JP2019047555A - バッテリ温度制御装置 - Google Patents

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。

特開２００６−１５１０９１号公報

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。

第１実施形態に係るバッテリ温度制御装置を示すブロック図である。 図１に示すバッテリ温度制御装置に含まれる構成部品の配置例を示す配置図である。 図１に示す切替制御部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。 第２実施形態に係るバッテリ温度制御装置を示すブロック図である。 図４に示すバッテリ温度制御装置に含まれる構成部品の配置例を示す配置図である。

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。

（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。

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。

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。

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、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。

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

Claims (8)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。

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