 | Electric Power Systems, Inc. | Battery thermal management strip |
JP7073299B2 (ja) * | 2019-05-07 | 2022-05-23 | 矢崎総業株式会社 | 車両用冷却システム |
JP7057767B2 (ja) * | 2019-07-09 | 2022-04-20 | 株式会社Soken | 電源システム |
JPWO2021024947A1 (ja) * | 2019-08-06 | 2021-02-11 | ||
CN112428766B (zh) * | 2019-08-26 | 2022-07-22 | 联合汽车电子有限公司 | 混合动力车热量管理***及管理方法 |
CN110549913A (zh) * | 2019-09-16 | 2019-12-10 | 河南科技大学 | 电动拖拉机整机热管理***及其控制方法 |
CN113085472A (zh) * | 2019-12-23 | 2021-07-09 | 北京宝沃汽车股份有限公司 | 车辆冷却控制方法、装置及车辆 |
CN111114240A (zh) * | 2020-01-07 | 2020-05-08 | 风氢扬科技(杭州)有限公司 | 一种余热利用控制方法、装置及余热利用*** |
US11626633B2 (en) * | 2020-08-31 | 2023-04-11 | GM Global Technology Operations LLC | Determination of battery module and sub-pack association in electrical energy storage systems |
CN113119688B (zh) * | 2021-05-17 | 2023-01-10 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种插电式混合动力汽车的整车热管理***及其控制方法 |
US11932077B2 (en) | 2022-06-01 | 2024-03-19 | Ford Global Technologies, Llc | Climate controlled front trunk |
CN114801895A (zh) * | 2022-06-08 | 2022-07-29 | 中国第一汽车股份有限公司 | 预热方法和*** |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0624238A (ja) * | 1992-07-06 | 1994-02-01 | Nippondenso Co Ltd | バッテリ温度制御装置 |
JP2004187339A (ja) * | 2002-11-29 | 2004-07-02 | Toshiba Corp | 車載用モータの制御装置および車両用モータシステム |
JP2005047489A (ja) * | 2003-07-15 | 2005-02-24 | Honda Motor Co Ltd | 車両用電装ユニットの加温冷却装置およびハイブリッド車両 |
JP2005199986A (ja) * | 2003-12-16 | 2005-07-28 | Toyota Motor Corp | 冷却システムおよびハイブリッド自動車 |
JP2005254974A (ja) * | 2004-03-11 | 2005-09-22 | Toyota Motor Corp | 車両用温度調節システム |
JP2006131016A (ja) * | 2004-11-04 | 2006-05-25 | Honda Motor Co Ltd | 車両の暖房システム |
JP2007008443A (ja) * | 2005-06-02 | 2007-01-18 | Honda Motor Co Ltd | 車両用電源装置 |
JP2007112268A (ja) * | 2005-10-20 | 2007-05-10 | Valeo Thermal Systems Japan Corp | 車両用バッテリ適温化システム |
JP2007290483A (ja) * | 2006-04-24 | 2007-11-08 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の停止制御装置および停止制御方法 |
JP2008052997A (ja) * | 2006-08-23 | 2008-03-06 | Toyota Motor Corp | 電源システム |
JP2008189249A (ja) * | 2007-02-07 | 2008-08-21 | Toyota Motor Corp | 冷却システム |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3599761B2 (ja) | 1993-09-28 | 2004-12-08 | バラード パワー システムズ インコーポレイティド | 燃料電池の暖機システム |
JP3309742B2 (ja) * | 1996-11-29 | 2002-07-29 | 株式会社デンソー | 車両用空調装置 |
US6040561A (en) * | 1999-06-30 | 2000-03-21 | General Motors Corporation | High voltage bus and auxiliary heater control system for an electric or hybrid vehicle |
US6391484B1 (en) * | 1999-07-06 | 2002-05-21 | General Motors Corporation | Fuel processor temperature monitoring and control |
US6713729B2 (en) * | 2001-03-12 | 2004-03-30 | Denso Corporation | Electric load control system and vehicle air-conditioning system having the same |
JP2003025832A (ja) * | 2001-07-12 | 2003-01-29 | Denso Corp | 車両用空調装置 |
US6616059B2 (en) * | 2002-01-04 | 2003-09-09 | Visteon Global Technologies, Inc. | Hybrid vehicle powertrain thermal management system and method for cabin heating and engine warm up |
JP2004265771A (ja) | 2003-03-03 | 2004-09-24 | Denso Corp | 燃料電池の暖機システム |
JP2007016718A (ja) * | 2005-07-08 | 2007-01-25 | Toyota Motor Corp | エンジンの冷却装置 |
DE102006049148A1 (de) * | 2006-10-18 | 2008-04-30 | Beru Ag | Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Zuheizers in einem Kraftfahrzeug |
JP4710865B2 (ja) * | 2007-04-13 | 2011-06-29 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
US7621262B2 (en) * | 2007-05-10 | 2009-11-24 | Ford Global Technologies, Llc | Hybrid thermal energy conversion for HCCI heated intake charge system |
-
2009
- 2009-01-23 JP JP2009013459A patent/JP2010119282A/ja active Pending
- 2009-10-13 DE DE102009049232A patent/DE102009049232A1/de not_active Withdrawn
- 2009-10-16 US US12/589,108 patent/US20100100266A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0624238A (ja) * | 1992-07-06 | 1994-02-01 | Nippondenso Co Ltd | バッテリ温度制御装置 |
JP2004187339A (ja) * | 2002-11-29 | 2004-07-02 | Toshiba Corp | 車載用モータの制御装置および車両用モータシステム |
JP2005047489A (ja) * | 2003-07-15 | 2005-02-24 | Honda Motor Co Ltd | 車両用電装ユニットの加温冷却装置およびハイブリッド車両 |
JP2005199986A (ja) * | 2003-12-16 | 2005-07-28 | Toyota Motor Corp | 冷却システムおよびハイブリッド自動車 |
JP2005254974A (ja) * | 2004-03-11 | 2005-09-22 | Toyota Motor Corp | 車両用温度調節システム |
JP2006131016A (ja) * | 2004-11-04 | 2006-05-25 | Honda Motor Co Ltd | 車両の暖房システム |
JP2007008443A (ja) * | 2005-06-02 | 2007-01-18 | Honda Motor Co Ltd | 車両用電源装置 |
JP2007112268A (ja) * | 2005-10-20 | 2007-05-10 | Valeo Thermal Systems Japan Corp | 車両用バッテリ適温化システム |
JP2007290483A (ja) * | 2006-04-24 | 2007-11-08 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の停止制御装置および停止制御方法 |
JP2008052997A (ja) * | 2006-08-23 | 2008-03-06 | Toyota Motor Corp | 電源システム |
JP2008189249A (ja) * | 2007-02-07 | 2008-08-21 | Toyota Motor Corp | 冷却システム |
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013515195A (ja) * | 2009-12-22 | 2013-05-02 | ルノー エス.ア.エス. | 自動車用の冷却装置 |
JP2012166709A (ja) * | 2011-02-15 | 2012-09-06 | Toyota Motor Corp | ハイブリッド自動車用冷却システム |
JP2015511480A (ja) * | 2012-02-24 | 2015-04-16 | ヴァレオ システム テルミク | 自動車の車室およびドライブトレインの熱管理用の装置 |
WO2014013670A1 (ja) * | 2012-07-18 | 2014-01-23 | 株式会社デンソー | 車両用熱管理システム |
JP2014020280A (ja) * | 2012-07-18 | 2014-02-03 | Denso Corp | 車両用熱管理システム |
JP2013209086A (ja) * | 2013-05-15 | 2013-10-10 | Mitsubishi Electric Corp | 車両用駆動電源装置 |
JP2015080308A (ja) * | 2013-10-16 | 2015-04-23 | 株式会社神戸製鋼所 | 動力制御装置及びこれを備えた建設機械 |
JP2017067053A (ja) * | 2015-10-02 | 2017-04-06 | トヨタ自動車株式会社 | 車両用熱管理装置 |
WO2017056868A1 (ja) * | 2015-10-02 | 2017-04-06 | 株式会社デンソー | 車両用熱管理装置 |
JP2018095107A (ja) * | 2016-12-14 | 2018-06-21 | 株式会社デンソー | 冷却システム |
JP2020514178A (ja) * | 2016-12-26 | 2020-05-21 | ルノー エス.ア.エス.Renault S.A.S. | 液冷媒移送回路を含むハイブリッド電気自動車のための冷却システムを作動させる方法 |
JP2019004544A (ja) * | 2017-06-12 | 2019-01-10 | 株式会社デンソー | 制御システム |
WO2018230812A1 (ko) * | 2017-06-13 | 2018-12-20 | 주식회사 엘지화학 | 배터리 팩 온도 제어 방법 및 장치 |
US11114708B2 (en) | 2017-06-13 | 2021-09-07 | Lg Chem, Ltd. | Battery pack temperature control method and device |
JP2019089524A (ja) * | 2017-11-17 | 2019-06-13 | アイシン精機株式会社 | 車両用熱交換装置 |
US11420535B2 (en) * | 2019-02-25 | 2022-08-23 | Honda Motor Co., Ltd. | Battery temperature raising device for hybrid vehicle |
WO2021192528A1 (ja) * | 2020-03-23 | 2021-09-30 | 日立Astemo株式会社 | ハイブリッド制御装置およびハイブリッド制御装置の制御方法 |
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