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公開番号2021040439
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210311
出願番号2019161229
出願日20190904
発明の名称車両
出願人本田技研工業株式会社
代理人特許業務法人航栄特許事務所
主分類B60L 58/26 20190101AFI20210212BHJP(車両一般)
要約【課題】バッテリの充電中に充電器及びバッテリを適切に冷却することができる車両を提供する。
【解決手段】車両100は、バッテリ2及び充電器3に熱媒体を供給する第1ポンプEWP1を備える第1温度調節回路4と、電力変換装置5熱媒体を供給する第2ポンプEWP2及びラジエータ12を備える第2温度調節回路6と、両回路4、6が結合された結合回路7を形成する結合通路8、9と、第1電磁切替弁EWV1と、制御装置10と、を備える。複数のモードは、結合回路7に熱媒体を循環させるシリーズモードと、少なくとも第2温度調節回路6に熱媒体を循環させるセパレートモードとを備え、制御装置10は、バッテリ2の充電時にシリーズモードを実行する。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項1】
バッテリと、
電力変換装置と、
充電器と、
前記バッテリ及び前記充電器に熱媒体を供給する第1ポンプを備える第1温度調節回路と、
前記電力変換装置に前記熱媒体を供給する第2ポンプ、及び、前記熱媒体と外気とで熱交換を行う熱交換部、を備える第2温度調節回路と、
前記第1温度調節回路と前記第2温度調節回路とを結合して結合回路を形成する結合通路と、
前記熱媒体が前記結合回路を循環可能な循環状態と、前記熱媒体が前記結合回路を循環不可能な非循環状態とを切替可能な切替部と、
複数のモードからいずれか一つのモードを選択する制御装置と、を備える車両であって、
前記複数のモードは、
前記循環状態において前記結合回路に前記熱媒体を循環させるシリーズモードと、
前記非循環状態において、少なくとも前記第2温度調節回路に前記熱媒体を循環させるセパレートモードと、を備え、
前記制御装置は、前記バッテリの充電時に、前記シリーズモードを実行する、車両。
続きを表示(約 1,800 文字)【請求項2】
請求項1に記載の車両であって、
前記制御装置は、前記バッテリの充電を開始し、且つ、前記セパレートモードを実行した後、前記シリーズモードを実行する、車両。
【請求項3】
請求項1に記載の車両であって、
前記制御装置は、前記バッテリを充電する前に充電開始予兆信号を受けて、前記バッテリの充電を開始する前に前記セパレートモードを実行した後、前記シリーズモードを実行する、車両。
【請求項4】
請求項2又は3に記載の車両であって、
前記車両は、
前記バッテリの温度である第1温度を取得する第1温度取得部と、
前記電力変換装置の温度である第2温度を取得する第2温度取得部と、をさらに備え、
前記制御装置は、前記セパレートモードを実行した後、前記第1温度及び前記第2温度に基づいて、前記セパレートモードから前記シリーズモードへの変更を制御する、車両。
【請求項5】
請求項4に記載の車両であって、
前記制御装置は、前記セパレートモードを実行した後、前記第2温度が第1所定値より高いとき、前記セパレートモードを継続する、車両。
【請求項6】
請求項4又は5に記載の車両であって、
前記車両は、前記第1温度調節回路にさらに加温部を備え、
前記制御装置は、前記セパレートモードを実行した後、前記第1温度が第2所定値以下のとき、前記第1ポンプ及び前記加温部を稼働にした状態で前記セパレートモードを継続する、車両。
【請求項7】
請求項4〜6のいずれか一項に記載の車両であって、
前記制御装置は、前記セパレートモードを実行した後、前記第2温度が前記第1温度以下のとき、前記セパレートモードから前記シリーズモードに変更する、車両。
【請求項8】
請求項4〜7のいずれか一項に記載の車両であって、
前記制御装置は、前記セパレートモードを実行した後、前記第2温度が前記第1温度より高く、且つ、前記第2温度と前記第1温度との温度差が第3所定値より高いとき、前記セパレートモードを継続する、車両。
【請求項9】
請求項4〜8のいずれか一項に記載の車両であって、
前記制御装置は、前記セパレートモードを実行した後、前記第2温度が前記第1温度より高く、且つ、前記第2温度と前記第1温度との温度差が第3所定値以下のとき、前記セパレートモードから前記シリーズモードに変更する、車両。
【請求項10】
請求項4〜9のいずれか一項に記載の車両であって、
前記車両は、前記充電器の温度である第3温度を取得する第3温度取得部をさらに備え、
前記制御装置は、前記シリーズモードにおいて、前記第1温度及び前記第3温度に基づいて、前記充電器の出力を制御する、車両。
【請求項11】
請求項10に記載の車両であって、
前記制御装置は、前記第1温度が第4所定値より高いとき、及び、前記第3温度が第5所定値より高いとき、のいずれか一方を満たすとき、前記充電器の出力を制限する、車両。
【請求項12】
請求項4〜9のいずれか一項に記載の車両であって、
前記車両は、前記充電器の温度である第3温度を取得する第3温度取得部をさらに備え、
前記制御装置は、前記シリーズモードにおいて、前記第1温度及び前記第3温度に基づいて、前記シリーズモードから前記セパレートモードへの変更を制御する、車両。
【請求項13】
請求項12に記載の車両であって、
前記車両は、前記第1温度調節回路にさらに加温部を備え、
前記制御装置は、前記第1温度が第6所定値以下のとき、且つ、前記第3温度が第7所定値以下のとき、前記シリーズモードから前記セパレートモードに変更し、前記第1ポンプ及び前記加温部を稼働する、車両。
【請求項14】
請求項4〜11のいずれか一項に記載の車両であって、
前記制御装置は、前記バッテリの充電が完了した後、前記第1温度が第8所定値より高いとき、前記第1温度に応じて前記熱交換部の出力及び前記第2ポンプの出力を変更する、車両。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、バッテリ及び電力変換装置を備える車両に関する。
続きを表示(約 7,000 文字)【背景技術】
【0002】
第1温度調節回路と、第2温度調節回路と、第1温度調節回路及び第2温度調節回路の少なくとも一方に熱媒体を循環させるポンプと、第1温度調節回路と第2温度調節回路とを結合して結合回路を形成する結合通路と、熱媒体が結合回路を循環する循環状態と、熱媒体が結合回路を循環しない非循環状態とを切替可能な切替部と、を備える電動車両が知られている。
【0003】
例えば、特許文献1には、バッテリを冷却する冷却回路と、インバータを冷却する冷却回路と、バッテリを冷却する冷却回路に設けられる第1冷媒ポンプと、インバータを冷却する冷却回路に設けられる第2冷媒ポンプと、バッテリ及びインバータを同一回路で温度調整する状態(以下、循環状態とも呼ぶ。)とバッテリ及びインバータを別々の回路で温度調整する状態(以下、非循環状態とも呼ぶ。)とを切り換える切換バルブと、を備える電動車両において、外気温度が所定温度未満である場合、循環状態とする一方、外気温度が所定温度以上である場合、非循環状態とすることにより、温度調整の精度を高めることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2013−188098号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1に記載された電動車両は、外気温度に応じて循環状態と非循環状態との切替を行うので、電力変換装置の温度とは無関係に循環状態と非循環状態とが切替えられる。ところで、バッテリの充電中は外気温度に関わらず充電器及びバッテリが発熱するため、充電器及びバッテリを適切に冷却する必要がある。
【0006】
本発明は、バッテリの充電中に充電器及びバッテリを適切に冷却することができる車両を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、
バッテリと、
電力変換装置と、
充電器と、
前記バッテリ及び前記充電器に熱媒体を供給する第1ポンプを備える第1温度調節回路と、
前記電力変換装置に前記熱媒体を供給する第2ポンプ、及び、前記熱媒体と外気とで熱交換を行う熱交換部、を備える第2温度調節回路と、
前記第1温度調節回路と前記第2温度調節回路とを結合して結合回路を形成する結合通路と、
前記熱媒体が前記結合回路を循環可能な循環状態と、前記熱媒体が前記結合回路を循環不可能な非循環状態とを切替可能な切替部と、
複数のモードからいずれか一つのモードを選択する制御装置と、を備える車両であって、
前記複数のモードは、
前記循環状態において前記結合回路に前記熱媒体を循環させるシリーズモードと、
前記非循環状態において、少なくとも前記第2温度調節回路に前記熱媒体を循環させるセパレートモードと、を備え、
前記制御装置は、前記バッテリの充電時に、前記シリーズモードを実行する。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、バッテリの充電時にシリーズモードを実行することで、第2温度調節回路に設けられた熱交換部を利用して充電器及びバッテリを冷却することができる。これにより、バッテリの充電時に効率的に充電器及びバッテリを冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
本発明の一実施形態の車両の概略構成を示す斜視図である。
車両が備える温度調整回路の構成を示す回路図である。
図2の温度調整回路においてセパレート基本モード時の熱媒体の流れを示す説明図である。
図2の温度調整回路においてセパレート冷却モード時の熱媒体の流れを示す説明図である。
図2の温度調整回路においてセパレート加温モード時の熱媒体の流れを示す説明図である。
図2の温度調整回路においてシリーズモード時の熱媒体の流れを示す説明図である。
図2の温度調整回路のバッテリ充電時のモード切替処理手順を示すフローチャートである。
バッテリ充電時のシリーズモード切替後の制御マップを示す説明図である。
図2の温度調整回路のバッテリ充電時のモード切替処理手順の変形例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の一実施形態について、図1〜図9を参照して説明する。
【0011】
[車両]
図1に示すように、車両100は、駆動源として電動機のみを有する電気自動車、燃料電池車であってもよく、電動機及び内燃機関を有するハイブリッド自動車でもよいが、以下の説明では、電気自動車を例に説明する。なお、図1では、後述する温度調整回路1及び空調装置ACが省略されている。
【0012】
車両100の車体101には、車室102の床下部分にバッテリ2を収容するバッテリケース103が搭載されている。車両100の前部には、モータルーム104が設けられている。モータルーム104内には、モータ105、電力変換装置5、分岐ユニット106、充電器3等が設けられている。
【0013】
モータ105の回転駆動力は、シャフト107に伝達される。シャフト107の両端部には、車両100の前輪108が接続されている。電力変換装置5は、電源ケーブル111でバッテリケース103のコネクタに電気的に接続されている。また、電力変換装置5は、例えば三相バスバーによりモータ105に電気的に接続されている。電力変換装置5は、バッテリ2から供給される電力によりモータ105を駆動し、モータ105から供給される電力によりバッテリ2を充電する。
【0014】
充電器3は、分岐ユニット106を介してケーブル110によりバッテリケース103のコネクタに電気的に接続されている。充電器3は、家庭用電源等の一般的な外部電源に接続して、バッテリ2に対して充電を行う。
【0015】
[温度調整回路]
車両100には、図2に示す温度調整回路1が搭載されている。温度調整回路1は、バッテリ2及び充電器3に熱媒体を供給する第1ポンプEWP1、熱媒体と空調用熱媒体とで熱交換可能なチラー11、及び、熱媒体を加温可能なヒーター17、を備える第1温度調節回路4と、電力変換装置5に熱媒体を供給する第2ポンプEWP2、及び、熱媒体と外気とで熱交換を行うラジエータ12、を備える第2温度調節回路6と、第1温度調節回路4と第2温度調節回路6とを結合して結合回路7を形成する第1結合通路8及び第2結合通路9と、熱媒体が結合回路7を循環可能な循環状態と、熱媒体が結合回路7を循環不可能な非循環状態とを切替可能な第1電磁切替弁EWV1と、複数のモードからいずれか一つのモードを選択する制御装置10と、を備える。なお、熱媒体は、水、ラジエータ液、クーラント液等の液状媒体である。
【0016】
[複数のモード]
複数のモードには、循環状態において、チラー11を熱媒体と空調用熱媒体とで熱交換不能な状態として結合回路7に熱媒体を循環させるシリーズモード(図6参照)と、非循環状態において、少なくとも第2温度調節回路6に熱媒体を循環させるセパレートモード(図3〜図5参照)と、が含まれる。また、セパレートモードには、非循環状態において、第2温度調節回路6に熱媒体を循環させるセパレート基本モード(図3参照)と、非循環状態において、第2温度調節回路6に熱媒体を循環させるとともに、チラー11を熱媒体と空調用熱媒体とで熱交換可能な状態として第1温度調節回路4に熱媒体を循環させるセパレート冷却モード(図4参照)と、非循環状態において、第2温度調節回路6に熱媒体を循環させるとともに、ヒーター17を熱媒体を加温可能な状態として第1温度調節回路4に熱媒体を循環させるセパレート加温モード(図5参照)と、が含まれる。なお、セパレート基本モードは、第1温度調節回路4における熱媒体の循環を禁止するモードではない。例えば、セパレートモードにおいて、チラー11を動作させずに第1温度調節回路4に熱媒体を循環させることで熱媒体の温度の偏りをなくしてもよい。
【0017】
[第1温度調節回路]
第1温度調節回路4は、該回路に熱媒体を循環させる第1ポンプEWP1と、第1ポンプEWP1の下流側に配置され、熱媒体と空調用熱媒体とで熱交換可能なチラー11と、チラー11の下流側に配置されるバッテリ2及び充電器3と、充電器3の下流側に配置され、熱媒体を加温可能なヒーター17と、ヒーター17をバイパスするバイパス路18と、バイパス路18の上流端に配置され、ヒーター17に熱媒体を流す状態と、バイパス路18に熱媒体を流す状態とを切替える第2電磁切替弁EWV2と、ヒーター17及び第2電磁切替弁EWV2の下流側で、且つ第1ポンプEWP1の上流側に配置される電磁開閉弁FSVと、を備える。
【0018】
図4に示すように、セパレート冷却モードでは、電磁開閉弁FSVを開弁し、第2電磁切替弁EWV2をバイパス路18側に切替えた状態で第1ポンプEWP1を駆動することにより、該第1ポンプEWP1が吐出する熱媒体をチラー11(作動状態)、バッテリ2、充電器3の順番で循環させることができる。これにより、チラー11の作動によって冷却された熱媒体がバッテリ2及び充電器3と熱交換し、バッテリ2及び充電器3が冷却される。
【0019】
図5に示すように、セパレート加温モードでは、電磁開閉弁FSVを開弁し、第2電磁切替弁EWV2をヒーター17側に切替えた状態で第1ポンプEWP1を駆動することにより、該第1ポンプEWP1が吐出する熱媒体をチラー11(非作動状態)、バッテリ2、充電器3、ヒーター17(作動状態)の順番で循環させることができる。これにより、ヒーター17の作動によって加温された熱媒体がバッテリ2及び充電器3と熱交換し、バッテリ2及び充電器3が加温される。
【0020】
図2に戻って、空調用熱媒体が流れる空調装置ACは、コンプレッサ20、コンデンサ21、エバポレータ22、及び遮断弁23、24を備え、コンプレッサ20と、コンデンサ21と、エバポレータ22とが直列に接続され、エバポレータ22とチラー11とが並列に接続されている。空調装置ACでは、エバポレータ22への流路とチラー11への流路が、遮断弁23、24によって切り替え可能に構成されている。
【0021】
[第2温度調節回路]
第2温度調節回路6は、該回路に熱媒体を循環させる第2ポンプEWP2と、第2ポンプEWP2の下流側に配置され、モードを切替える第1電磁切替弁EWV1と、第1電磁切替弁EWV1の下流側に配置される電力変換装置5と、電力変換装置5の下流側に配置され、熱媒体と外気とで熱交換を行うラジエータ12と、を備える。なお、電力変換装置5は、直流電力を交流電力に変換するとともに交流電力を直流電力に変換するインバータ、及び直流電圧を昇圧又は降圧するDC−DCコンバータの少なくとも一方を含む。
【0022】
本実施形態の第1電磁切替弁EWV1は、電磁三方弁であり、セパレートモード(セパレート基本モード、セパレート冷却モード、及びセパレート加温モードを含む)では、第2ポンプEWP2の下流側流路と電力変換装置5の上流側流路との接続を許容するとともに、第2ポンプEWP2の下流側流路と後述する第1結合通路8との接続を遮断する。そして、セパレートモードでは、図3〜図5に示すように、第2ポンプEWP2を駆動することにより、該第2ポンプEWP2が吐出する熱媒体を電力変換装置5、ラジエータ12の順番で循環させることができる。これにより、ラジエータ12によって冷却された熱媒体が電力変換装置5と熱交換し、電力変換装置5が冷却される。
【0023】
一方、シリーズモードでは、図6に示すように、第1電磁切替弁EWV1が、第2ポンプEWP2の下流側流路と電力変換装置5の上流側流路との接続を遮断するとともに、第2ポンプEWP2の下流側流路と後述する第1結合通路8との接続を許容する。なお、シリーズモードにおける熱冷媒の流れは後述する。
【0024】
[結合回路]
結合通路8、9は、第1結合通路8と第2結合通路9とを含む。第1結合通路8は、第2温度調節回路6の第1接続部(第1電磁切替弁EWV1)と第1温度調節回路4の第1接続部13とを結合し、第2結合通路9は、第2温度調節回路6の第2接続部14と第1温度調節回路4の第2接続部15とを結合している。第2温度調節回路6の第2接続部14は、第2温度調節回路6における第1電磁切替弁EWV1の下流側で、且つ電力変換装置5の上流側に位置し、第1温度調節回路4の第1接続部13は、第1温度調節回路4における第1ポンプEWP1の下流側で、且つチラー11の上流側に位置し、第1温度調節回路4の第2接続部15は、第1温度調節回路4におけるヒーター17及び第2電磁切替弁EWV2の下流側で、且つ電磁開閉弁FSVの上流側に位置する。
【0025】
第1温度調節回路4における第1接続部13と第2接続部15との間の通路、即ち第1温度調節回路4において第1ポンプEWP1及び電磁開閉弁FSVが配置される通路は、結合回路7において、その一部をバイパスする分岐通路16として機能する。
【0026】
図6に示すように、熱媒体が結合回路7を循環するシリーズモードでは、第1ポンプEWP1、チラー11及びヒーター17の動作を停止させ、第2ポンプEWP2の駆動によって熱媒体を循環させる。これにより、第2ポンプEWP2から吐出される熱媒体が、バッテリ2、充電器3、電力変換装置5、ラジエータ12の順番で循環し、バッテリ2、充電器3及び電力変換装置5が冷却される。また、シリーズモードでは、電磁開閉弁FSVを閉弁して分岐通路16を経由した熱媒体の循環を停止する。
【0027】
[制御装置]
制御装置10は、バッテリ2(セル)の温度であるバッテリ温度Tbを取得するバッテリ温度センサSbと、バッテリ2の入口における熱媒体の温度であるバッテリ媒体温度Twbを取得するバッテリ媒体温度センサSwbと、電力変換装置5の入口における熱媒体の温度である電力変換装置媒体温度Twpを取得する電力変換装置媒体温度センサSwpと、充電器3の入口における熱媒体の温度である充電器媒体温度Twcを取得する充電器媒体温度センサSwcと、から温度情報が入力され、バッテリ温度Tb、バッテリ媒体温度Twb、電力変換装置媒体温度Twp、充電器媒体温度Twc、及び車両状態(バッテリ充電時、走行時など)に応じていずれか一つのモードを選択する。
【0028】
(バッテリ充電時のモード切替処理)
制御装置10は、バッテリ2の充電時にシリーズモードを実行する。このようなバッテリ充電時のモード切替処理によれば、第2温度調節回路6に設けられたラジエータ12を利用してバッテリ2及び充電器3を冷却できるので、電力消費の大きいチラー11を用いずにバッテリ2の充電時に効率的にバッテリ2及び充電器3を冷却することが可能になる。ちなみに、バッテリ充電中の発熱量は、電力変換装置5よりもバッテリ2が多く、バッテリ2よりも充電器3が多い。
【0029】
また、制御装置10は、バッテリ2の充電開始時にセパレートモードを実行した後、シリーズモードを実行する。このようなバッテリ充電時のモード切替処理によれば、バッテリ充電開始時に、電力変換装置5及びバッテリ2の状況に応じてセパレートモードを実行することにより、シリーズモードへの移行の準備を行うことができる。例えば、バッテリ充電開始時に電力変換装置5の温度が高すぎる場合は、セパレート基本モードを実行して電力変換装置5の温度を下げてからシリーズモードへ移行できる。また、バッテリ充電開始時にバッテリ2の温度が低すぎる場合は、セパレート加温モードを実行してバッテリ2の温度を上げてからシリーズモードへ移行することができる。
【0030】
つぎに、バッテリ充電時のモード切替処理の具体的な処理手順について、図7及び図8を参照して説明する。
(【0031】以降は省略されています)

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