JP2021035296A - Coolant warmup control device of electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、電動車両のクーラントを温めるためのクーラント暖機制御装置に関する。 The present disclosure relates to a coolant warm-up control device for warming the coolant of an electric vehicle.
近年、環境への負荷を低減する観点から、内燃機関を備えず、電動モータのみによって駆動する電動車両が開発されている。内燃機関を備えた従来の車両では車載のコンポーネントの暖機や空調暖房の熱源として内燃機関が用いられていたのに対し、電動車両では、内燃機関が搭載されないため、暖機装置としての電熱ヒータが搭載される場合がある。例えば、車載のバッテリを加熱するために、PTCヒータを用いることが提案されている(特許文献1参照)。 In recent years, from the viewpoint of reducing the burden on the environment, electric vehicles that are not equipped with an internal combustion engine and are driven only by an electric motor have been developed. Whereas conventional vehicles equipped with an internal combustion engine use an internal combustion engine as a heat source for warming up in-vehicle components and heating air conditioning, electric vehicles do not have an internal combustion engine, so an electric heater as a warming device. May be installed. For example, it has been proposed to use a PTC heater to heat an in-vehicle battery (see Patent Document 1).
しかしながら、上記のような電熱ヒータは、比較的高コストであるとともに所定の搭載スペースを要する。このため、電動車両では、暖機用の構成の低コスト化及び省スペース化が求められている。 However, the electric heater as described above is relatively expensive and requires a predetermined mounting space. For this reason, electric vehicles are required to reduce the cost and space of the warm-up configuration.
本開示の電動車両のクーラント暖機制御装置は、前述のような課題に鑑み創案されたものであり、低コスト化及び省スペース化を実現することを目的の一つとする。 The coolant warm-up control device for an electric vehicle of the present disclosure was devised in view of the above-mentioned problems, and one of the purposes is to realize cost reduction and space saving.
ここで開示する電動車両のクーラント暖機制御装置は、インバータを介し、バッテリからの電力を走行用モータに供給することにより駆動する電動車両のクーラント暖機制御装置であって、前記電動車両の被暖機対象物と熱交換可能に構成されるクーラントが循環する暖機用回路と、前記インバータ内の高電圧回路に設けられ、前記電動車両が停車する場合に前記高電圧回路の電荷を放電するために用いられるアクティブ放電抵抗体と、前記暖機用回路を循環する前記クーラントと前記アクティブ放電抵抗体との間で熱交換を可能とする熱交換部と、前記アクティブ放電抵抗体で消費する電力量を制御し、前記熱交換部における前記クーラントと前記アクティブ放電抵抗体との熱交換量を制御することにより、前記クーラントの温度を所望の温度まで暖機する暖機制御部と、を含む。 The coolant warm-up control device for an electric vehicle disclosed here is a coolant warm-up control device for an electric vehicle that is driven by supplying electric power from a battery to a traveling motor via an inverter, and is covered by the electric vehicle. A warm-up circuit that circulates coolant that is configured to be heat-exchangeable with the warm-up object and a high-voltage circuit in the inverter that discharges the charge of the high-voltage circuit when the electric vehicle stops. The active discharge resistor used for this purpose, the heat exchange unit that enables heat exchange between the coolant circulating in the warm-up circuit and the active discharge resistor, and the power consumed by the active discharge resistor. A warm-up control unit that warms the temperature of the coolant to a desired temperature by controlling the amount of heat exchange between the coolant and the active discharge resistor in the heat exchange unit is included.
インバータ内の高電圧回路に設けられたアクティブ放電抵抗体と暖機用回路を循環するクーラントとの熱交換により、放電用のアクティブ放電抵抗体の熱を利用してクーラントが加温される。よって、被暖機対象物の暖機を可能としながら、低コスト化及び省スペース化が図られる。 By heat exchange between the active discharge resistor provided in the high voltage circuit in the inverter and the coolant circulating in the warm-up circuit, the coolant is heated by utilizing the heat of the active discharge resistor for discharge. Therefore, cost reduction and space saving can be achieved while enabling warming of the object to be warmed.
本開示の電動車両のクーラント暖機制御装置によれば、低コスト化及び省スペース化を実現できる。 According to the coolant warm-up control device for the electric vehicle of the present disclosure, cost reduction and space saving can be realized.
図面を参照して、実施形態としての電動車両のクーラント暖機制御装置について説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、この実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。以下の実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。 A coolant warm-up control device for an electric vehicle as an embodiment will be described with reference to the drawings. The embodiments shown below are merely examples, and there is no intention of excluding the application of various modifications and techniques not specified in this embodiment. Each configuration of the following embodiments can be variously modified and implemented without departing from their gist. In addition, it can be selected as needed, or can be combined as appropriate.
[1.構成]
本実施形態の電動車両のクーラント暖機制御装置1(以下、単に「制御装置1」という)は、図1に示す電動車両10に適用されている。電動車両10は、例えばトラックであり、蓄電可能なバッテリ11と、バッテリ11の電力で回転する走行用モータ12と、バッテリ11及び走行用モータ12の間で直流電流と交流電流との変換を行うインバータ13とを備えている。電動車両10は、インバータ13を介してバッテリ11の電力を走行用モータ12に供給することで駆動(走行)する。なお、電動車両10には、内燃機関が搭載されていない。
[1. Constitution]
The coolant warm-up control device 1 (hereinafter, simply referred to as “
図2に示すように、電動車両10には、被暖機対象物14を必要に応じて温めるための暖機用回路2が設けられている。暖機用回路2は、具体的には、被暖機対象物14と熱交換可能に構成されるクーラント3が循環する通路である。図2では、クーラント3を矢印で模式的に示している。
As shown in FIG. 2, the
なお、暖機用回路2は、クーラント3で被暖機対象物14を温める機能に加えて、クーラント3で被暖機対象物14を冷却する機能を兼ね備えていてもよい。例えば、稼働時に発熱する被暖機対象物14に対しては、始動前又は始動直後の被暖機対象物14をクーラント3で加温し、発熱後の被暖機対象物14をクーラント3で冷却するように、暖機用回路2が構成されてもよい。
The warm-
また、ここでいう被暖機対象物14とは、例えば電動車両10が極寒環境で使用される場合に、加温が必要となる車載装置である。被暖機対象物14の具体例としては、バッテリ11や走行用モータ12や車載空調システムの暖房回路(図示略)などが挙げられる。
インバータ13内には、走行用モータ12に電力を供給するための高電圧回路4が配置される。高電圧回路4には、上記のバッテリ11に加えて、電荷を蓄えたり放出したりする高電圧コンデンサ5と、電力を消費することで発熱するアクティブ放電抵抗体6とが設けられている。
Further, the object to be warmed 14 referred to here is an in-vehicle device that needs to be heated when, for example, the
A high-voltage circuit 4 for supplying electric power to the traveling
アクティブ放電抵抗体6は、電動車両10が駐車や事故などで停車状態となった場合に、高電圧回路4の電荷を放電するために用いられる安全装置としての機能をもつ。アクティブ放電抵抗体6は、具体的には、電動車両10が停車状態となった場合に、高電圧コンデンサ5に蓄えられた電力を消費することで、高電圧回路4の出力電圧を抑える。アクティブ放電抵抗体6の発熱量は、アクティブ放電抵抗体6で消費される電力量(アクティブ放電抵抗体6を通過する電流)に応じたものとなる。
なお、電動車両10が停車状態となる場合としては、例えば、電動車両10が駐車する場合、電動車両10に衝突事故が生じた場合や、高電圧回路4に接続された機器に異常又は故障が生じた場合などが挙げられる。
The
When the
制御装置1は、上記の暖機用回路2と、上記のアクティブ放電抵抗体6と、暖機用回路2を循環するクーラント3及びアクティブ放電抵抗体6の間で熱交換を可能とする熱交換部7と、アクティブ放電抵抗体6で消費する電力量を制御する暖機制御部8とを含んでいる。
本実施形態の熱交換部7は、クーラント3及びアクティブ放電抵抗体6が相互に熱交換可能となるように、暖機用回路2の一部とアクティブ放電抵抗体6とが近接して配置されることで構成されている。ただし、熱交換部7の構成はこれに限定されず、熱交換部7としては、例えば、クーラント3及びアクティブ放電抵抗体6の間で間接的な熱交換を可能とする熱交換器が適用されてもよい。
The
In the
暖機制御部8は、具体的には、アクティブ放電抵抗体6に流れ込む電流を制御することで、熱交換部7におけるクーラント3とアクティブ放電抵抗体6との熱交換量を制御する。これにより、暖機制御部8は、クーラント3の温度Tを所望の温度Toまで暖機する。なお、本実施形態ではインバータ13内に設けられた暖機制御部8を例示するが、暖機制御部8はインバータ13の外部に設けられてもよい。
Specifically, the warm-
暖機制御部8は、例えば、クーラント3の温度Tが所望の温度To未満(T<To)である場合に、電流がアクティブ放電抵抗体6へ流れるように高電圧回路4を制御し、クーラント3の温度Tが所望の温度To以上(T≧To)である場合に、電流がアクティブ放電抵抗体6へ流れないように高電圧回路4を制御する。
For example, when the temperature T of the
[2.作用,効果]
上記の制御装置1には、暖機用回路2を循環するクーラント3とアクティブ放電抵抗体6との間で熱交換を可能とする熱交換部7と、熱交換部7における熱交換量を制御することでクーラント3の温度Tを所望の温度Toまで暖機する暖機制御部8とが含まれる。このため、高電圧回路4に安全装置として装備されるアクティブ放電抵抗体6の熱を利用して、クーラント3を加温できる。したがって、アクティブ放電抵抗体6の熱で加温されたクーラント3により、被暖機対象物14を暖機できる。また、クーラント3を加温するための電熱ヒータを設けなくても済むことから、低コスト化及び省スペース化を実現できる。
[2. Action, effect]
The
なお、一般に、インバータ内に設けられるIGBTやSiC等のパワー半導体素子は、スイッチング制御される際に発熱することが知られている。このため、これらのパワー半導体素子を、上記の被暖機対象物14を温めるための熱源として使用することも考えられる。
しかしながら、上記のパワー半導体素子は、車両の走行制御に応じて駆動するものであるため、被暖機対象物14の暖機要求に応じてパワー半導体素子の発熱量を制御する場合、車両の走行状態に影響を及ぼす虞がある。
It is generally known that power semiconductor elements such as IGBTs and SiCs provided in an inverter generate heat when switching is controlled. Therefore, it is conceivable to use these power semiconductor elements as a heat source for heating the above-mentioned object to be warmed.
However, since the power semiconductor element is driven according to the traveling control of the vehicle, when the heat generation amount of the power semiconductor element is controlled in response to the warm-up request of the
例えば、パワー半導体素子をクーラント3の熱源として使用する場合に、インバータ13の駆動要求が無いにも関わらず、被暖機対象物14の暖機要求に応じてパワー半導体素子のスイッチング制御を行えば、走行用モータ12の意図しない駆動により走行安全性の低下を招く虞がある。
また、パワー半導体素子をクーラント3の熱源として使用する場合に、被暖機対象物14の暖機要求が無いにも関わらず、インバータ13の駆動要求に応じてパワー半導体素子のスイッチング制御を行えば、クーラント3が無用に加温される。このため、クーラント3を被暖機対象物14の冷却に用いる際に、エネルギー効率の低下を招く虞がある。
For example, when a power semiconductor element is used as a heat source for the
Further, when the power semiconductor element is used as the heat source of the
これに対し、上記の制御装置1によれば、被暖機対象物14を温めるための熱源として、インバータ13内の高電圧回路4に設けられた安全装置としてのアクティブ放電抵抗体6が使用される。このため、アクティブ放電抵抗体6の発熱量の制御を、電動車両10の走行制御とは独立して実施できる。よって、上記の走行安定性の低下やエネルギー効率の低下を招くことなく、被暖機対象物14の暖機を実現できる。
On the other hand, according to the
[3.変形例]
上記の暖機用回路2の構成は一例である。暖機用回路2が被暖機対象物14を冷却する機能も有する場合には、暖機用回路2にクーラント3の熱を放出させる放熱器が更に設けられてもよい。
なお、高電圧回路4の構成も一例である。
[3. Modification example]
The configuration of the warm-
The configuration of the high voltage circuit 4 is also an example.
暖機制御部8における制御の内容は、上記のものに限定されない。暖機制御部8は、例えば、クーラント3の温度Tと所望の温度Toとの差(To−T)が大きいほど、アクティブ放電抵抗体6へ流れる電流が大きくなるように、高電圧回路4を制御してもよい。また、暖機制御部8は、アクティブ放電抵抗体6で消費される電力量の制御を、クーラント3の温度T以外の条件に基づいて開始してもよい。
The content of control in the warm-up
さらに、暖機制御部8による制御で用いられるクーラント3の温度Tは、温度センサ等によりクーラント3から直接的に検出されてもよいし、他のパラメータから推定(演算)されてもよい。また、所望の温度Toは、被暖機対象物14に要求される適性温度に応じて、適宜設定されればよい。
Further, the temperature T of the
1 制御装置(クーラント暖機制御装置)
2 暖機用回路
3 クーラント
4 高電圧回路
5 高電圧コンデンサ
6 アクティブ放電抵抗体
7 熱交換部
8 暖機制御部
10 電動車両
11 バッテリ
12 走行用モータ
13 インバータ
14 被暖機対象物
T クーラントの温度
To 所望の温度
1 Control device (coolant warm-up control device)
2 Warm-up
Claims (1)
前記電動車両の被暖機対象物と熱交換可能に構成されるクーラントが循環する暖機用回路と、
前記インバータ内の高電圧回路に設けられ、前記電動車両が停車する場合に前記高電圧回路の電荷を放電するために用いられるアクティブ放電抵抗体と、
前記暖機用回路を循環する前記クーラントと前記アクティブ放電抵抗体との間で熱交換を可能とする熱交換部と、
前記アクティブ放電抵抗体で消費する電力量を制御し、前記熱交換部における前記クーラントと前記アクティブ放電抵抗体との熱交換量を制御することにより、前記クーラントの温度を所望の温度まで暖機する暖機制御部と、を含む、
電動車両のクーラント暖機制御装置。 A coolant warm-up control device for an electric vehicle that is driven by supplying electric power from a battery to a traveling motor via an inverter.
A warm-up circuit that circulates coolant that is configured to exchange heat with the warm-up object of the electric vehicle, and
An active discharge resistor provided in the high-voltage circuit in the inverter and used to discharge the electric charge of the high-voltage circuit when the electric vehicle is stopped.
A heat exchange unit that enables heat exchange between the coolant circulating in the warm-up circuit and the active discharge resistor.
By controlling the amount of power consumed by the active discharge resistor and controlling the amount of heat exchange between the coolant and the active discharge resistor in the heat exchange unit, the temperature of the coolant is warmed up to a desired temperature. Including warm-up control unit,
Coolant warm-up control device for electric vehicles.
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CN115649012A (en) * | 2022-10-31 | 2023-01-31 | 重庆长安汽车股份有限公司 | Motor active efficiency-reduction heating control method, device, equipment, vehicle and storage medium |
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CN115649012B (en) * | 2022-10-31 | 2024-06-04 | 重庆长安汽车股份有限公司 | Active motor efficiency-reducing heating control method, device, equipment, vehicle and storage medium |
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