WO2024252490A1 - バッテリ温度調整システム - Google Patents

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battery
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義之 寺田
正道 菅原
浩忠 吉谷
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TBK Co Ltd
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery temperature regulation system.
  • Electric vehicles are equipped with many battery modules to supply power to various electronic devices such as drive motors, electric actuators, and sensors.
  • Overheating of the battery not only affects the battery's life and usable time, but also its safety.
  • the internal resistance of the battery increases, causing a decrease in battery performance and, in some cases, even damage. For this reason, it is necessary to manage the installed battery so that it maintains an appropriate temperature state.
  • Patent Documents 1 and 2 show an invention as a device for performing such temperature management, in which multiple cooling objects are arranged in parallel in a flow path, and a fixed valve or a variable valve is used to adjust the pressure difference in the flow path through which the heat medium (refrigerant, coolant, etc.) passes, thereby making the flow rate of the heat medium flowing through the cooling objects equal.
  • Patent Document 3 also shows a cooling system that controls the operation of the variable valve to control the distribution of the flow rate and performs even cooling.
  • the batteries installed in electric vehicles supply power to various operational and operation control devices, and as each is used under different conditions in response to the requirements of the devices they are powering, each battery generates heat differently. As a result, it is necessary to manage and adjust the temperature of each battery individually.
  • the present invention was made in consideration of these problems, and aims to provide a battery temperature adjustment system that can individually manage the temperature of each battery in a plurality of batteries and adjust the temperature range for each battery appropriately.
  • the present invention provides a system for adjusting the temperature of multiple batteries, comprising a heat medium, which is a fluid that transports heat, a circulation flow path through which the heat medium circulates, multiple branch flow paths that branch off in parallel from the circulation flow path and rejoin the circulation flow path, a pumping device that pumps the heat medium in the circulation flow path, multiple heat exchange units that are provided in the multiple branch flow paths, respectively, and through which the multiple batteries exchange heat with the heat medium, multiple temperature detection units that are provided in the multiple branch flow paths, respectively, and detect the temperatures of the multiple batteries, multiple control valves that are provided in the multiple branch flow paths, respectively, and are capable of controlling the flow rate of the heat medium, and a control unit that uses a heat supply device connected to the circulation flow path that heats or cools the heat medium, to control at least the multiple control valves and the pumping device in accordance with the temperature detected by the temperature detection unit.
  • a heat medium which is a fluid that transports heat
  • a circulation flow path through which the heat medium circulates
  • the heat supply device may be configured to have a cooling section that cools the heat medium and a heating section that heats the heat medium, a cooling flow path that branches off from the circulation flow path and passes through the cooling section, a heating flow path that passes through the heating section, and a switching control valve in the circulation flow path that can control switching from the circulation flow path to a flow path that passes through the cooling flow path or from the circulation flow path to a flow path that passes through the heating flow path, and the control section may be configured to control the switching of the switching control valve.
  • control unit may have a comparison unit that compares a predetermined threshold value with the temperature detected by the temperature detection unit, and a command unit that transmits a control signal to command the control according to the comparison result of the comparison unit.
  • the multiple batteries may be vehicle batteries.
  • the battery temperature adjustment system is configured such that a heat exchange unit, a temperature detection unit, and a control valve are provided in each of a plurality of branch flow paths branched off from a circulation flow path, a pressure delivery device that uses a heat supply device to heat or cool the heat medium, and a control unit that performs control.
  • the pressure delivery device is controlled to pressure delivery of the heat medium heated or cooled using the heat supply device according to the temperature of each battery detected by the temperature detection unit, and the control unit controls the control valve to adjust the flow rate, thereby enabling temperature management for each of the multiple batteries.
  • Temperature adjustment can also be performed when the cooling or heating requirements of each battery change due to different usage conditions.
  • the control unit may also control the heat exchange unit if temperature adjustment control using the heat exchange unit is possible.
  • the heat supply device has a cooling section that cools the heat medium and a heating section that heats the heat medium, and is configured with a switching control valve that can switch between a cooling flow path that passes through the cooling section and a heating flow path that passes through the heating section.
  • the control section is configured to control the switching of the flow path of the switching control valve, making it possible to cool or heat the battery. This allows the temperature of the battery to be adjusted.
  • the control unit has a comparison unit and a command unit, and can compare a predetermined threshold value with the temperature detected by the temperature detection unit, and change the control of the pumping device, control valve, switching control valve, etc., controlled by the control unit based on the comparison result.
  • the predetermined threshold value is a temperature value set for the optimum temperature range for battery use, and it is preferable to set temperatures above and below this range as threshold values in advance. In other words, it is preferable to set a threshold value for starting temperature adjustment by cooling and a threshold value for starting temperature adjustment by heating.
  • the battery is preferably a vehicle battery. This allows the battery to be adjusted to an optimal temperature range even when used under different operating conditions, such as in a vehicle drive motor, electronic device, or electric actuator. This also allows the battery's usage time relative to charging to be extended.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example in which a battery temperature regulation system according to the present invention is applied to an electric vehicle.
  • 1 is a configuration diagram showing a battery temperature regulating system according to a first embodiment
  • 2 is a block diagram illustrating a control mechanism of the battery temperature regulating system according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating control of the battery temperature regulating system according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is a configuration diagram showing a battery temperature regulating system according to a second embodiment.
  • FIG. 11 is a block diagram illustrating a control mechanism of a battery temperature regulating system according to a second embodiment.
  • 10 is a flowchart illustrating control of a battery temperature regulating system according to a second embodiment.
  • FIG. 1 shows the main components of the electric vehicle 200 related to the battery temperature regulation system SYS, but does not show all of the configuration of the electric vehicle 200.
  • the electric vehicle 200 includes multiple batteries BT1 to BTn, a battery temperature regulation system SYS according to the present embodiment that manages the temperatures of the batteries BT1 to BTn, a heat supply device 202, and an electronic control unit ECU.
  • the electric vehicle 200 drives a drive motor using electricity stored in multiple batteries BT1 to BTn (hereinafter collectively referred to as batteries BT).
  • the drive force of the drive motor is also controlled by controlling the voltage.
  • the electricity stored in the battery BT is also used to drive other electric actuators and electronic devices.
  • the temperature of the batteries BT1 to BTn is managed using the battery temperature regulation system SYS according to the present embodiment.
  • the batteries BT1 to BTn each have an optimum temperature range for battery operation depending on the type, and stable operation is guaranteed within that temperature range. It is preferable that the control unit TCU, which will be described later, sets a threshold value for determining control for heating or cooling, determined based on the upper and lower limits of the temperature range of the batteries BT1 to BTn. If the upper limit of this temperature range is exceeded and the battery becomes overheated, this leads to the battery's lifespan and deterioration. In addition, in a low temperature state below the lower limit of the temperature range, the internal resistance of the battery increases, and performance decreases.
  • the battery in a quick charge in a cold region, in an environment where the battery temperature is 30 to 50°C, the battery can be restored to 30 to 40% of full charge with 30 minutes of charging, whereas the charge amount decreases at 10°C or less, and further decreases significantly at 0°C or less, and the same 30 minutes of charging only restores less than 10%. In this way, the charging ability decreases as the temperature decreases.
  • the batteries BT1 to BTn may each be a different type of battery, and in this case it is preferable to set a threshold value based on the temperature range corresponding to each type.
  • the electronic control unit ECU communicates with various electronic devices installed in the electric vehicle 200, and controls the engine, transmission, brakes, and other electronic devices through a combination of hardware and software.
  • This electronic control unit ECU may be an in-vehicle ECU (Electric Control Unit).
  • the electronic control unit ECU communicates with the control unit TCU (described later) via wired or wireless communication.
  • the heat supply device 202 is a device capable of adjusting the temperature inside the electric vehicle 200, and is, for example, an electric fan, a radiator, or a semiconductor ceramic heater such as a PTC (Positive Temperature Coefficient) heater.
  • the electric fan rotates with the air flow while the vehicle is running, and the air flow caused by the rotation cools the object.
  • the radiator is a device that flows a cooled fluid inside and exchanges heat with the surrounding air or fluid, thereby cooling the object.
  • the PTC heater is a heating device that is made by mixing highly conductive particles such as semiconductor particles and carbon particles, and is designed to change the ease of electrical flow depending on the temperature.
  • Such a heat supply device 202 capable of heating or cooling is used as a device that heats or cools the heat medium 10 described later in the battery temperature adjustment system SYS according to this embodiment.
  • the heat medium 10 is a fluid that is heated or cooled by the heat supply device 202, and transfers its heat by moving itself.
  • the heat medium 10 circulates through the circulation flow path 12 and the branch flow path 13 described below, and exchanges heat with the batteries BT1 to BTn in the heat exchange sections HX1 to HXn.
  • the heated heat medium 10 provides heat to the battery BT, thereby heating the target battery.
  • the cooled heat medium 10 removes heat from the battery BT, thereby cooling the battery.
  • a heat medium 10, LLC Long Life Coolant
  • the fluid be one that can be used for both. It is also desirable that the material does not corrode the material that constitutes the flow path.
  • the pumping device 11 is installed in the circulation flow path 12 and pumps the heat medium 10 in a fixed direction through the circulation flow path to form a flow.
  • the pumping device 11 can control the pressure during pumping and the pumping speed of the heat medium 10. This control is performed by the control unit TCU.
  • the position of the pumping device 11 in FIG. 2 is an example and can be changed as appropriate.
  • An electric water pump can be used as the pumping device 11.
  • the circulation flow path 12 is a circulation flow path through which the heat medium 10 flows.
  • a plurality of branch flow paths 13(1) to 13(n) branch off in parallel from the circulation flow path 12, and the plurality of branch flow paths 13(1) to 13(n) merge again and connect to the circulation flow path 12.
  • a heat supply device 202 is installed midway along the circulation flow path 12, and is installed so that the heat medium 10 can be cooled or heated by the heat supply device 202.
  • the heat supply device 202 has a cooling section 202a and a heating section 202b, it is preferable to have a switching control valve RV, which will be described later, upstream of the heat supply device 202.
  • Branch flow paths 13(1) to 13(n) branch off in parallel from circulation flow path 12 and merge again to connect to circulation flow path 12.
  • At least one heat exchange unit HX1 to HXn, one temperature detection unit T1 to Tn, and one control valve SV1 to SVn are installed in each of the multiple branch flow paths 13(1) to 13(n).
  • branch flow path 13(1) is installed with a heat exchange unit HX1, a temperature detection unit T1, and a control valve SV1. This makes it possible to form flow paths for individually detecting the temperatures of batteries BT1 to BTn and individually performing heat exchange.
  • At least one heat exchange unit HX1 to HXn (hereinafter, when multiple units are referred to collectively, they are also referred to as heat exchange unit HX) is provided on each of the branch flow paths 13(1) to 13(n).
  • the heat exchange unit HX and the battery BT are connected and installed so that they can exchange heat with each other.
  • the heat medium 10 is installed so that it can exchange heat with the heat exchange unit HX by passing through the branch flow path 13.
  • the heat exchange unit HX is formed from a material with high thermal conductivity.
  • At least one temperature detection unit T1 to Tn (hereinafter, when multiple units are referred to collectively, they are also referred to as temperature detection unit T) is installed in each of the branch flow paths 13(1) to 13(n), and detects the temperature of the batteries BT1 to BTn based on the temperature of the heat medium 10 after passing through the heat exchange units HX1 to HXn.
  • the temperature detection unit T may directly detect the temperature of the batteries BT1 to BTn. Alternatively, it may detect both the temperature of the batteries BT1 to BTn and the temperature of the heat medium 10 after passing through the heat exchange units HX1 to HXn, and detect the amount of change.
  • the temperature of the temperature detection units T1 to Tn is monitored by the control unit TCU while comparing it with a threshold value described later. Temperature sensors such as thermistors can be used as such temperature detection units T1 to Tn.
  • At least one control valve SV1 to SVn (hereinafter also referred to as control valve SV) is provided in each of the multiple branch flow paths 13(1) to 13(n).
  • the control valve SV can adjust the flow rate of the heat medium 10 from upstream to downstream and open and close the flow path by moving the valve body.
  • the valve body of the control valve SV is controlled by the control unit TCU.
  • a solenoid valve electromagnettic valve
  • the control unit TCU controls at least the pressure-feeding device 11 and the control valves SV1 to SVn in response to temperature information received from the temperature detection units T1 to Tn. If a switching control valve RV is provided, it controls the pressure-feeding device 11, the control valves SV1 to SVn, and the switching control valve RV. It is preferable to configure the control unit TCU to centrally control the control of the electronic devices included in the battery temperature adjustment system SYS.
  • the control unit TCU may also control the heat supply unit 202. If the heat exchange units HX1 to HXn are controllable, the heat exchange units HX1 to HXn may also be controlled by the control unit TCU.
  • the control unit TCU is composed of a comparison unit 30 and a command unit 31.
  • the comparison unit 30 compares the temperature measured by the temperature detection units T1 to Tn with the cooling threshold temperature Ta or the heating threshold temperature Tb.
  • the cooling threshold temperature Ta is a value determined based on the upper limit of the optimum temperature range for operating the battery BT
  • the heating threshold temperature Tb is a temperature determined based on the lower limit of the optimum temperature range for operating the battery BT.
  • the comparison unit 30 compares the temperature from the temperature detection unit T with the cooling threshold temperature Ta and the heating threshold temperature Tb to determine which is larger. If the temperature exceeds the cooling threshold temperature Ta, it determines that a cooling operation of the battery BT should be performed, and if the temperature exceeds the heating threshold temperature Tb, it determines that a heating operation of the battery BT should be performed. If there are multiple types of batteries, it is preferable to set threshold temperatures Ta and Tb for the appropriate temperature range for each type of battery.
  • the control unit TCU has a command unit 31 that transmits control signals to control each mechanism based on the judgment made by the comparison unit 30.
  • the command unit 31 transmits a control signal to each control target according to the judgment of the comparison unit 30.
  • the signal lines that transmit the control signals are indicated as L1, L2(1)-L2(n), L3(1)-L3(n), L4, L5, L5a, and L5b.
  • the control unit TCU is preferably configured to perform two-way wired or wireless communication with the electronic control unit ECU of the electric vehicle 200.
  • the electronic control unit ECU can receive information such as the battery temperature and use it for other controls. Information can also be received from the electronic control unit ECU and used for controlling the control unit TCU.
  • wired CAN Controller Area Network
  • the switching control valve RV is a control valve that can switch to multiple flow paths using a valve body, and the switching is controlled by the control unit TCU.
  • the heat supply device 202 installed in the circulation flow path 12 has a cooling section 202a and a heating section 202b independently, it is preferable that it is configured to have a cooling flow path 14a that branches off from the circulation flow path and passes through the cooling section 202a, and a heating flow path 14b that passes through the heating section 202b.
  • the switching control valve RV is configured to be able to switch the flow path to either the cooling flow path or the heating flow path.
  • a rotary valve can be used as the switching control valve RV.
  • the battery temperature adjustment system SYS heats and cools the heat medium 10 using the heat supply device 202 provided in the electric vehicle 200 described above.
  • the heat supply device 202 may have a cooling section 202a that performs cooling and a heating section 202b that performs heating, which are independent of each other.
  • the heat supply device 202 may also be a device that can perform both heating and cooling.
  • the heat supply device 202 is preferably controlled by the control unit TCU.
  • the battery temperature regulation system SYS(1) according to the first embodiment will be described with reference to the configuration diagram of Fig. 2.
  • the battery temperature regulation system SYS(1) according to the first embodiment includes a heat medium 10 (not shown), a pressure-feeding device 11, a circulation flow path 12, a plurality of branch flow paths 13(1) to 13(n), a plurality of heat exchange units HX1 to HXn, a plurality of temperature detection units T1 to Tn, a plurality of control valves SV1 to SVn, and a control unit TCU.
  • the control unit TCU includes a comparison unit 30 and a command unit 31, and uses a heat supply unit 202 to regulate the temperatures of the batteries BT1 to BTn.
  • the heat medium 10 branches from the circulation flow path 12 into a number of branch flow paths 13(1) to 13(n), then merges back into the circulation flow path 12 and circulates.
  • a heat supply device 202 is installed on the circulation flow path 12, and the heat medium 10 is cooled or heated.
  • the comparison unit 30 has a cooling threshold temperature Ta at which cooling control begins and a heating threshold temperature Tb at which heating control begins, for the appropriate temperature range for the batteries BT1 to BTn.
  • a storage unit 20 is installed in the circulation flow path 12, and stores and replenishes the heat medium 10.
  • the storage unit 20 is a tank or the like.
  • the heat medium 10 is pumped from the heat supply device 202 through the circulation flow path 12 by the pumping device 11, and circulates in the direction indicated by the arrow in FIG. 2, that is, from the circulation flow path 12 through the branch flow path 13 and back to the circulation flow path 12.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a control mechanism by the control unit TCU of the battery temperature adjustment system SYS(1) according to the first embodiment.
  • the control unit TCU controls the pressure transfer device 11, the control valves SV1 to SVn, and the heat supply device 202 according to the temperatures detected by the temperature detection units T1 to Tn.
  • the control unit TCU also communicates with the electronic control unit ECU to exchange information with each other.
  • control signals are sent using signal lines L1, L2(1) to L2(n), L3(1) to L3(n), and L5 shown in Figure 2.
  • Signal line L1 is a signal line for sending control signals to the pumping device 11, signal lines L2(1) to L2(n) to temperature detection units T1 to Tn, signal lines L3(1) to L3(n) to control valves SV1 to SVn, and signal line L5 to the heat supply device 202.
  • the following describes an example of a method for adjusting the temperature of the battery by the control unit TCU in the battery temperature adjustment system SYS(1) according to the first embodiment described above.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the flow of temperature adjustment for battery BT2 in the first embodiment.
  • the battery temperature adjustment system SYS(1) controls each of the batteries BT1 to BTn as shown in FIG. 4, but here, battery BT2 will be used for the explanation.
  • the pumping device 11 operates at a low speed or is stopped by a control signal from the control unit TCU, and the control valves SV1 to SVn each pass a low amount of water.
  • the heat medium 10 passes from the circulation flow path 12 through the heat supply device 202, passes through the branch flow paths 13(1) to 13(n), and returns to the circulation flow path 12 and circulates. At this time, the heat supply device 202 is not operating. Note that the pumping device 11 can be stopped depending on the temperature state of the battery BT to save electrical energy.
  • the control unit TCU uses the comparison unit 30 to compare whether the detected temperatures received from the temperature detection units T1 to Tn via signal lines L2(1) to L2(n) are in a temperature range greater than the heating threshold temperature Tb and less than the cooling threshold temperature Ta, following the flow shown in FIG. 4, and controls each mechanism via the command unit 31 via signal lines L1, L3(1) to L3(n), etc.
  • the control unit TCU receives information on the temperature X1 of the battery BT2 from the temperature detection unit T2 (step ST1), compares it with the cooling threshold temperature Ta (step ST2), and if it is determined that X1>Ta, operates the pumping device 11 at high speed, controls the control valve SV2 to be fully open, and operates the heat supply device 202 to start the cooling operation (step ST3). Then, the comparison unit 30 compares the temperature X1 of the battery BT2 with Ta (step ST4).
  • Steps ST3 and ST4 are repeated, and when the temperature X1 falls below Ta and Tb ⁇ X1 ⁇ Ta is satisfied, the pumping device 11 is operated at low speed, the flow rate of the control valve SV2 is controlled to be low, and the heat supply device 202 is stopped (step ST5).
  • the comparison unit 30 compares it with the heating threshold temperature Tb (step ST6). If it is determined that X1 ⁇ Tb, the pressure-feeding device 11 is operated at high speed, the control valve SV2 is controlled to be fully open, and the heat supply device 202 is operated to start the heating operation (step ST7). Then, the comparison unit 30 compares the temperature X1 of the battery BT2 with Tb (step ST8).
  • Steps ST7 and ST8 are repeated, and when the temperature X1 exceeds Tb and Tb ⁇ X1 ⁇ Ta is satisfied, the pressure-feeding device 11 is operated at low speed, the flow rate of the control valve SV2 is controlled to be low, and the heat supply device 202 is stopped (step ST9).
  • the temperature can be adjusted individually for each battery.
  • the battery temperature adjustment system SYS(2) according to the second embodiment will be described with reference to the configuration diagram of FIG. 5.
  • the battery temperature adjustment system SYS(2) according to the second embodiment includes a heat medium 10 (not shown), a pressure-feeding device 11, a circulation flow path 12, a plurality of branch flow paths 13(1) to 13(n), a plurality of heat exchanger units HX1 to HXn, a plurality of temperature detector units T1 to Tn, a plurality of control valves SV1 to SVn, a switching control valve RV, and a control unit TCU.
  • the control unit TCU includes a comparison unit 30 and a command unit 31, and adjusts the temperature of the batteries BT1 to BTn using a heat supply device 202.
  • the heat supply device 202 includes a cooling unit 202a and a heating unit 202b, and includes a cooling flow path 14a that branches off from the circulation flow path 12 and passes through the cooling unit 202a, and a heating flow path 14b that branches off from the circulation flow path 12 and passes through the heating unit 202b.
  • the heat medium 10 branches from the circulation flow path 12 into a plurality of branch flow paths 13(1) to 13(n), rejoins the circulation flow path 12, passes through the cooling flow path 14a or the heating flow path 14b, and rejoins the circulation flow path 12 to circulate.
  • a heat supply device 202 is installed on the circulation flow path 12, and the heat medium 10 is cooled or heated.
  • a cooling threshold temperature Ta at which cooling control is started and a heating threshold temperature Tb at which heating control is started are set, and the comparison unit 30 has the cooling threshold temperature Ta and the heating threshold temperature Tb.
  • a storage unit 20 is installed on the circulation flow path 12, and stores and replenishes the heat medium 10.
  • the storage unit 20 is a tank or the like.
  • the heat supply device 202 in the first embodiment has a cooling section 202a and a heating section 202b, and is configured to adjust the temperature by switching the flow path between cooling and heating using a switching control valve RV, and a description that overlaps with the first embodiment will be omitted. Also, parts with the same symbols as in the first embodiment have the same functions, and a description that overlaps with the first embodiment will be omitted.
  • the battery temperature adjustment system SYS(2) has, as in the first embodiment, a circulation flow path 12 and branch flow paths 13(1) to 13n that branch from the circulation flow path 12 in parallel and merge again with the circulation flow path 12.
  • the heat medium 10 is compressed by the compression device 11 into the circulation flow path 12 and circulated. At this time, during cooling, it circulates through the cooling section 202a, and during heating, it circulates through the heating section 202b.
  • the circulation flow path 12 After leaving the heat supply device 202, it branches from the circulation flow path 12 into branch flow paths 13(1) to 13(n), merges again with the circulation flow path 12, and circulates back to the circulation flow path 12 through the cooling flow path 14a.
  • During heating after leaving the heat supply device 202, it branches from the circulation flow path 12 into branch flow paths 13(1) to 13(n), merges again with the circulation flow path 12, and circulates back to the circulation flow path 12 through the heating flow path 14b.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a control mechanism by the control unit TCU of the battery temperature adjustment system SYS(2) according to the second embodiment.
  • control unit TCU controls the pressure-feeding device 11, the control valves SV1 to SVn, the switching control valve RV, the cooling unit 202a, and the heating unit 202b according to the temperatures detected by the temperature detection units T1 to Tn.
  • the control unit TCU also communicates with the electronic control unit ECU to exchange information with each other. During control, control signals are sent using the signal lines L1, L2(1)-L2(n), L3(1)-L3(n), L4, L5a, and L5b shown in FIG. 5.
  • the signal line L1 is a signal line for sending control signals to the pumping device 11, the signal lines L2(1)-L2(n) are temperature detection units T1-Tn, the signal lines L3(1)-L3(n) are control valves SV1-SVn, the signal line L4 is a signal line for sending control signals to the switching control valve RV, the signal line L5a is a signal line for sending control signals to the cooling unit 202a, and the signal line L5b is a signal line for sending control signals to the heating unit 202b.
  • the following describes an example of a method for adjusting the temperature of the battery by the control unit TCU in the battery temperature adjustment system SYS(2) according to the second embodiment described above.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the flow of temperature adjustment for the battery BT2 in the second embodiment.
  • the battery temperature adjustment system SYS(2) controls each of the batteries BT1 to BTn as shown in FIG. 7, but here, the battery BT2 is used for the explanation.
  • the pumping device 11 operates at a low speed or is stopped by a control signal from the control unit TCU, the control valves SV1 to SVn each pass water at a low rate, and the switching control valve RV passes water to the cooling unit 202a, forming a circulation flow path for the heat medium 10 that circulates from the circulation flow path 12 through the branch flow paths 13(1) to 13(n) via the cooling unit 202a.
  • the heat supply device 202 is not operating. Note that the pumping device 11 can be stopped depending on the temperature state of the battery BT to save electrical energy.
  • the control unit TCU compares whether the detected temperatures received from the temperature detection units T1 to Tn via the signal lines L2(1) to L2(n) are in a temperature range greater than the heating threshold temperature Tb and less than the cooling threshold temperature Ta, according to the flow shown in FIG. 7, and controls each mechanism via the command unit 31 via the signal lines L1, L3(1) to L3(n), L4, L5a, L5b, etc.
  • control unit TCU receives information on the temperature X2 of the battery BT2 from the temperature detection unit T2 (step ST11), it compares it with the cooling threshold temperature Ta in the comparison unit 30 (step ST12). If it is determined that X2>Ta, it operates the pumping device 11 at high speed, controls the control valve SV2 to be fully open, switches the switching control valve RV to the cooling flow path 14a, and operates the cooling unit 202a to start the cooling operation (step ST13). Then, it compares the temperature X2 of the battery BT2 with Ta (step ST14).
  • Steps ST13 and ST14 are repeated, and when the temperature X2 falls below Ta and Tb ⁇ X2 ⁇ Ta is satisfied, it operates the pumping device 11 at low speed, controls the flow rate of the control valve SV2 to be low, and stops the cooling unit 202a (step ST15).
  • the comparison unit 30 compares it with the heating threshold temperature Tb (step ST16). If it is determined that X2 ⁇ Tb, the pumping device 11 is operated at high speed, the control valve SV2 is controlled to be fully open, the switching control valve RV is switched to the heating flow path 14b, and the heating unit 202b is operated to start the heating operation (step ST17). Then, the temperature X2 of the battery BT2 is compared with Tb (step ST18).
  • Steps ST17 and ST18 are repeated, and when the temperature X2 exceeds Tb and Tb ⁇ X2 ⁇ Ta is satisfied, the pumping device 11 is operated at low speed, the flow rate of the control valve SV2 is controlled to be low, the switching control valve RV is switched to the cooling flow path 14a, and the heating unit 202b is stopped (step ST19).
  • the switching control valve RV is switched to the cooling flow path 14a or the heating flow path 14b during normal operation depends on the design.
  • the temperature can be adjusted individually for each battery.
  • the battery temperature adjustment system configured as described above can provide a battery temperature adjustment system that can adjust the temperature of multiple batteries individually by cooling and heating, even when the cooling or heating requirements for each battery change due to different usage conditions.

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Abstract

複数のバッテリ（ＢＴ）に対して温度調整を行うシステムであって、熱を運搬する流体である熱媒体と、熱媒体が循環する通り道である循環流路（１２）と、循環流路（１２）から並列に分岐し、再び循環流路（１２）に合流する複数の分岐流路（１３）と、循環流路（１２）において熱媒体を圧送する圧送装置（１１）と、複数の分岐流路（１３）にそれぞれ設けられ、複数のバッテリ（ＢＴ）が熱媒体とそれぞれ熱交換を行う熱交換部（ＨＸ）と、複数の分岐流路（１３）にそれぞれ設けられ、複数のバッテリ（ＢＴ）の温度をそれぞれ検出する複数の温度検出部（Ｔ）と、複数の分岐流路（１３）にそれぞれ設けられ、熱媒体の流量をそれぞれ制御可能な複数の制御弁（ＳＶ）と、熱媒体を加熱または冷却する循環流路（１２）に接続された熱供給装置（２０２）を用いて、温度検出部（Ｔ）で検出した温度に応じて少なくとも複数の制御弁（ＳＶ）と圧送装置（１１）とを制御する制御部（ＴＣＵ）とを有する。

Description

バッテリ温度調整システム
　本発明は、バッテリ温度調整システムに関する。
　電気自動車市場の成長に伴い、バッテリ性能の向上が求められている。電気自動車には、駆動用モータや電動アクチュエータ、センサなどの様々な電子機器類に電力供給を行うため、多数のバッテリモジュールが搭載されている。バッテリの過熱は、バッテリの寿命や使用可能時間だけでなく、安全性にも影響を与える。また、寒冷地では、バッテリの内部抵抗が高くなるためバッテリの性能低下、場合によっては破損する場合もある。そのため、搭載するバッテリが適正な温度状態を保つように管理する必要がある。特許文献１および特許文献２では、このような温度管理を行う装置として、複数の冷却対象が並列に流路に配置され、固定バルブ、または可変バルブにより、熱媒体（冷媒、クーラント等）が通る流路の圧力差を小さくするように調整を行うことで、冷却対象を流れる熱媒体の流量を均等にする発明が示されている。また、特許文献３では、可変バルブの作動を制御して流量の配分を制御し、均等な冷却を行う冷却システムが示されている。
特許第７１３８５９５号公報 特許第６７７５７０５号公報 特許第５９７４４９２号公報
　しかし、電気自動車に搭載されたバッテリは、様々な動作や作動制御機器類に電力を供給するため、それぞれ電力供給対象からの要求に応じ、それぞれが異なる使用条件によって使用されるため、バッテリはそれぞれ異なる発熱状態になる。そのため、複数のバッテリに対して個別に温度を管理し調整する必要がある。
　本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、複数のバッテリにおいて、それぞれのバッテリに対して個別に温度を管理し、それぞれのバッテリに対して適切な温度範囲に調整可能なバッテリ温度調整システムを提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明は、複数のバッテリに対して温度調整を行うシステムであって、熱を運搬する流体である熱媒体と、前記熱媒体が循環する通り道である循環流路と、前記循環流路から並列に分岐し、再び前記循環流路に合流する複数の分岐流路と、前記循環流路において前記熱媒体を圧送する圧送装置と、前記複数の分岐流路にそれぞれ設けられ、前記複数のバッテリが前記熱媒体とそれぞれ熱交換を行う複数の熱交換部と、前記複数の分岐流路にそれぞれ設けられ、前記複数のバッテリの温度をそれぞれ検出する複数の温度検出部と、前記複数の分岐流路にそれぞれ設けられ、前記熱媒体の流量をそれぞれ制御可能な複数の制御弁と、前記熱媒体を加熱または冷却する前記循環流路に接続された熱供給装置を用いて、前記温度検出部で検出した温度に応じて少なくとも前記複数の制御弁と前記圧送装置とを制御する制御部とを有する。
　上記の本発明に係るバッテリ温度調整システムにおいて、前記熱供給装置は、前記熱媒体の冷却を行う冷却部と、加熱を行う加熱部とを有して構成され、前記循環流路から分岐する前記冷却部を通る冷却流路と、前記加熱部を通る加熱流路と、前記循環流路において、前記循環流路から前記冷却流路を通る流路もしくは前記循環流路から前記加熱流路を通る流路への切り替えが制御可能な切替制御弁とを有し、前記制御部が前記切替制御弁の前記切り替えを制御するように構成されてもよい。
　上記の本発明に係るバッテリ温度調整システムにおいて、前記制御部は、所定の閾値と、前記温度検出部で検出した前記温度との大小関係を比較する比較部と、前記比較部の比較結果に応じて前記制御を命令するための制御信号を送信する指令部とを有してもよい。
　上記の本発明に係るバッテリ温度調整システムにおいて、前記複数のバッテリは、車両用のバッテリであってもよい。
　本発明に係るバッテリ温度調整システムによれば、循環流路から分岐した複数の分岐流路に、それぞれ熱交換部と、温度検出部と、制御弁とを備え、熱供給装置を用いて熱媒体を加熱または冷却し、熱媒体を圧送する圧送装置と、制御を行う制御部とを有して構成される。温度検出部で検出したそれぞれのバッテリの温度に応じて、圧送装置を制御して熱供給装置を用いて加熱または冷却された熱媒体を圧送し、制御部により制御弁を制御して流量を調整することで、複数のバッテリの温度管理をそれぞれ行うことができる。そして、それぞれのバッテリが異なる使用条件によってそれぞれの冷却または加熱要求が変化した場合でも温度調整を行うことができる。なお、制御部は、熱交換部による温度調整制御が可能であれば、熱交換部も制御対象としてもよい。
　上記バッテリ温度調整システムにおいて、熱供給装置が、熱媒体の冷却を行う冷却部と、加熱を行う加熱部とを独立して有し、冷却部を通る冷却流路と、加熱部を通る加熱流路とを切り替え可能な切替制御弁を有して構成されることが好ましい。制御部が、切替制御弁の流路の切り替えを制御するように構成されることで、バッテリを冷却または加熱することが可能である。このことによって、バッテリの温度調整を行うことができる。
　上記バッテリ温度調整システムにおいて、制御部が比較部と、指令部とを有することで、所定の閾値と、温度検出部で検出した温度とを比較し、比較結果によって制御部が制御する圧送装置や制御弁、切替制御弁などの制御を変えることができる。なお、所定の閾値は、バッテリの使用に最適な温度範囲に対して設定される温度値であり、その範囲の上下の温度を閾値としてあらかじめ設けておくことが好ましい。すなわち、冷却による温度調整を開始する閾値と、加熱による温度調整を開始する閾値とを設けることが好ましい。
　上記バッテリ温度調整システムにおいて、バッテリは、車両用のバッテリであることが好ましい。このことによって、車両の駆動用モータ、電子機器、電動アクチュエータなど異なる使用条件のもとで使用しても、バッテリを最適な温度範囲に調整することができる。そして、バッテリの充電に対する使用時間を延ばすことができる。
本発明に係るバッテリ温度調整システムを電気自動車に適用した一例を示す概略図である。 第１実施形態に係るバッテリ温度調整システムを示す構成図である。 第１実施形態に係るバッテリ温度調整システムの制御機構を説明するブロック図である。 第１実施形態に係るバッテリ温度調整システムの制御を説明する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調整システムを示す構成図である。 第２実施形態に係るバッテリ温度調整システムの制御機構を説明するブロック図である。 第２実施形態に係るバッテリ温度調整システムの制御を説明するフローチャートである。
　以下、本発明に係る実施形態を、図面に基づいて説明する。ただし、以下で説明する実施形態は、本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく改良または変形が行われても良い。
　まず、本実施形態に係るバッテリ温度調整システムＳＹＳを備えた電気自動車２００を図１の模式図に基づいて説明する。バッテリ温度調整システムＳＹＳは、複数のバッテリに対して、温度検出部で検出した温度に応じて個別に冷却または加熱を行い温度調整を行う。図１には、バッテリ温度調整システムＳＹＳに係る電気自動車２００の主要な構成要素を示しており、電気自動車２００が有する全ての構成を示したものではない。
　電気自動車２００は、複数のバッテリＢＴ１～ＢＴｎと、バッテリＢＴ１～ＢＴｎの温度管理を行う本実施形態に係るバッテリ温度調整システムＳＹＳと、熱供給装置２０２と、電子制御装置ＥＣＵとを備えている。電気自動車２００は、複数のバッテリＢＴ１～ＢＴｎ（以下、まとめて呼ぶ場合はバッテリＢＴともいう）に蓄えられた電気によって駆動用モータを駆動する。また、電圧をコントロールすることで駆動用モータの駆動力を制御する。バッテリＢＴに蓄えられた電気は、その他の電動アクチュエータや電子機器の駆動にも使われる。バッテリＢＴ１～ＢＴｎは、本実施形態に係るバッテリ温度調整システムＳＹＳを用いて温度管理がなされている。
　複数のバッテリＢＴ１～ＢＴｎは種類によってバッテリの駆動に最適な温度範囲を有しており、その温度範囲では安定した駆動を保証されている。バッテリＢＴ１～ＢＴｎのこのような温度範囲の上限値および下限値に基づいて決定された加熱または冷却のための制御を判定するための閾値を、後述する制御部ＴＣＵで設けることが好ましい。この温度範囲の上限値を超えてバッテリが過熱状態になると、バッテリの寿命や劣化に繋がる。また、温度範囲の下限値を下回る低温状態では、バッテリの内部抵抗が高くなるため性能が低下する。例えば寒冷地の急速充電において、バッテリの温度が３０～５０℃の環境では３０分の充電で満充電の３０～４０％まで回復することができるのに対し、１０℃以下では充電量が低下し、さらに０℃以下では著しく低下して、同じ３０分の充電で回復するのは１０％未満である。このように、気温の低下に伴い充電能力が低下する。なお、バッテリＢＴ１～ＢＴｎは、それぞれが異なる種類のバッテリであってもよく、この場合はそれぞれの種類に応じた温度範囲に基づいて閾値を設けることが好ましい。
　電子制御装置ＥＣＵは、電気自動車２００に搭載した様々な電子機器と通信を行い、ハードウェアとソフトウェアの協働により、エンジンやトランスミッション、ブレーキ、その他電子機器等の制御を行う。この電子制御装置ＥＣＵは、車載ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）でもよい。電子制御装置ＥＣＵは、後述する制御部ＴＣＵと有線または無線によって通信を行う。
　熱供給装置２０２は、電気自動車２００の車内の温度調整が可能な装置であり、例えば電動ファンやラジエータ、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒーターなどの半導体セラミックヒーターなどである。電動ファンは、車両走行中の空気の流れによって回転し、回転によって生じる空気の流れによって対象物の冷却を行う。また、ラジエータは、冷却した流体を内部に流し、周囲の空気や流体と熱交換を行う装置であり、対象物の冷却を行う。ＰＴＣヒーターは、半導体粒子とカーボン粒子などの導電性の高い粒子が配合され、温度によって電気の流れやすさが変化するように作られた加熱装置である。このような加熱または冷却可能な熱供給装置２０２は、本実施形態に係るバッテリ温度調整システムＳＹＳにおいて、後述する熱媒体１０を加熱または冷却を行う装置として用いられる。
　次に、第１および第２実施形態に係るバッテリ温度調整システムＳＹＳ（１）、（２）を構成する上記以外の構成要素について図２、図５の構成図を用いて説明する。これらの構成要素を備えた実施形態については後述する。
　熱媒体１０は、熱供給装置２０２によって加熱または冷却され、自身が移動することでその熱を移動させる流体である。熱媒体１０は、後述する循環流路１２と分岐流路１３とを通って循環し、熱交換部ＨＸ１～ＨＸｎにおいてバッテリＢＴ１～ＢＴｎと熱交換を行う。バッテリを温める場合は、加熱された熱媒体１０がバッテリＢＴに熱を与えることで対象となるバッテリを加熱する。また、バッテリを冷却する場合は、冷却された熱媒体１０によってバッテリＢＴの熱を奪うことでバッテリを冷却する。
　このような熱媒体１０としては、冷却用としては、ＬＬＣ（Ｌｏｎｇ　Ｌｉｆｅ　Ｃｏｏｌａｎｔ）などを用いることができる。また、冷却用としても加熱用としても用いる場合は、どちらでも使用可能な流体であることが望ましい。また、流路を構成する物質を腐食しない物質であることが望ましい。
　圧送装置１１は、循環流路１２に設置され、熱媒体１０を循環流路中に一定方向に向かって圧送し、流れを形成する。圧送装置１１は、圧送時の圧力や熱媒体１０の圧送速度を制御可能である。その制御は、制御部ＴＣＵによって行われる。図２における圧送装置１１の位置は一例であり、適宜変更可能である。圧送装置１１としては、電動ウォーターポンプを用いることができる。
　循環流路１２は、熱媒体１０が流れる循環流路である。循環流路１２からは分岐流路１３（１）～１３（ｎ）が複数に並列に分岐しており、複数の分岐流路１３（１）～１３（ｎ）は再び合流して循環流路１２に接続する。また、循環流路１２の途中には熱供給装置２０２が設置されており、熱供給装置２０２によって熱媒体１０を冷却または加熱可能に設置されている。熱供給装置２０２が冷却部２０２ａと加熱部２０２ｂとをそれぞれ有する場合は、熱供給装置２０２の上流には後述の切替制御弁ＲＶを有することが好ましい。
　分岐流路１３（１）～１３（ｎ）（以下、複数をまとめて呼ぶ場合は分岐流路１３、ともいう）は、循環流路１２から複数に並列に分岐し、再び合流して循環流路１２に接続する。複数の分岐流路１３（１）～１３（ｎ）には、それぞれ、熱交換部ＨＸ１～ＨＸｎ、温度検出部Ｔ１～Ｔｎ、制御弁ＳＶ１～ＳＶｎがそれぞれ少なくとも１つずつ設置される。例えば分岐流路１３（１）には、熱交換部ＨＸ１と、温度検出部Ｔ１と、制御弁ＳＶ１とが設置される。これにより、バッテリＢＴ１～ＢＴｎの温度を個別に検出し、個別に熱交換を行うための流路を形成することができる。
　熱交換部ＨＸ１～ＨＸｎ（以下、複数をまとめて呼ぶ場合は熱交換部ＨＸともいう）は、分岐流路１３（１）～１３（ｎ）上にそれぞれ少なくとも１つずつ設けられる。熱交換部ＨＸとバッテリＢＴとが繋がって、互いに熱交換可能に設置される。また、熱媒体１０が分岐流路１３を通過することで熱交換部ＨＸと熱交換可能に設置される。このことによって、熱媒体１０が分岐流路１３を通過した際に、熱交換部ＨＸ１～ＨＸｎにおいて熱媒体１０と熱交換部ＨＸとが熱交換を行い、熱交換部ＨＸとバッテリＢＴとが熱交換を行う。熱交換部ＨＸは、熱伝導率の高い素材で形成される。
　温度検出部Ｔ１～Ｔｎ（以下、複数をまとめて呼ぶ場合は温度検出部Ｔともいう）は、分岐流路１３（１）～１３（ｎ）にそれぞれ少なくとも１つずつ設置され、熱交換部ＨＸ１～ＨＸｎを通過した後の熱媒体１０の温度に基づいてバッテリＢＴ１～ＢＴｎの温度を検出する。温度検出部Ｔは、バッテリＢＴ１～ＢＴｎの温度を直接検出してもよい。もしくはバッテリＢＴ１～ＢＴｎの温度と、熱交換部ＨＸ１～ＨＸｎを通過した後の熱媒体１０の温度の両方を検出し、変化量として検出するようにしてもよい。両方で検出することで、バッテリの温度と、バッテリと熱交換した後の温度とを検出することができ、より正確な温度管理を行うことができる。温度検出部Ｔ１～Ｔｎの温度は制御部ＴＣＵによって、後述する閾値と比較を行いながら監視される。このような温度検出部Ｔ１～Ｔｎとしては、サーミスタなどの温度センサを用いることができる。
　制御弁ＳＶ１～ＳＶｎ（以下、制御弁ＳＶともいう）は、複数の分岐流路１３（１）～１３（ｎ）にそれぞれ少なくとも１つずつ設置される。制御弁ＳＶは、弁体が移動することで上流から下流への熱媒体１０の流量の調整や流路の開閉を行うことができる。制御弁ＳＶの弁体の制御は、制御部ＴＣＵによって行われる。このような制御弁ＳＶとしては、ソレノイドバルブ（電磁弁）を用いることができる。
　制御部ＴＣＵは、温度検出部Ｔ１～Ｔｎから受け取った温度情報に応じて、少なくとも圧送装置１１と、制御弁ＳＶ１～ＳＶｎとを制御する。切替制御弁ＲＶを有する場合は、圧送装置１１と、制御弁ＳＶ１～ＳＶｎと、切替制御弁ＲＶとを制御する。制御部ＴＣＵが、バッテリ温度調整システムＳＹＳに含まれる電子機器の制御を一元的に制御するように構成することが好ましい。また、制御部ＴＣＵによって、熱供給装置２０２を制御するようにしてもよい。また、熱交換部ＨＸ１～ＨＸｎが制御可能である場合は、熱交換部ＨＸ１～ＨＸｎも制御部ＴＣＵによって制御するようにしてもよい。
　制御部ＴＣＵは、比較部３０と指令部３１とを有して構成される。
　比較部３０は、温度検出部Ｔ１～Ｔｎで計測した温度と、冷却閾値温度Ｔａもしくは加熱閾値温度Ｔｂとを比較する。冷却閾値温度Ｔａは、バッテリＢＴの駆動に最適な温度範囲の上限値に基づいて決定される値であり、加熱閾値温度Ｔｂは、バッテリＢＴの駆動に最適な温度範囲の下限値に基づいて決定される温度である。比較部３０は、温度検出部Ｔからの温度と、この冷却閾値温度Ｔａおよび加熱閾値温度Ｔｂとの大小関係を比較する。そして、冷却閾値温度Ｔａを超えるとバッテリＢＴの冷却操作を行うと判定し、加熱閾値温度Ｔｂを超えるとバッテリＢＴの加熱操作を行うと判定する。バッテリの種類が複数ある場合には、そのバッテリの種類ごとに適正な温度範囲に対して、閾値温度Ｔａ、Ｔｂを設けることが好ましい。
　制御部ＴＣＵは、比較部３０における判定によって、各機構を制御するための制御信号を送信する指令部３１を有する。
　指令部３１は、比較部３０の判定に応じて、各制御対象に制御信号を送信する。図２、図５では、制御信号を送信する信号線をＬ１、Ｌ２（１）～Ｌ２（ｎ）、Ｌ３（１）～Ｌ３（ｎ）、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ５ａ、Ｌ５ｂで示している。制御部ＴＣＵによって電子機器を一元的に制御することで、効率的な温度調整を行うことができる。制御部ＴＣＵによる温度調整における制御方法は、各実施形態の記載とともに後述する。
　また、制御部ＴＣＵは、電気自動車２００の電子制御装置ＥＣＵと双方向での有線または無線通信を行うように構成されることが好ましい。制御部ＴＣＵと電子制御装置ＥＣＵとが互いに通信を行うことで、バッテリ温度などの情報を電子制御装置ＥＣＵが受け取って別の制御に用いることができる。また、電子制御装置ＥＣＵからの情報を受け取って制御部ＴＣＵの制御に利用することもできる。制御部ＴＣＵと電子制御装置ＥＣＵとの間の通信としては、例えば有線によるＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信などを用いることができる。
　切替制御弁ＲＶは、弁体によって複数の流路への切り替えが可能な制御弁であり、切り替えは制御部ＴＣＵによって制御される。循環流路１２に設置された熱供給装置２０２が、冷却部２０２ａと、加熱部２０２ｂとを独立して有する場合は、循環流路から分岐して、冷却部２０２aを通る冷却流路１４ａと、加熱部２０２ｂを通る加熱流路１４ｂとを有して構成されることが好ましい。そして、切替制御弁ＲＶによって、冷却流路もしくは加熱流路へのどちらか一方への流路へ切り替え可能に構成される。切替制御弁ＲＶとしては、ロータリーバルブを用いることができる。
　次に、各実施形態について詳細を説明する。本実施形態に係るバッテリ温度調整システムＳＹＳは、前述した電気自動車２００が備える熱供給装置２０２を用いて熱媒体１０の加熱および冷却を行う。熱供給装置２０２は、冷却を行う冷却部２０２ａと、加熱を行う加熱部２０２ｂとをそれぞれ独立して有していてもよい。また、加熱と冷却の両方を行うことができる装置であってもよい。熱供給装置２０２の制御は、制御部ＴＣＵで行うことが好ましい。
　以下より、上記のような構成要素を備えた各実施形態について説明する。各実施形態における構成要素は、上述した内容と重複する場合は省略している。
（第１実施形態）
　第１実施形態に係るバッテリ温度調整システムＳＹＳ（１）について図２の構成図を用いて説明する。第１実施形態に係るバッテリ温度調整システムＳＹＳ（１）は、熱媒体１０（不図示）と、圧送装置１１と、循環流路１２と、複数の分岐流路１３（１）～１３（ｎ）と、複数の熱交換部ＨＸ１～ＨＸｎと、複数の温度検出部Ｔ１～Ｔｎと、複数の制御弁ＳＶ１～ＳＶｎと、制御部ＴＣＵとを備え、制御部ＴＣＵは、比較部３０と、指令部３１とを備え、熱供給装置２０２を用いてバッテリＢＴ１～ＢＴｎの温度調整を行う。
　本実施形態において、熱媒体１０は、循環流路１２から複数の分岐流路１３（１）～１３（ｎ）に分岐し、再び循環流路１２に合流して循環する。循環流路１２上に、熱供給装置２０２が設置され、熱媒体１０は冷却または加熱される。比較部３０は、バッテリＢＴ１～ＢＴｎに対する適正な温度範囲に対し、冷却のための制御を開始する冷却閾値温度Ｔａと、加熱のための制御を開始する加熱閾値温度Ｔｂとを有している。また、循環流路１２に貯留部２０が設置され、熱媒体１０の貯留および補充を行う。貯留部２０はタンク等である。
　第１実施形態に係るバッテリ温度調整システムＳＹＳ（１）において、熱媒体１０は圧送装置１１によって熱供給装置２０２から循環流路１２内を圧送されることで、図２における矢印で示した方向、すなわち循環流路１２から分岐流路１３を経て再び循環流路１２に戻り、循環する。
　分岐流路１３（１）～１３（ｎ）のそれぞれの流路に、それぞれ熱交換部ＨＸと、温度検出部Ｔと、制御弁ＳＶとが１つずつ設置されている。分岐流路１３を流れる熱媒体１０と熱交換部ＨＸとが熱交換を行い、熱交換部ＨＸとバッテリＢＴとが熱交換を行うように構成されている。温度検出部Ｔは、バッテリＢＴの温度として熱交換部１０で熱交換した後の熱媒体１０の温度を計測している。図３は、実施形態１に係るバッテリ温度調整システムＳＹＳ（１）の制御部ＴＣＵによる制御機構を示すブロック図である。図３において、制御部ＴＣＵは、温度検出部Ｔ１～Ｔｎで検出した温度に応じて、圧送装置１１と、制御弁ＳＶ１～ＳＶｎと、熱供給装置２０２とを制御している。また、制御部ＴＣＵは、電子制御装置ＥＣＵと通信を行いながら、お互いの情報のやりとりを行っている。制御の際には、図２に示した信号線Ｌ１、Ｌ２（１）～Ｌ２（ｎ）、Ｌ３（１）～Ｌ３（ｎ）、Ｌ５を用いてそれぞれ制御信号を送信する。信号線Ｌ１は圧送装置１１、信号線Ｌ２（１）～Ｌ２（ｎ）は温度検出部Ｔ１～Ｔｎ、信号線Ｌ３（１）～Ｌ３（ｎ）は制御弁ＳＶ１～ＳＶｎ、信号線Ｌ５は熱供給装置２０２に対して制御信号を送信するための信号線である。
　上記のような第１実施形態に係るバッテリ温度調整システムＳＹＳ（１）における制御部ＴＣＵによるバッテリの温度調整方法の一例を以下より説明する。
　バッテリの温度調整を行う方法について図４のフローチャートを用いて説明する。図４は、第１実施形態においてバッテリＢＴ２に対して温度調整を行う際の流れを示すフローチャートである。バッテリ温度調整システムＳＹＳ（１）は、バッテリＢＴ１～ＢＴｎそれぞれに対して図４に示すような制御をおこなっているが、ここではバッテリＢＴ２を用いて説明する。通常運転時、制御部ＴＣＵからの制御信号によって、圧送装置１１は低速作動、もしくは停止しており、制御弁ＳＶ１～ＳＶｎはそれぞれ低量での通水を行っている。熱媒体１０は、循環流路１２から熱供給装置２０２を経て分岐流路１３（１）～１３（ｎ）を通過し、再び循環流路１２に戻り循環している。このとき、熱供給装置２０２は稼働していない。なお、圧送装置１１は、バッテリＢＴの温度状態によっては停止しておくことで、電気エネルギーを節約できる。
　制御部ＴＣＵは、比較部３０において、温度検出部Ｔ１～Ｔｎから信号線Ｌ２（１）～Ｌ２（ｎ）によって受信した検出温度が、加熱閾値温度Ｔｂより大きく冷却閾値温度Ｔａより小さい温度範囲にあるかどうかを、図４に示した以下の流れによって比較を行い、指令部３１によって、信号線Ｌ１、信号線Ｌ３（１）～Ｌ３（ｎ）などによって各機構を制御する。
　冷却操作について図４を用いて説明する。制御部ＴＣＵは、温度検出部Ｔ２からバッテリＢＴ２の温度Ｘ１の情報を受信する（ステップＳＴ１）と、冷却閾値温度Ｔａと比較し（ステップＳＴ２）、Ｘ１＞Ｔａと判定されると、圧送装置１１を高速に作動させ、制御弁ＳＶ２を全開に制御し、熱供給装置２０２を稼働して冷却操作を開始する（ステップＳＴ３）。そして、比較部３０においてバッテリＢＴ２の温度Ｘ１とＴａとの比較を行う（ステップＳＴ４）。ステップＳＴ３、ステップＳＴ４を繰り返し、やがて、温度Ｘ１がＴａを下回り、Ｔｂ＜Ｘ１＜Ｔａとなったら、圧送装置１１を低速作動させ、制御弁ＳＶ２の流量が低量通水となるように制御し、熱供給装置２０２を停止する（ステップＳＴ５）。
　次に、加熱操作について図４を用いて説明する。温度検出部Ｔ２からバッテリＢＴ２の温度Ｘ１の情報を受信すると（ステップＳＴ１）、比較部３０において加熱閾値温度Ｔｂと比較し（ステップＳＴ６）、Ｘ１＜Ｔｂと判定されると、圧送装置１１を高速に作動させ、制御弁ＳＶ２を全開に制御し、熱供給装置２０２を稼働して加熱操作を開始する（ステップＳＴ７）。そして、比較部３０においてバッテリＢＴ２の温度Ｘ１とＴｂとの比較を行う（ステップＳＴ８）。ステップＳＴ７、ステップＳＴ８を繰り返し、やがて、温度Ｘ１がＴｂを上回り、Ｔｂ＜Ｘ１＜Ｔａとなったら、圧送装置１１を低速作動させ、制御弁ＳＶ２の流量が低量通水となるように制御し、熱供給装置２０２を停止する（ステップＳＴ９）。
　以上のような方法で、それぞれのバッテリに対して個別に温度調整を行うことができる。
（第２実施形態）
　第２実施形態に係るバッテリ温度調整システムＳＹＳ（２）について図５の構成図を用いて説明する。第２実施形態に係るバッテリ温度調整システムＳＹＳ（２）は、熱媒体１０（不図示）と、圧送装置１１と、循環流路１２と、複数の分岐流路１３（１）～１３（ｎ）と、複数の熱交換部ＨＸ１～ＨＸｎと、複数の温度検出部Ｔ１～Ｔｎと、複数の制御弁ＳＶ１～ＳＶｎと、切替制御弁ＲＶと、制御部ＴＣＵとを備え、制御部ＴＣＵは、比較部３０と、指令部３１とを備え、熱供給装置２０２を用いてバッテリＢＴ１～ＢＴｎの温度調整を行う。また、熱供給装置２０２は、冷却部２０２ａと加熱部２０２ｂとを備えており、循環流路１２から分岐して冷却部２０２ａを通る冷却流路１４ａと、循環流路１２から分岐して加熱部２０２ｂを通る加熱流路１４ｂとを備えている。
　本実施形態において、熱媒体１０は、循環流路１２から複数の分岐流路１３（１）～１３（ｎ）に分岐し、再び循環流路１２に合流し、冷却流路１４ａもしくは加熱流路１４ｂを経て再び循環流路１２に合流して循環する。循環流路１２上に、熱供給装置２０２が設置され、熱媒体１０は冷却または加熱される。バッテリＢＴ１～ＢＴｎに対する適正な温度範囲に対し、冷却のための制御を開始する冷却閾値温度Ｔａと、加熱のための制御を開始する加熱閾値温度Ｔｂとが設定されており、比較部３０は冷却閾値温度Ｔａおよび加熱閾値温度Ｔｂを有している。また、循環流路１２に貯留部２０が設置され、熱媒体１０の貯留および補充を行う。貯留部２０はタンク等である。
　第２実施形態は、第１実施形態における熱供給装置２０２が、冷却部２０２aと加熱部２０２ｂとをそれぞれ有し、冷却時と加熱時で切替制御弁ＲＶによって流路の切り替えを行うことによって温度調整を行うように構成されており、第１実施形態と重複する説明は省略する。また、第１実施形態と同じ記号を付したものは、同じ機能を有するものであり、重複する説明は省略する。
　第２実施形態に係るバッテリ温度調整システムＳＹＳ（２）は、第１実施形態と同様に、循環流路１２と、循環流路１２から複数に並列に分岐し、再び循環流路１２に合流する分岐流路１３（１）～１３ｎを有している。熱媒体１０は圧送装置１１によって循環流路１２に圧送されて循環する。このとき、冷却時には冷却部２０２aを経て循環し、加熱時には加熱部２０２ｂを経て循環する。そして、冷却時には、熱供給装置２０２を出た後、循環流路１２から分岐流路１３（１）～１３（ｎ）で分岐して循環流路１２で再び合流し、冷却流路１４ａを経て循環流路１２に戻り循環する。また、加熱時には、熱供給装置２０２を出た後、循環流路１２から分岐流路１３（１）～１３（ｎ）で分岐して循環流路１２で再び合流し、加熱流路１４ｂを経て循環流路１２に戻り循環する。
　分岐流路１３（１）～１３（ｎ）のそれぞれの流路に、それぞれ熱交換部ＨＸと、温度検出部Ｔと、制御弁ＳＶとが１つずつ設置されている。また、分岐流路１３（１）～１３（ｎ）が合流した循環流路１２上に切替制御弁ＲＶが設置されている。分岐流路１３を流れる熱媒体１０と熱交換部ＨＸとが熱交換を行い、熱交換部ＨＸとバッテリＢＴとが熱交換を行うように構成されている。温度検出部Ｔは、バッテリＢＴの温度として熱交換部ＨＸで熱交換した後の熱媒体１０の温度を計測している。図６は、第２実施形態に係るバッテリ温度調整システムＳＹＳ（２）の制御部ＴＣＵによる制御機構を示すブロック図である。図６において、制御部ＴＣＵは、温度検出部Ｔ１～Ｔｎで検出した温度に応じて、圧送装置１１と、制御弁ＳＶ１～ＳＶｎと、切替制御弁ＲＶと、冷却部２０２ａと、加熱部２０２ｂとを制御している。また、制御部ＴＣＵは、電子制御装置ＥＣＵと通信を行いながら、お互いの情報のやりとりを行っている。制御の際には、図５に示した信号線Ｌ１、Ｌ２（１）～Ｌ２（ｎ）、Ｌ３（１）～Ｌ３（ｎ）、Ｌ４、Ｌ５ａ、Ｌ５ｂを用いてそれぞれ制御信号を送信する。信号線Ｌ１は圧送装置１１、信号線Ｌ２（１）～Ｌ２（ｎ）は温度検出部Ｔ１～Ｔｎ、信号線Ｌ３（１）～Ｌ３（ｎ）は制御弁ＳＶ１～ＳＶｎ、信号線Ｌ４は切替制御弁ＲＶ、信号線Ｌ５ａは冷却部２０２ａ、信号線Ｌ５ｂは加熱部２０２ｂに対して制御信号を送信するための信号線である。
　上記のような第２実施形態に係るバッテリ温度調整システムＳＹＳ（２）における制御部ＴＣＵによるバッテリの温度調整方法の一例を以下より説明する。
　バッテリの温度調整を行う方法について図７のフローチャートを用いて説明する。図７は、第２実施形態においてバッテリＢＴ２に対しての温度調整を行う際の流れを示すフローチャートである。バッテリ温度調整システムＳＹＳ（２）は、バッテリＢＴ１～ＢＴｎそれぞれに対して図７に示すような制御をおこなっているが、ここではバッテリＢＴ２を用いて説明する。通常運転時、制御部ＴＣＵからの制御信号によって、圧送装置１１は低速作動、もしくは停止しており、制御弁ＳＶ１～ＳＶｎはそれぞれ低量での通水を行い、切替制御弁ＲＶは冷却部２０２aへの通水を行い、冷却部２０２aを経て循環流路１２から分岐流路１３（１）～１３（ｎ）を循環する熱媒体１０の循環流路が形成されている。このとき、熱供給装置２０２は稼働していない。なお、圧送装置１１は、バッテリＢＴの温度状態によっては停止しておくことで、電気エネルギーを節約できる。
　制御部ＴＣＵは、比較部３０において、温度検出部Ｔ１～Ｔｎから信号線Ｌ２（１）～Ｌ２（ｎ）によって受信した検出温度が、加熱閾値温度Ｔｂよりも大きく冷却閾値温度Ｔａより小さい温度範囲であるかどうかを、図７に示した以下の流れによって比較を行い、指令部３１によって、信号線Ｌ１、Ｌ３（１）～Ｌ３（ｎ）、Ｌ４、Ｌ５ａ、Ｌ５ｂなどによって各機構を制御する。
　冷却操作について図７を用いて説明する。制御部ＴＣＵは、温度検出部Ｔ２からバッテリＢＴ２の温度Ｘ２の情報を受信する（ステップＳＴ１１）と、比較部３０において冷却閾値温度Ｔａと比較し（ステップＳＴ１２）、Ｘ２＞Ｔａと判定されると、圧送装置１１を高速に作動させ、制御弁ＳＶ２を全開に制御し、切替制御弁ＲＶを冷却流路１４ａへ切り替え、冷却部２０２ａを稼働して冷却操作を開始する（ステップＳＴ１３）。そして、バッテリＢＴ２の温度Ｘ２とＴａとの比較を行う（ステップＳＴ１４）。ステップＳＴ１３、ステップＳＴ１４を繰り返し、やがて、温度Ｘ２がＴａを下回り、Ｔｂ＜Ｘ２＜Ｔａとなったら、圧送装置１１を低速作動させ、制御弁ＳＶ２の流量が低量通水となるように制御し、冷却部２０２ａを停止する（ステップＳＴ１５）。
　次に、加熱操作について図７を用いて説明する。温度検出部Ｔ２からバッテリＢＴ２の温度Ｘ２の情報を受信すると（ステップＳＴ１１）、比較部３０において加熱閾値温度Ｔｂと比較し（ステップＳＴ１６）、Ｘ２＜Ｔｂと判定されると、圧送装置１１を高速に作動させ、制御弁ＳＶ２を全開に制御し、切替制御弁ＲＶを加熱流路１４ｂに切り替え、加熱部２０２ｂを稼働して加熱操作を開始する（ステップＳＴ１７）。そして、バッテリＢＴ２の温度Ｘ２とＴｂとの比較を行う（ステップＳＴ１８）。ステップＳＴ１７、ステップＳＴ１８を繰り返し、やがて、温度Ｘ２がＴｂを上回り、Ｔｂ＜Ｘ２＜Ｔａとなったら、圧送装置１１を低速作動させ、制御弁ＳＶ２の流量が低量通水となるように制御し、切替制御弁ＲＶを冷却流路１４ａへ切り替え、加熱部２０２ｂを停止する（ステップＳＴ１９）。なお、通常時、切替制御弁ＲＶを冷却流路１４ａもしくは加熱流路１４ｂのどちらに切り替えておくかは設計による。
　以上のような方法で、それぞれのバッテリに対して個別に温度調整を行うことができる。
　以上のように構成されたバッテリ温度調整システムによれば、複数のバッテリに対して異なる使用条件によってそれぞれの冷却または加熱要求が変化した場合でも、個別に冷却および加熱により温度調整することが可能なバッテリ温度調整システムを提供することができる。
　以上、バッテリ温度調整システムの実施形態について述べたが、本発明は本実施形態に限定されない。閾値に対して判定を行う順番は異なっていてもよい。また、図中の不等号は、「≦」や「≧」を用い、記載として「～以上」、「～以下」を用いたが、「＞」や「＜」、「～よりおおきい」、「～より小さい」であってもよい。また、複数の条件を組み合わせて用いても良い。
ＳＹＳ、ＳＹＳ（１）、ＳＹＳ（２） バッテリ温度調整システム
ＢＴ１～ＢＴｎ　　　　　　　　　 　バッテリ
ＨＸ１～ＨＸｎ　　　　　　　　　 　熱交換部
Ｔ１～Ｔｎ　　　　　　　　　　　 　温度検出部
ＳＶ１～ＳＶｎ　　　　　　　　　 　制御弁
ＲＶ　　　　　　　　　　　　　　 　切替制御弁
ＴＣＵ　　　　　　　　　　　　　 　制御部
ＥＣＵ　　　　　　　　　　　　　 　電子制御装置
２０２　　　　　　　　　　　　　 　熱供給装置
２０２ａ　　　　　　　　　　　　 　冷却部
２０２ｂ　　　　　　　　　　　　 　加熱部
１１　　　　　　　　　　　　　　 　圧送装置
１２　　　　　　　　　　　　　　 　循環流路
１３（１）～１３（ｎ）　　　　　 　分岐流路
１４ａ　　　　　　　　　　　　　 　冷却流路
１４ｂ　　　　　　　　　　　　　 　加熱流路
２０　　　　　　　　　　　　　　 　貯留部
３０　　　　　　　　　　　　　　 　比較部
３１　　　　　　　　　　　　　　 　指令部
Ｌ１～Ｌ５、Ｌ５ａ、Ｌ５ｂ　　　 　信号線
 

Claims (4)

  1. 　複数のバッテリに対して温度調整を行うシステムであって、
    　熱を運搬する流体である熱媒体と、
    　前記熱媒体が循環する通り道である循環流路と、
    　前記循環流路から並列に分岐し、再び前記循環流路に合流する複数の分岐流路と、
    　前記循環流路において前記熱媒体を圧送する圧送装置と、
    　前記複数の分岐流路にそれぞれ設けられ、前記複数のバッテリが前記熱媒体とそれぞれ熱交換を行う複数の熱交換部と、
    　前記複数の分岐流路にそれぞれ設けられ、前記複数のバッテリの温度をそれぞれ検出する複数の温度検出部と、
    　前記複数の分岐流路にそれぞれ設けられ、前記熱媒体の流量をそれぞれ制御可能な複数の制御弁と、
    　前記熱媒体を加熱または冷却する前記循環流路に接続された熱供給装置を用いて、前記温度検出部で検出した温度に応じて少なくとも前記複数の制御弁と前記圧送装置とを制御する制御部とを有するバッテリ温度調整システム。
  2. 　前記熱供給装置は、前記熱媒体の冷却を行う冷却部と、加熱を行う加熱部とを有して構成され、
    　前記循環流路から分岐する前記冷却部を通る冷却流路と、前記加熱部を通る加熱流路と、
    　前記循環流路において、前記循環流路から前記冷却流路を通る流路もしくは前記循環流路から前記加熱流路を通る流路への切り替えが制御可能な切替制御弁とを有し、
    　前記制御部が前記切替制御弁の前記切り替えを制御する請求項１に記載のバッテリ温度調整システム。
  3. 　前記制御部は、所定の閾値と、前記温度検出部で検出した前記温度との大小関係を比較する比較部と、前記比較部の比較結果に応じて前記制御を命令するための制御信号を送信する指令部とを有する請求項１または２に記載のバッテリ温度調整システム。
  4. 　前記複数のバッテリは、車両用のバッテリである請求項３に記載のバッテリ温度調整システム。
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