JP2019047555A - バッテリ温度制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】商用車の電気自動車に搭載される駆動用バッテリの温度制御における効率を向上させることができるバッテリ温度制御装置を提供する。【解決手段】所定の作動温度範囲を有し、車両を駆動するモータに電力を供給するバッテリと熱交換する冷媒を循環する冷媒循環回路と、冷媒循環回路における冷媒の流路を、冷媒と熱交換する熱交換部を含む熱交換流路と熱交換部をバイパスするバイパス流路との間で切り替える流路切替部と、バッテリの温度が作動温度範囲内であり、かつバッテリが放電、又は充電される条件下にある場合、冷媒の流路としてバイパス流路を選択するように流路切替部を制御する切替制御部と、を含む。【選択図】図1
Description
本発明は、車両に設けられるバッテリの温度を制御するバッテリ温度制御装置に関する。
車両の駆動用電源として用いられるバッテリには、最適な作動温度域が存在する。当該バッテリは適切な温度範囲で作動しなければ、大幅に充放電効率が低下する。充放電効率の低下は、車両の走行性能にも影響する。
そこで、冬季などの比較的寒冷な環境下においては、バッテリの温度が適切な温度範囲より低いことが考えられるため、バッテリの温度を適切な温度範囲まで暖機する必要がある。また、夏季などの比較的高温な環境下においては、バッテリの温度が適切な温度範囲より高いことが考えられるため、バッテリの温度を適切な温度範囲まで冷却する必要がある。
例えば、下記特許文献1には、エンジン近傍、及びバッテリ近傍に冷媒が循環する冷媒循環回路を形成し、車両始動直後にエンジンの暖機とともに、バッテリの暖機を行う装置が開示されている。
しかしながら、トラック等の商用車の分野におけるハイブリッド電気自動車や、エンジンを備えない電気自動車では、バッテリの大容量化に伴い、バッテリをキャブ下に配置することが困難である。このため、上記バッテリをサイドフレーム間やサイドフレームの側方に配置する必要がある。すると、上記冷媒循環回路が比較的長くなり、かつ、冷媒循環回路の大部分が外気に露出して設けられてしまう。
一般的に、上記冷媒循環回路は、スチールパイプ等の金属により構成されることから、外気に露出している冷媒循環回路において、外気との熱交換に伴うエネルギーロスが発生する。結果として、バッテリの温度制御における効率が悪化する虞がある。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、商用車の電気自動車に搭載される駆動用バッテリの温度制御における効率を向上させることができるバッテリ温度制御装置を提供することにある。
本発明は、以下の適用例として実現することができる。本適用例に係るバッテリ温度制御装置は、所定の作動温度範囲を有し、車両を駆動するモータに電力を供給するバッテリと熱交換する冷媒を循環する冷媒循環回路と、前記冷媒循環回路における前記冷媒の流路を、前記冷媒と熱交換する熱交換部を含む熱交換流路と前記熱交換部をバイパスするバイパス流路との間で切り替える流路切替部と、前記バッテリの温度が前記作動温度範囲内であり、かつ前記バッテリが放電、又は充電される条件下にある場合、前記冷媒の流路として前記バイパス流路を選択するように前記流路切替部を制御する切替制御部と、を含む。
本適用例に係るバッテリ温度制御装置において、切替制御部は、バッテリの温度が所定の作動温度範囲内、かつバッテリが放電、又は充電される条件下にある場合、冷媒の流路として冷媒循環回路のバイパス流路を選択する。
冬季などの比較的寒冷な環境下においては、バッテリ温度制御装置は、バッテリの温度が所定の作動温度範囲内となった場合、冷媒の流路として冷媒循環回路のバイパス流路を選択する。これにより、多くのエネルギーを消費する熱交換部を使用しなくても、バッテリから放出される排熱を利用して、バッテリを所定の作動温度範囲内で保温することができる。
本適用例に係るバッテリ温度制御装置において、冷媒循環回路に含まれるバイパス流路、及び冷媒を循環させるポンプは、キャブより車両後方に配置される。
これにより、バイパス流路は、バッテリの近傍に配置される。このため、バイパス流路は、熱交換流路を経由する場合の流路より短い。すなわち、バイパス流路では、他の流路と比較して、流路を介した外気との熱交換に伴うエネルギーロスが生じにくい。言い換えれば、バイパス流路は、外気の影響を受けにくいため、他の流路と比較して、長く冷媒の温度を維持することができる。
したがって、本適用例に係るバッテリ温度制御装置は、商用車の電気自動車に搭載される駆動用バッテリの温度制御における効率を向上させることができる。
また、本適用例に係るバッテリ温度制御装置において、ポンプはバッテリの近傍に配置される。ポンプは、例えば、車両前方に配置されるキャブより車両後方に配置されるバッテリの近傍に配置される。具体的には、ポンプは、車両の荷箱下のスペースに支持されたバッテリの略中央に配置される。ポンプがバッテリの近傍に配置されるため、ポンプからバッテリまでの流路の長さが他の流路と比較して短い。これにより、流路を介した外気との熱交換に伴うエネルギーロスが生じにくい。言い換えれば、外気の影響を受けにくいため、他の流路と比較して、長く冷媒の温度を維持することができる。
したがって、本適用例に係るバッテリ温度制御装置は、商用車の電気自動車に搭載される駆動用バッテリの温度制御における効率を向上させることができる。
以下、本発明の一実施形態に係るバッテリ温度制御装置について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、各実施形態の説明に用いる図面は、いずれも構成部材を模式的に示すものであって、部分的な強調、拡大、縮小、又は省略等を行っている。なお、構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとなっていない場合がある。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係るバッテリ温度制御装置1を示すブロック図である。図2は、図1に示すバッテリ温度制御装置1に含まれる構成部品の配置例を示す配置図である。図1、及び図2に示すバッテリ温度制御装置1は、トラック等の車両に設けられた冷媒循環回路3に沿って冷媒を循環させることで、図1、及び図2に示すバッテリ装置5に含まれるバッテリ51を加熱、保温、又は冷却する。
図1は、第1実施形態に係るバッテリ温度制御装置1を示すブロック図である。図2は、図1に示すバッテリ温度制御装置1に含まれる構成部品の配置例を示す配置図である。図1、及び図2に示すバッテリ温度制御装置1は、トラック等の車両に設けられた冷媒循環回路3に沿って冷媒を循環させることで、図1、及び図2に示すバッテリ装置5に含まれるバッテリ51を加熱、保温、又は冷却する。
(バッテリ装置の説明)
ここで、バッテリ温度制御装置1による加熱、保温、又は冷却の対象となるバッテリ51を含むバッテリ装置5と、バッテリ装置5を制御する充放電制御部9とについて説明する。図1、及び図2に示すように、バッテリ装置5は、バッテリ51と、温度検出部53とを含む。
ここで、バッテリ温度制御装置1による加熱、保温、又は冷却の対象となるバッテリ51を含むバッテリ装置5と、バッテリ装置5を制御する充放電制御部9とについて説明する。図1、及び図2に示すように、バッテリ装置5は、バッテリ51と、温度検出部53とを含む。
バッテリ51は、車両を駆動するモータに電力を供給する。第1実施形態におけるバッテリ51は、複数のバッテリセル51−1〜51−6を含む。ここで、上記車両が、例えば、図2に示すようなラダーフレーム100と、4つの車輪200とを備えるトラックであると仮定する。まず、車両前方にキャブ(図示せず)が設置される。複数のバッテリセル51−1〜51−6は、例えば、車両前方に設置されたキャブより車両後方に設置され、ラダーフレーム100に支持される。具体的には、複数のバッテリセル51−1〜51−6は、荷箱下のスペースに配置される。複数のバッテリセル51−1〜51−6は、充放電に適している所定の作動温度範囲を有している。複数のバッテリセル51−1〜51−6は、バッテリ温度制御装置1により上記作動温度範囲内となるように、温度を調整される。なお、本実施形態におけるバッテリセルの設置個数は、図1及び図2に示すように、6個とは限らない。例えば、本実施形態におけるバッテリセルは、モータの駆動に必要な容量、及び複数のバッテリセル51−1〜51−6各々の重量等のバッテリセル設置要件に応じて、必要な個数設置される。
温度検出部53は、バッテリ51の温度を検出する。例えば、温度検出部53は、複数の温度センサ53−1〜53−6を含む。複数の温度センサ53−1〜53−6は、上記複数のバッテリセル51−1〜51−6各々に対して設けられ、複数のバッテリセル51−1〜51−6各々の温度を検出する。複数の温度センサ53−1〜53−6は、検出した複数のバッテリセル51−1〜51−6の温度を後述する切替制御部7へ送信する。
充放電制御部9は、ハードウェア資源として、CPU(Central Processing Unit)及びMPU(Micro Processing Unit)等の所定のプロセッサを含む。例えば、充放電制御部9は、上記モータに電力を供給するため、バッテリ51に対して放電するように指示する。また、充放電制御部9は、バッテリ51に対して、回生ブレーキにより発生した電力を充電するように指示する。充放電制御部9は、バッテリ51の充放電状況を後述する切替制御部7へ送信する。
ここで、充放電制御部9は、すべてのバッテリセル51−1〜51−6に対して、放電するように指示してもよいし、複数のバッテリセル51−1〜51−6のうちの少なくとも一つを選択して放電するように指示してもよい。また、充放電制御部9は、すべてのバッテリセル51−1〜51−6に対して、充電するように指示してもよいし、複数のバッテリセル51−1〜51−6のうちの少なくとも一つを選択して充電するように指示してもよい。
(バッテリ温度制御装置の説明)
次に、バッテリ温度制御装置1について説明する。図1に示すように、バッテリ温度制御装置1は、冷媒循環回路3と、切替制御部7とを含む。冷媒循環回路3は、バッテリ51近傍に冷媒を循環するための回路である。
次に、バッテリ温度制御装置1について説明する。図1に示すように、バッテリ温度制御装置1は、冷媒循環回路3と、切替制御部7とを含む。冷媒循環回路3は、バッテリ51近傍に冷媒を循環するための回路である。
第1実施形態における冷媒循環回路3は、ポンプ31と、バッテリ熱交換流路32と、バルブ33と、バイパス流路34と、バルブ間流路35と、バルブ36と、ヒータ熱交換流路37と、ラジエータ熱交換流路39とを含む。
ポンプ31は、流路内に充填された冷媒を矢印方向へ循環させる装置である。ポンプ31は、例えば、車両の荷箱下のスペースに配置された複数のバッテリセル51−1〜51−6の近傍に配置される。具体的には、ポンプ31は、図2に示すように、キャブ後方のラダーフレーム100に支持された複数のバッテリセル51−1〜51−6の略中央に配置される。これにより、ポンプ31が複数のバッテリセル51−1〜51−6の近傍に配置されるため、例えばキャブ下に配置される場合と比べ、ポンプ31から複数のバッテリセル51−1〜51−6までのバッテリ熱交換流路32の長さが他の流路と比較して短くすることができる。これにより、流路を介した外気との熱交換に伴うエネルギーロスが生じにくいことから、駆動用バッテリの温度制御における効率をより向上させることができるバッテリ温度制御装置1を実現することができる。第1実施形態におけるポンプ31では、図示しない制御装置により、冷媒の吐出量(送出量)が制御される。
なお、ポンプ31は、車両が動作している間、常に冷媒を送出し続けることが望ましい。この理由の一つ目としては、ポンプ31による冷媒の送出を中断すると、上記複数のバッテリセル51−1〜51−6各々の温度が急激に変化し、複数のバッテリセル51−1〜51−6の劣化を招く虞があるためである。また、この理由の二つ目としては、上記複数のバッテリセル51−1〜51−6各々の温度変化は、複数のバッテリセル51−1〜51−6ごとに異なるため、複数のバッテリセル51−1〜51−6の間で性能差を生じる虞があるためである。
バッテリ熱交換流路32は、バッテリ装置5を経由してポンプ31とバルブ33とを接続し、ポンプ31から送出された冷媒をバルブ33へ流すための冷媒流路である。バッテリ熱交換流路32は、スチールパイプ等の金属により構成される。例えば、バッテリ熱交換流路32は、複数のバッテリセル51−1〜51−6ごとに分岐され、複数のバッテリセル51−1〜51−6各々の近傍を通過する。バッテリ熱交換流路32に沿って複数のバッテリセル51−1〜51−6各々の近傍を通過する冷媒は、複数のバッテリセル51−1〜51−6と熱交換する。バッテリ熱交換流路32は、複数のバッテリセル51−1〜51−6の近傍を通過した後、再び1つの流路に集約される。複数のバッテリセル51−1〜51−6と熱交換した冷媒は、バルブ33へ流れる。
バルブ(流路切替部)33は、バッテリ熱交換流路32と接続される第1ポート331と、バイパス流路34と接続される第2ポート332と、バルブ間流路35と接続される第3ポート333とからなる三方向電磁弁である。バルブ33は、鉄等の金属やゴム等の樹脂により構成される。バルブ33は、切替制御部7による切替制御により各ポートの開閉を実行する。
バイパス流路34は、バルブ33とポンプ31とを接続し、上記バルブ33の第2ポート332から吐出された冷媒をポンプ31へ流すための冷媒流路である。バイパス流路34は、スチールパイプ等の金属により構成される。バイパス流路34は、ヒータ38、及びラジエータ40をバイパスする。例えば、バイパス流路34は、ポンプ31と同様に、車両の荷箱下のスペースに配置されたバッテリ51の近傍に配置される。バイパス流路34を通過した冷媒は、ポンプ31へ流れ、再び冷媒循環回路3を循環する。
バイパス流路34には、ヒータ熱交換流路37及びラジエータ熱交換流路39と異なり、冷媒と熱交換する構成が設けられていない。つまり、バイパス流路34を通過した冷媒は、流路を介した外気との熱交換を除いて特段の熱交換を行わずに、ポンプ31へ流れる。また、バイパス流路34は、複数のバッテリセル51−1〜51−6の近傍に配置される。このため、バイパス流路34を経由する場合の流路の長さは、ヒータ熱交換流路37を経由する場合の流路、及びラジエータ熱交換流路39を経由する場合の流路より短い。すなわち、バイパス流路34においては、他の流路と比較して、流路を介した外気との熱交換に伴うエネルギーロスが生じにくい。なお、バイパス流路34は、ヒータ熱交換流路37及びラジエータ熱交換流路39と、ポンプ31手前の一部区間を共有している。
バルブ間流路35は、バルブ33とバルブ36とを接続し、上記バルブ33の第3ポート333から吐出された冷媒をバルブ36へ流すための冷媒流路である。バルブ間流路35は、スチールパイプ等の金属により構成される。
バルブ(流路切替部)36は、バルブ間流路35と接続される第1ポート361と、ヒータ熱交換流路37と接続される第2ポート362と、ラジエータ熱交換流路39と接続される第3ポート363とからなる三方向電磁弁である。バルブ36は、鉄等の金属やゴム等の樹脂により構成される。バルブ36は、バルブ33と同様に、切替制御部7による切替制御により各ポートの開閉を実行する。
ヒータ熱交換流路37は、バルブ36とポンプ31とを接続し、上記バルブ36の第2ポート362から吐出された冷媒をポンプ31へ流すための冷媒流路である。ヒータ熱交換流路37は、スチールパイプ等の金属により構成される。例えば、ヒータ熱交換流路37には、冷媒を加熱するヒータ38が設けられている。ヒータ38は、車両のキャブ下に配置される。ヒータ38を通過する冷媒は、ヒータ38により加熱される。ヒータ38により加熱された冷媒は、ポンプ31へ流れ、再び冷媒循環回路3を循環する。
ラジエータ熱交換流路39は、バルブ36とポンプ31とを接続し、上記バルブ36の第3ポート363から吐出された冷媒をポンプ31へ流すための冷媒流路である。ラジエータ熱交換流路39は、スチールパイプ等の金属により構成される。例えば、ラジエータ熱交換流路39には、冷媒の熱を放出するラジエータ40が設けられている。ラジエータ40は、ヒータ38と同様に、車両のキャブ下に配置される。ラジエータ40を通過する冷媒は、ラジエータ40により熱を放出される。ラジエータ40により熱を放出された冷媒は、ポンプ31へ流れ、再び冷媒循環回路3を循環する。
切替制御部7は、ハードウェア資源として、CPU及びMPU等の所定のプロセッサを含む。例えば、切替制御部7は、冷媒の流路を、バイパス流路34と、ヒータ熱交換流路37と、ラジエータ熱交換流路39との間で切り替える。例えば、切替制御部7は、冷媒の流路を切り替えるため、バルブ33、及びバルブ36の開閉制御を実行する。具体的には、切替制御部7は、複数の温度センサ53−1〜53−6から送信された複数のバッテリセル51−1〜51−6の温度と、充放電制御部9から送信された複数のバッテリセル51−1〜51−6ごとの充放電状況とに基づいて、バルブ33、及びバルブ36の開閉制御を実行する。
(流路の切替制御)
ここで、図1に示す切替制御部7による流路の切替制御について、図3を参照して説明する。図3は、図1に示す切替制御部7における流路の切替制御の流れを示すフローチャートである。
ここで、図1に示す切替制御部7による流路の切替制御について、図3を参照して説明する。図3は、図1に示す切替制御部7における流路の切替制御の流れを示すフローチャートである。
ステップS1において、切替制御部7は、バッテリ51の温度が所定の下限作動温度未満であるか否かを判定する。ここで、所定の下限作動温度とは、バッテリ51の所定の作動温度範囲のうちの下限温度のことである。
バッテリ51の温度が所定の下限作動温度未満である場合(ステップS1のYes)、ステップS2において、切替制御部7は、冷媒の流路としてヒータ熱交換流路37を選択する。具体的には、切替制御部7は、バルブ33のうちの第1ポート331と、第3ポート333とを開放し、第2ポート332を閉鎖する。また、切替制御部7は、バルブ36のうちの第1ポート361と、第2ポート362とを開放し、第3ポート363を閉鎖する。これにより、冷媒をヒータ熱交換流路37へ流し、ヒータ38により冷媒を加熱する。さらに、加熱した冷媒がポンプ31、及びバッテリ熱交換流路32を介して、複数のバッテリセル51−1〜51−6各々の近傍を通過する。これにより、複数のバッテリセル51−1〜51−6を加熱することができる。
ステップS3において、切替制御部7は、バッテリ51の温度が所定の作動温度範囲内であるか否かを判定する。バッテリ51の温度が所定の作動温度範囲内でない場合(ステップS3のNo)、所定の作動温度範囲内となるまでステップS3を繰り返す。
バッテリ51の温度が所定の下限作動温度以上である場合(ステップS1のNo)、ステップS4において、切替制御部7は、バッテリ51の温度が所定の上限作動温度以上であるか否かを判定する。具体的には、切替制御部7は、複数のバッテリセル51−1〜51−6各々の温度が所定の上限作動温度以上であるか否かを判定する。ここで、所定の上限作動温度とは、バッテリ51の所定の作動温度範囲のうちの上限温度のことである。
バッテリ51の温度が所定の上限作動温度以上である場合(ステップS4のYes)、ステップS5において、切替制御部7は、冷媒の流路としてラジエータ熱交換流路39を選択する。具体的には、切替制御部7は、ステップS2と同様に、バルブ33のうちの第1ポート331と、第3ポート333とを開放し、第2ポート332を閉鎖する。また、切替制御部7は、バルブ36のうちの第1ポート361と、第3ポート363とを開放し、第2ポート362を閉鎖する。これにより、冷媒をラジエータ熱交換流路39へ流し、ラジエータ40により冷媒の熱を放出する。さらに、熱を放出した冷媒がポンプ31、及びバッテリ熱交換流路32を介して、複数のバッテリセル51−1〜51−6各々の近傍を通過する。これにより、複数のバッテリセル51−1〜51−6を冷却することができる。
ステップS6において、切替制御部7は、バッテリ51の温度が所定の作動温度範囲内であるか否かを判定する。バッテリ51の温度が所定の作動温度範囲内でない場合(ステップS6のNo)、所定の作動温度範囲内となるまでステップS6を繰り返す。
バッテリ51の温度が所定の作動温度範囲内である場合(ステップS3のYes、ステップS6のYes、又はステップS4のNo)、ステップS7において、切替制御部7は、バッテリ51が放電、又は充電される条件下にあるか否かを判定する。具体的には、切替制御部7は、複数のバッテリセル51−1〜51−6各々が放電、又は充電される条件下にあるか否かを判定する。ここで、放電される条件下とは、例えば、モータを駆動させるために、複数のバッテリセル51−1〜51−6各々からモータへ電力が供給されている状態を意味する。また、充電される条件下とは、例えば、回生ブレーキにより発生した電力が複数のバッテリセル51−1〜51−6のうちの少なくとも一つへ供給され、上記複数のバッテリセル51−1〜51−6のうちの少なくとも一つが充電されている状態を意味する。
バッテリ51が放電、又は充電される条件下にある場合(ステップS7のYes)、ステップS8において、切替制御部7は、冷媒の流路としてバイパス流路34を選択する。具体的には、切替制御部7は、バルブ33のうちの第1ポート331と、第2ポート332とを開放し、第3ポート333を閉鎖する。これにより、冷媒をバイパス流路34へ流すことができる。さらに、バイパス流路34を通過した冷媒がポンプ31、及びバッテリ熱交換流路32を介して、複数のバッテリセル51−1〜51−6各々の近傍を通過する。
ここで、放電、又は充電される条件下にある複数のバッテリセル51−1〜51−6は、各々排熱を放出している。例えば、冷媒の温度が排熱を放出する複数のバッテリセル51−1〜51−6各々の温度より低い場合、複数のバッテリセル51−1〜51−6の近傍を通過する冷媒は、複数のバッテリセル51−1〜51−6により加熱される。すなわち、冷媒の流路としてバイパス流路34を選択することで、特段の熱交換を行わなくても、複数のバッテリセル51−1〜51−6から放出される排熱により冷媒を加熱することができる。
バッテリ51が放電、又は充電されない条件下にある場合(ステップS7のNo)、切替制御部7は、処理を終了する。ここで、放電、又は充電されない条件下とは、車両が駐車、又は停車している状態を意味する。
上記説明の通り、第1実施形態に係るバッテリ温度制御装置1は、冷媒循環回路3と、切替制御部7とを含む。切替制御部7は、バッテリ51の温度が所定の下限作動温度未満である場合、冷媒の流路として冷媒循環回路3のヒータ熱交換流路37を選択する。切替制御部7は、バッテリ51の温度が所定の上限作動温度以上である場合、冷媒の流路として冷媒循環回路3のラジエータ熱交換流路39を選択する。切替制御部7は、バッテリ51の温度が所定の作動温度範囲内であって、バッテリ51が放電、又は充電される条件下にある場合、冷媒の流路として冷媒循環回路3のバイパス流路34を選択する。
まず、冬季などの比較的寒冷な環境下においては、バッテリ51の温度が所定の下限作動温度未満であることが考えられる。上記構成によれば、バッテリ51の温度が所定の下限作動温度未満である場合、バッテリ温度制御装置1は、冷媒の流路として冷媒循環回路3のヒータ熱交換流路37を選択する。これにより、バッテリ51を所定の作動温度範囲内まで加熱することができる。
さらに、バッテリ温度制御装置1は、バッテリ51の温度が所定の作動温度範囲内となった場合、冷媒の流路として冷媒循環回路3のバイパス流路34を選択する。これにより、多くのエネルギーを消費するヒータ38を使用しなくても、バッテリ51から放出される排熱を利用して、バッテリ51を所定の作動温度範囲内で保温することができる。
すなわち、第1実施形態に係るバッテリ温度制御装置1は、バッテリ51の温度制御に使用するエネルギーの消費を低減することができる。
次に、夏季などの比較的高温な環境下においては、バッテリ51の温度が所定の上限作動温度以上であることが考えられる。上記構成によれば、バッテリ51の温度が所定の上限作動温度以上である場合、バッテリ温度制御装置1は、冷媒の流路として冷媒循環回路3のラジエータ熱交換流路39を選択する。これにより、バッテリ51を所定の作動温度範囲内まで冷却することができる。
さらに、バッテリ温度制御装置1は、バッテリ51の温度が所定の作動温度範囲内となった場合、冷媒の流路として冷媒循環回路3のバイパス流路34を選択する。ここで、バイパス流路34は、バッテリ51の近傍に配置される。バイパス流路34を経由する場合の流路の長さは、ヒータ熱交換流路37を経由する場合の流路、及びラジエータ熱交換流路39を経由する場合の流路より短い。すなわち、バイパス流路34においては、他の流路と比較して、流路を介した外気との熱交換に伴うエネルギーロスが生じにくい。言い換えれば、バイパス流路34は、外気の影響を受けにくいため、他の流路と比較して、長く冷媒の温度を維持することができる。
また、ポンプ31は、例えば、車両の荷箱下のスペースに配置された複数のバッテリセル51−1〜51−6の近傍に配置される。具体的には、ポンプ31は、図2に示すように、ラダーフレーム100に支持された複数のバッテリセル51−1〜51−6の略中央に配置される。ポンプ31が複数のバッテリセル51−1〜51−6の近傍に配置されるため、ポンプ31から複数のバッテリセル51−1〜51−6までのバッテリ熱交換流路32の長さが他の流路と比較して短い。これにより、流路を介した外気との熱交換に伴うエネルギーロスが生じにくい。
かくして、第1実施形態に係るバッテリ温度制御装置1は、商用車の電気自動車に搭載される駆動用バッテリの温度制御における効率を向上させることができる。
なお、第1実施形態に係るバッテリ温度制御装置1は、バッテリ装置5に設置された温度検出部53からバッテリ51の温度に関する情報を受信している。しかしながら、第1実施形態に係るバッテリ温度制御装置1は、これに限定されない。第1実施形態に係るバッテリ温度制御装置1は、温度検出部を含み、当該温度検出部によりバッテリ51の温度を検出してもよい。
(第2実施形態)
図4は、第2実施形態に係るバッテリ温度制御装置10を示すブロック図である。図5は、図4に示すバッテリ温度制御装置10に含まれる構成部品の配置例を示す配置図である。第1実施形態では、複数のバッテリセル51−1〜51−6を含むバッテリ装置5に対してバッテリ温度制御装置1を適用する場合について記載した。第2実施形態では、単体で車両に実装可能な大容量を有するバッテリモジュールに対して、バッテリ温度制御装置10を適用する場合について記載する。なお、切替制御部7における流路の切替制御は、第1実施形態と略一致するため、詳細な記載を省略する。また、説明の便宜上、第1実施形態に係るバッテリ温度制御装置1と同様の構成についての説明は、必要に応じて省略する。
図4は、第2実施形態に係るバッテリ温度制御装置10を示すブロック図である。図5は、図4に示すバッテリ温度制御装置10に含まれる構成部品の配置例を示す配置図である。第1実施形態では、複数のバッテリセル51−1〜51−6を含むバッテリ装置5に対してバッテリ温度制御装置1を適用する場合について記載した。第2実施形態では、単体で車両に実装可能な大容量を有するバッテリモジュールに対して、バッテリ温度制御装置10を適用する場合について記載する。なお、切替制御部7における流路の切替制御は、第1実施形態と略一致するため、詳細な記載を省略する。また、説明の便宜上、第1実施形態に係るバッテリ温度制御装置1と同様の構成についての説明は、必要に応じて省略する。
図4、及び図5に示すバッテリ温度制御装置10は、トラック等の車両に設けられた冷媒循環回路3に沿って冷媒を循環させることで、図4、及び図5に示すバッテリ装置6に含まれるバッテリモジュール61を加熱、保温、又は冷却する。
(バッテリ装置の説明)
ここで、バッテリ温度制御装置10による加熱、保温、又は冷却の対象となるバッテリモジュール61を含むバッテリ装置6について説明する。図4、及び図5に示すように、バッテリ装置5は、バッテリモジュール61と、温度検出部63と、充放電制御部11とを含む。
ここで、バッテリ温度制御装置10による加熱、保温、又は冷却の対象となるバッテリモジュール61を含むバッテリ装置6について説明する。図4、及び図5に示すように、バッテリ装置5は、バッテリモジュール61と、温度検出部63と、充放電制御部11とを含む。
バッテリモジュール61は、車両を駆動するモータに電力を供給する。ここで、上記車両が、例えば、図5に示すようなラダーフレーム100と、4つの車輪200とを備えるトラックであると仮定する。まず、車両前方にキャブ(図示せず)が設置される。バッテリモジュール61は、例えば、車両前方に設置されたキャブより車両後方に設置され、ラダーフレーム100に支持される。具体的には、バッテリモジュール61は、荷箱下のスペースに配置される。バッテリモジュール61は、充放電に最も適している所定の作動温度範囲を有している。バッテリモジュール61は、バッテリ温度制御装置10により上記作動温度範囲内となるように、温度を調整される。
温度検出部63は、バッテリモジュール61の温度を検出する。温度検出部63は、検出したバッテリモジュール61の温度を後述する切替制御部7へ送信する。
充放電制御部11は、ハードウェア資源として、CPU及びMPU等の所定のプロセッサを含む。例えば、充放電制御部11は、上記モータに電力を供給するため、バッテリモジュール61に対して放電するように指示する。また、充放電制御部11は、バッテリモジュール61に対して、回生ブレーキにより発生した電力を充電するように指示する。充放電制御部11は、バッテリモジュール61の充放電状況を切替制御部7へ送信する。
なお、バッテリ温度制御装置10は、第1実施形態に係るバッテリ温度制御装置1の構成と略一致するため、冷媒循環回路3および切替制御部7等の構成に関する詳細な説明を省略する。
上記説明の通り、第2実施形態に係るバッテリ温度制御装置10は、冷媒循環回路3と、切替制御部7とを含む。切替制御部7は、バッテリモジュール61の温度が所定の下限作動温度未満である場合、冷媒の流路として冷媒循環回路3のヒータ熱交換流路37を選択する。切替制御部7は、バッテリモジュール61の温度が所定の上限作動温度以上である場合、冷媒の流路として冷媒循環回路3のラジエータ熱交換流路39を選択する。切替制御部7は、バッテリモジュール61の温度が所定の作動温度範囲内、かつバッテリモジュール61が放電、又は充電される条件下にある場合、冷媒の流路として冷媒循環回路3のバイパス流路34を選択する。
まず、冬季などの比較的寒冷な環境下においては、バッテリモジュール61の温度が所定の下限作動温度未満であることが考えられる。上記構成によれば、バッテリモジュール61の温度が所定の下限作動温度未満である場合、バッテリ温度制御装置10は、冷媒の流路として冷媒循環回路3のヒータ熱交換流路37を選択する。これにより、バッテリモジュール61を所定の作動温度範囲内まで加熱することができる。
さらに、バッテリ温度制御装置10は、バッテリモジュール61の温度が所定の作動温度範囲内となった場合、冷媒の流路として冷媒循環回路3のバイパス流路34を選択する。これにより、多くのエネルギーを消費するヒータ38を使用しなくても、バッテリモジュール61から放出される排熱を利用して、バッテリモジュール61を所定の作動温度範囲内で保温することができる。
すなわち、第2実施形態に係るバッテリ温度制御装置1は、バッテリモジュールの温度制御に使用するエネルギーの消費を低減することができる。
次に、夏季などの比較的高温な環境下においては、バッテリモジュール61の温度が所定の上限作動温度以上であることが考えられる。上記構成によれば、バッテリモジュール61の温度が所定の上限作動温度以上である場合、バッテリ温度制御装置10は、冷媒の流路として冷媒循環回路3のラジエータ熱交換流路39を選択する。これにより、バッテリモジュール61を所定の作動温度範囲内まで冷却することができる。
さらに、バッテリ温度制御装置10は、バッテリモジュール61の温度が所定の作動温度範囲内となった場合、冷媒の流路として冷媒循環回路3のバイパス流路34を選択する。ここで、バイパス流路34は、バッテリモジュール61の近傍に配置される。バイパス流路34を経由する場合の流路の長さは、ヒータ熱交換流路37を経由する場合の流路、及びラジエータ熱交換流路39を経由する場合の流路より短い。すなわち、バイパス流路34においては、他の流路と比較して、流路を介した外気との熱交換に伴うエネルギーロスが生じにくい。言い換えれば、バイパス流路34は、外気の影響を受けにくいため、他の流路と比較して、長く冷媒の温度を維持することができる。
かくして、第2実施形態に係るバッテリ温度制御装置10は、商用車の電気自動車に搭載される駆動用バッテリの温度制御における効率を向上させることができる。
なお、第2実施形態に係るバッテリ温度制御装置10は、バッテリ装置6に設置された温度検出部63からバッテリモジュール61の温度に関する情報を受信している。しかしながら、第2実施形態に係るバッテリ温度制御装置10は、これに限定されない。第2実施形態に係るバッテリ温度制御装置10は、温度検出部を含み、当該温度検出部によりバッテリモジュール61の温度を検出してもよい。
ここで、第1実施形態に係るバッテリ温度制御装置1、及び第2実施形態に係るバッテリ温度制御装置10は、ヒータ熱交換流路37、及びラジエータ熱交換流路39等の熱交換回路を含んでいる。しかしながら、第1実施形態に係るバッテリ温度制御装置1、及び第2実施形態に係るバッテリ温度制御装置10は、これに限定されない。例えば、バッテリ温度制御装置1、及びバッテリ温度制御装置10は、より高温な環境に対応するため、冷媒を冷却するチラーを設けたチラー熱交換流路を含んでもよい。
また、第1実施形態に係るバッテリ温度制御装置1、及び第2実施形態に係るバッテリ温度制御装置10は、上限温度や下限温度といった閾値に基づいて、バルブ33およびバルブ36を開閉制御している。しかしながら、上記バッテリ温度制御装置1、及びバッテリ温度制御装置10は、これに限定されない。例えば、上限温度や下限温度の前後数度程度等、閾値に幅を持たせて、徐々にバルブ33およびバルブ36の各ポートを開閉するようにしてもよい。
また、上記説明において用いた「所定のプロセッサ」という文言は、例えば、専用又は汎用のプロセッサ、を意味する。また、本実施形態の各構成要素(各処理部)は、単一のプロセッサに限らず、複数のプロセッサによって実現するようにしてもよい。さらに、複数の構成要素(複数の処理部)を、単一のプロセッサによって実現するようにしてもよい。
1 バッテリ温度制御装置
3 冷媒循環回路
5 バッテリ装置
6 バッテリ装置
7 切替制御部
9 充放電制御部
11 充放電制御部
10 バッテリ温度制御装置
31 ポンプ
32 バッテリ熱交換流路
33 バルブ(流路切替部)
34 バイパス流路
35 バルブ間流路
36 バルブ(流路切替部)
37 ヒータ熱交換流路
38 ヒータ
39 ラジエータ熱交換流路
40 ラジエータ
51 バッテリ
51−1〜51−6 バッテリセル
53 温度検出部
53−1〜53−6 温度センサ
61 バッテリモジュール
63 温度検出部
100 ラダーフレーム
200 車輪
3 冷媒循環回路
5 バッテリ装置
6 バッテリ装置
7 切替制御部
9 充放電制御部
11 充放電制御部
10 バッテリ温度制御装置
31 ポンプ
32 バッテリ熱交換流路
33 バルブ(流路切替部)
34 バイパス流路
35 バルブ間流路
36 バルブ(流路切替部)
37 ヒータ熱交換流路
38 ヒータ
39 ラジエータ熱交換流路
40 ラジエータ
51 バッテリ
51−1〜51−6 バッテリセル
53 温度検出部
53−1〜53−6 温度センサ
61 バッテリモジュール
63 温度検出部
100 ラダーフレーム
200 車輪
Claims (8)
- 所定の作動温度範囲を有し、車両を駆動するモータに電力を供給するバッテリと熱交換する冷媒を循環する冷媒循環回路と、
前記冷媒循環回路における前記冷媒の流路として、前記冷媒と熱交換する熱交換部を含む熱交換流路と前記熱交換部をバイパスするバイパス流路との間で切り替える流路切替部と、
前記バッテリの温度が前記作動温度範囲内であり、かつ前記バッテリが放電、又は充電される条件下にある場合、前記冷媒の流路として前記バイパス流路を選択するように前記流路切替部を制御する切替制御部と、
を含むバッテリ温度制御装置。 - 前記バッテリは、複数のバッテリセルを含み、
前記切替制御部は、前記複数のバッテリセル各々の温度が前記作動温度範囲内であり、かつ前記複数のバッテリセル各々が放電、又は充電される条件下にある場合、前記冷媒の流路として前記バイパス流路を選択するように前記流路切替部を制御する、請求項1に記載のバッテリ温度制御装置。 - 前記切替制御部は、前記バッテリの温度が前記作動温度範囲外である場合、前記冷媒の流路として前記熱交換流路を選択するように前記流路切替部を制御する、請求項1、又は2に記載のバッテリ温度制御装置。
- 前記バッテリの温度を検出する温度検出部をさらに含む、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のバッテリ温度制御装置。
- 前記車両は、ラダーフレームを備えるトラックであり、
前記熱交換部は、前記車両前方に設置されるキャブの下に設けられ、
前記バッテリは、前記キャブより車両後方のラダーフレームに支持される、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のバッテリ温度制御装置。 - 前記冷媒循環回路に含まれる複数の流路は、各々金属により構成される、請求項1乃至5のいずれか一項に記載のバッテリ温度制御装置。
- 前記バイパス流路、及び、前記冷媒循環回路において前記冷媒を循環させるポンプは、前記キャブより車両後方に配置される、請求項1乃至6のいずれか一項に記載のバッテリ温度制御装置。
- 前記ポンプは、前記バッテリの近傍に配置される、請求項7に記載のバッテリ温度制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017165374A JP2019047555A (ja) | 2017-08-30 | 2017-08-30 | バッテリ温度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2017165374A JP2019047555A (ja) | 2017-08-30 | 2017-08-30 | バッテリ温度制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=65813036
Family Applications (1)
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JP2017165374A Pending JP2019047555A (ja) | 2017-08-30 | 2017-08-30 | バッテリ温度制御装置 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021133800A (ja) * | 2020-02-27 | 2021-09-13 | 株式会社Subaru | 車両 |
JP2021144785A (ja) * | 2020-03-10 | 2021-09-24 | いすゞ自動車株式会社 | バッテリーモジュール、及びバッテリー |
-
2017
- 2017-08-30 JP JP2017165374A patent/JP2019047555A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2021133800A (ja) * | 2020-02-27 | 2021-09-13 | 株式会社Subaru | 車両 |
JP7414583B2 (ja) | 2020-02-27 | 2024-01-16 | 株式会社Subaru | 車両 |
JP2021144785A (ja) * | 2020-03-10 | 2021-09-24 | いすゞ自動車株式会社 | バッテリーモジュール、及びバッテリー |
JP7287315B2 (ja) | 2020-03-10 | 2023-06-06 | いすゞ自動車株式会社 | バッテリーモジュール、及びバッテリー |
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