溫度調(diào)整裝置、珀耳帖元件的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種溫度調(diào)整裝置，能夠使用珀耳帖元件效率良好地進行蓄電池等搭載于車輛的電子設備的溫度調(diào)整。溫度調(diào)節(jié)裝置的特征在于，具有通過被供給電力而容許搭載于車輛的電子設備與車輛的熱交換部進行熱交換的珀耳帖元件和控制向所述珀耳帖元件供給的電力的珀耳帖元件控制部，在通過對所述珀耳帖元件供給電力而使所述珀耳帖元件的成為放熱面的第一面與成為吸熱面的第二面之間的溫差擴大得大于第一預定值的情況下，所述珀耳帖元件控制部不對所述珀耳帖元件供給電力。
【專利說明】 溫度調(diào)整裝置、珀耳帖元件的控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種使用了珀耳帖元件的蓄電池等電子設備的溫度調(diào)整技術。
【背景技術】
[0002]公知有作為動力源使用了鋰離子電池、鎳氫電池等蓄電池的混合動力汽車、電動汽車等。這些蓄電池具有能夠獲得充分的輸入輸出性能的溫度范圍，若以從該溫度范圍偏離的溫度進行使用，則有時會使性能降低，或使蓄電池壽命縮短。因此，混合動力汽車等的蓄電池通過各種方法進行溫度管理。
[0003]專利文獻I公開了使用珀耳帖元件來調(diào)節(jié)電動汽車的蓄電池的溫度的溫度調(diào)節(jié)裝置。在專利文獻I中公開了如下的控制處理:當處于蓄電池的溫度超過適當溫度帶的高溫狀態(tài)的情況下，以能夠由珀耳帖元件冷卻蓄電池的方式使電流在珀耳帖元件中流動。另夕卜，在專利文獻I中還公開了如下的控制處理:當處于蓄電池的溫度未達到適當溫度帶的低溫狀態(tài)的情況下，以能夠由珀耳帖元件加熱蓄電池的方式使電流在珀耳帖元件中流動。
[0004]專利文獻1:日本特開平8 — 148189號公報
[0005]專利文獻2:日本特開2009 - 110829號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明要解決的課題
[0007]但是，當珀耳帖元件的放熱面與吸熱面的溫差變大時，珀耳帖元件的COP (Coefficient Of Performance:性能系數(shù))降低，所以無法效率良好地進行溫度調(diào)整。
[0008]因此，本發(fā)明是鑒于上述問題而研發(fā)的，其目的在于提供一種能夠使用珀耳帖元件效率良好地進行蓄電池等搭載于車輛的電子設備的溫度調(diào)整的溫度調(diào)整裝置。
[0009]用于解決課題的手段
[0010]為了解決上述課題，作為一個觀點，本發(fā)明的溫度調(diào)整裝置的特征在于，(I)具有:珀耳帖元件，通過被供給電力而容許搭載于車輛的電子設備與車輛的熱交換部進行熱交換；及珀耳帖元件控制部，控制向所述珀耳帖元件供給的電力，在通過對所述珀耳帖元件供給電力而使所述珀耳帖元件的成為放熱面的第一面與成為吸熱面的第二面之間的溫差擴大得大于第一預定值的情況下，所述珀耳帖元件控制部不對所述珀耳帖元件供給電力。
[0011]作為另一個觀點，本發(fā)明的溫度調(diào)整裝置的特征在于，(I)'具有:珀耳帖元件，通過被供給電力而容許搭載于車輛的電子設備與車輛的熱交換部進行熱交換；及珀耳帖元件控制部，控制向所述珀耳帖元件供給的電力，所述珀耳帖元件控制部對所述珀耳帖元件間歇性地供給電力，從而執(zhí)行所述電子設備的溫度維持控制。
[0012](2)在上述(I)的結構中，其特征在于，在不對所述珀耳帖元件供給電力之后，所述第一面及第二面的溫差降低到比所述第一預定值小的第二預定值的情況下，所述珀耳帖元件控制部再次對所述珀耳帖元件供給電力。根據(jù)⑵的結構，能夠抑制COP的降低，并且在第一預定值與第二預定值之間維持電子設備的溫度。[0013]發(fā)明效果
[0014]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種能夠使用珀耳帖元件效率良好地進行蓄電池等搭載于車輛的電子設備的溫度調(diào)整的溫度調(diào)整裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是表示蓄電池的溫度調(diào)整裝置的結構的圖。
[0016]圖2是表示與溫度調(diào)整裝置對蓄電池進行的溫度調(diào)整處理有關的功能的功能框圖。
[0017]圖3是表示在改變了吸熱面與放熱面的溫差的情況下的、向珀耳帖元件供給的電流值與COP的關系的坐標圖。
[0018]圖4是表示在進行了間歇通電控制的情況下向珀耳帖元件供給的電力的推移的坐標圖。
[0019]圖5是表示進行了間歇通電控制的情況下的蓄電池的溫度的變化和珀耳帖元件的吸熱面的溫度的變化的坐標圖。
[0020]圖6是表示進行了間歇通電控制的情況下的珀耳帖元件的COP的變化的坐標圖。
[0021]圖7是表示珀耳帖元件的控制處理的流程的流程圖。
[0022]圖8是表示間歇通電控制時的驅動條件的決定處理的流程的流程圖。
[0023]圖9是表示連續(xù)通電時的電流值的校正處理和基于校正后的電流值的間歇通電時的驅動條件的決定處理的流程的流程圖。
[0024]圖10是表示與第五實施方式的溫度調(diào)整裝置對蓄電池進行的溫度調(diào)整處理有關的功能的功能框圖。
[0025]圖11是表示第五實施方式的珀耳帖元件的控制處理的流程的流程圖。
【具體實施方式】
[0026]以下，參照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的實施方式。
[0027](第一實施方式)
[0028]圖1表示第一實施方式的蓄電池I的溫度調(diào)整裝置的結構。X軸、Y軸和Z軸表示彼此不同的正交的三軸。在由該溫度調(diào)整裝置進行溫度調(diào)整的蓄電池I中蓄積電力，能夠使用該電力來驅動使車輛行駛的馬達。車輛可以是具有通過從蓄電池I供給的電力進行旋轉動作的馬達和內(nèi)燃機的混合動力車輛，也可以是僅具有通過從蓄電池I供給的電力進行旋轉動作的馬達作為動力源的電動車輛。另外，混合動力車輛可以是能夠由車輛外部的電源對蓄電池I進行充電的插電式混合動力車輛。以下，參照圖1說明溫度調(diào)整裝置的各部分結構。
[0029]溫度調(diào)整裝置包含蓄電池1、E⑶2、電源部4、繼電器開關6、珀耳帖元件8、珀耳帖兀件溫度傳感器10、蓄電池溫度傳感器12、外部空氣溫度傳感器14、管道16和鼓風機18。
[0030]蓄電池I包含電池組3和殼體31。蓄電池I的設置位置例如可以是形成于車輛后方的行李箱下方的收容部。
[0031]電池組3包含多個單電池30。單電池30可以是鋰離子電池、鎳氫電池等二次電池。單電池30也可以是電容器。多個單電池30在Y軸方向上層疊，彼此電連接。連接方法可以是串聯(lián)、并列或串聯(lián)和并列的組合。在電池組3的Z軸方向上的端面設置有固定部件38，使用連接部件40連接該固定部件38和散熱片部341，從而固定電池組3。
[0032]電池組3收容于殼體31的內(nèi)部。殼體31包含上部殼體32和下部殼體34。在上部殼體32和下部殼體34分別形成有上部突緣32a和下部突緣34a，這些上部突緣32a和下部突緣34a彼此由連接部件36連接。由此，上部殼體32和下部殼體34被單元化，殼體31形成密閉結構。
[0033]下部殼體34具有散熱片部341 (相當于車輛的熱交換部)。散熱片部341構成下部殼體30的一部分，Z軸方向上的一端側與珀耳帖元件8緊貼，Z軸方向上的另一端側延伸到管道16的內(nèi)部。散熱片部341容許電池組3和管道16內(nèi)部的空氣(以下稱作熱交換介質(zhì))的熱交換。散熱片部341可以是金屬。散熱片部341可以具有多個翼片。這些翼片配置于管道16的內(nèi)部，從而促進電池組3和熱交換介質(zhì)的熱交換。
[0034]ECU2是Electric Control Unit (電子控制單元)，通過控制溫度調(diào)整裝置整體，進行蓄電池I的溫度調(diào)整處理。E⑶2控制電源部4，調(diào)整從電源部4向珀耳帖元件8流動的電流值。另外，ECU2控制繼電器開關6的通/斷，從電源部4對珀耳帖元件8供給電流或停止供給電流。另外，ECU2取得珀耳帖元件溫度傳感器10、蓄電池溫度傳感器12及外部空氣溫度傳感器14分別測定出的溫度信息，基于所取得的信息進行各種處理。另外，ECU2控制鼓風機18的動作。ECU2包含CPU (Central Processing Unit:中央處理器)或MPU(Microprocessor Unit:微處理器)等處理器50和存儲器52。通過由處理器50執(zhí)行存儲于存儲器52中的程序，實現(xiàn)進行上述各種處理的功能。另外，作為處理器50，可以具備ASIC (Applicat1n Specific Integrated Circuit:專用集成電路)電路，ASIC 電路可以進行由E⑶2進行的處理的一部分或全部。
[0035]電源部4蓄積向珀耳帖元件8供給的動作電力。電源部4能夠通過來自E⑶4的控制對珀耳帖元件8供給必要的電力。另外，電源部4能夠通過來自ECU2的控制改變在珀耳帖元件8中流動的電流的方向。當在珀耳帖元件8中流動的電流的方向變化時，珀耳帖元件8的放熱面和吸熱面互換。電源部4可以是對珀耳帖元件8供給電源的專用的蓄電池、或者是蓄積向搭載于車輛的輔機(例如音頻設備)供給的電力的輔機蓄電池。
[0036]繼電器開關6是對從電源部4向珀耳帖元件8流動的電流進行通/斷的開關。繼電器開關6可以是觸點式的繼電器。如上所述，繼電器開關6通過來自ECU2的控制切換通/斷。
[0037]珀耳帖元件8包含排列于同一面內(nèi)的多個P型熱電半導體及N型熱電半導體和配置于隔著這些半導體的位置的一對金屬板。一方金屬板與散熱片部341接觸，另一方金屬板與電池組3接觸。使電流從P型熱電半導體及N型熱電半導體中的一方半導體向另一方半導體流動，從而一方金屬板(相當于成為吸熱面的第二面)吸熱，另一方金屬板(相當于成為放熱面的第一面)放熱。由此，熱量從一方金屬板向另一方金屬板移動，即熱量從散熱片部341向電池組3移動，能夠加熱電池組3。
[0038]通過使電流的方向相反、即使電流從另一方半導體向一方半導體流動，從而另一方金屬板(相當于成為吸熱面的第二面)吸熱，一方金屬板(相當于成為放熱面的第一面)放熱。由此，熱量從另一方金屬板向一方金屬板移動、即熱量從電池組3向散熱片部341移動，能夠冷卻電池組3。[0039]拍耳帖兀件溫度傳感器10檢測拍耳帖兀件8的一方金屬板和另一方金屬板的溫度，測定吸熱面與放熱面的溫差。
[0040]蓄電池溫度傳感器12測定單電池30的溫度。另外，蓄電池溫度傳感器12可以測定某一代表的單電池30的溫度作為蓄電池I的溫度，也可以測定多個或全部單電池30的溫度并例如算出其平均值作為蓄電池I的溫度。
[0041]外部空氣溫度傳感器14檢測殼體31的外側空間的溫度。外部空氣的溫度用于在由珀耳帖元件8加熱蓄電池I時根據(jù)外部空氣的溫度來決定向珀耳帖元件8供給的電流。
[0042]管道16具有取入口 16a和排出口 16b，從取入口 16a取入的熱交換介質(zhì)與散熱片部341之間進行熱交換，從排出口 16b排出。取入口 16a的設置位置可以是車室內(nèi)或車室夕卜。排出口 16b的設置位置可以是車室內(nèi)或車室外。
[0043]鼓風機18通過旋轉動作，將熱交換介質(zhì)導入到管道16的內(nèi)部。鼓風機18例如是西洛克(π 〃 - )式風扇、橫流型風扇、螺旋槳式風扇、壓縮比更高的鼓風機。
[0044]接著，說明本實施方式的溫度調(diào)整裝置的蓄電池I的溫度調(diào)整方法。圖2是本實施方式的溫度調(diào)整裝置的功能框圖。
[0045]溫度調(diào)整裝置具備珀耳帖元件控制部102、蓄電池溫度判定部104、間歇通電條件決定部106和間歇通電條件校正部108。這些功能可以通過E⑶2的處理器50讀取并執(zhí)行存儲于存儲器52中的與溫度調(diào)整處理有關的程序來實現(xiàn)。另外，如上所述，可以由ASIC實現(xiàn)這些功能的一部分或全部。
[0046]珀耳帖元件控制部102控制對珀耳帖元件8的電力供給，控制珀耳帖元件8對蓄電池I的加熱處理、冷卻處理。在本實施方式中，在極低溫的環(huán)境下，當電池組3的溫度非常低的情況下，珀耳帖元件控制部102執(zhí)行對珀耳帖元件8連續(xù)地供給電力而將電池組3加熱至目標溫度的連續(xù)通電控制。并且，珀耳帖元件控制部102在將電池組3加熱至目標溫度后，按照由后述的間歇通電條件決定部106決定的條件，執(zhí)行對珀耳帖元件8間歇性地供給電力以抑制電池組3的溫度下降到比目標溫度低預定量的下限溫度以下的間歇通電控制(換言之為溫度維持控制)。在此，溫度維持控制是指將電池組3的溫度維持在目標溫度和下限溫度之間的控制，而不能解釋為將電池組3的溫度維持為某一特定溫度的意思。
[0047]另外，作為將電池組3加熱至目標溫度的手段，也可以代替上述的連續(xù)通電控制而使用其他方法。該其他方法可以是經(jīng)由連接車室內(nèi)和殼體31的未圖示的吸氣管而將車室內(nèi)的暖空氣吸入到殼體31的內(nèi)部的方法。
[0048]在間歇通電控制中，珀耳帖元件控制部102控制電源部4和繼電器開關6，從而以一定周期對珀耳帖元件8供給預定值的電流。換言之，珀耳帖元件控制部102以對珀耳帖元件8以一定周期供給脈沖電流的方式控制電源部4等。如此，作為抑制達到目標溫度的電池組3的溫度降低的方法，通過使用間歇通電控制，能夠抑制間歇通電控制所需的消耗電力的增大并且抑制電池組3的溫度降低。
[0049]能夠抑制消耗電力的增大并且抑制電池組3的溫度降低的理由是因為:通過進行間歇通電控制，能夠抑制珀耳帖元件8的放熱面與吸熱面的溫差Λ T的擴大。通過抑制珀耳帖元件8的放熱面與吸熱面的溫差的擴大，能夠抑制COP (Coefficient of Performance:性能系數(shù))的降低，能夠效率良好地加熱電池組3。COP是用于檢查能量消耗效率的系數(shù)，能夠通過冷卻能力(W)除以冷卻消耗電力(W)求得。[0050]在此，對向珀耳帖元件8供給的電流和COP的關系進行說明。圖3是表示改變了珀耳帖元件8的吸熱面與放熱面的溫差Λ T的情況下的、向珀耳帖元件8供給的電流值與COP的關系的坐標圖。珀耳帖元件8的吸熱面與放熱面的溫差Λ T設為5°C、10°C、20°C、40°C。
[0051]參照圖3，在低電流區(qū)域，當溫差超過20°C時，COP為負值。COP為負值意味著雖然對珀耳帖元件8供給電流以加熱電池組3，但是因珀耳帖元件8自身的導熱反而使電池組3冷卻的狀態(tài)。例如，當在外部空氣的溫度非常低、珀耳帖元件8的吸熱面的溫度為一 40°C、放熱面的溫度為0°C (即電池組3的溫度為0°C)的狀態(tài)下開始加熱時，熱量從珀耳帖元件8的放熱面向吸熱面移動。其結果是，電池組3的熱量經(jīng)由珀耳帖元件8被外部空氣吸收，電池組3的溫度進一步降低，所以COP變?yōu)樨撝怠Ａ硗?，即使供給電流以冷卻電池組3結果卻加熱了電池組3的情況也同樣地，COP為負值。
[0052]根據(jù)圖3可知，通過擴大珀耳帖元件8的吸熱面與放熱面的溫差Λ T，C0P降低，因此通過在溫差Λ T擴大得大于第一預定值之前停止對珀耳帖元件8供給電力，能夠將COP維持為一定的級別。在此，第一預定值能夠根據(jù)向珀耳帖元件8供給的電流、作為目標的COP而適當變化。例如，即使在將第一預定值設定為40°C的情況下，通過以屬于低電流區(qū)域的高電流值驅動珀耳帖元件8，也能夠將COP維持在比較高的狀態(tài)。關于作為目標的COP在后面論述。
[0053]在間歇通電控制的通電狀態(tài)下，蓄電池溫度判定部104判定電池組3的溫度是否達到目標溫度。目標溫度能夠例如在要將電池組3的溫度通過間歇通電維持為0°C (維持溫度為OV )的情況下設定為比0°C稍高的溫度(2°C或:TC左右)。在通過間歇通電維持溫度的情況下，當通電停止時，溫度降低，所以預先將比維持溫度稍高的溫度設定為目標溫度，從而能夠將電池組3的溫度維持在維持溫度附近。
[0054]另外，在間歇通電控制中，在珀耳帖元件控制部102停止對珀耳帖元件8通電后，蓄電池溫度判定部104判定電池組3的溫度是否達到下限溫度。所謂下限溫度是指若溫度下降至該溫度則立即能夠將電池組3的溫度加熱到目標溫度的溫度。因此，當電池組3的溫度低于下限溫度時，將電池組3的溫度加熱至目標溫度需要時間，通過間歇通電控制難以將電池組3的溫度維持在維持溫度附近。
[0055]間歇通電條件決定部106決定對珀耳帖元件8間歇性地供給電流來加熱電池組3的間歇通電控制的條件，其詳細情況在后面論述。
[0056]圖4表示進行溫度維持控制時向珀耳帖元件8供給的電力的變化，橫軸表示時間，縱軸表示電力。另外，實線與間歇通電控制對應，虛線與連續(xù)通電控制對應。如圖4所示，在間歇通電控制中，以一定周期對珀耳帖元件8供給一定長度(寬度)的一定電力。在連續(xù)通電控制的情況下，連續(xù)地供給比間歇通電控制低的一定電力。
[0057]圖5表示進行圖4所示的間歇通電控制的情況下的電池組3的溫度(即珀耳帖元件8的放熱面的溫度)變化和珀耳帖元件8的吸熱面的溫度變化，橫軸表示時間，縱軸表示溫度。實線與電池組3的溫度變化對應，單點劃線與珀耳帖元件8的吸熱面的溫度變化對應。根據(jù)圖5可知，當在珀耳帖元件8的吸熱面與放熱面的溫差Λ T為Λ Tmin(相當于第二預定值)的時刻開始對珀耳帖元件8通電時，電池組3的溫度逐漸上升。當電池組3的溫度進一步上升而在溫差Λ T擴大為Δ Tmax (相當于第二預定值)的時刻停止對珀耳帖元件8通電時，電池組3的溫度逐漸降低。反復進行這些通電和非通電，從而電池組3的平均溫度被溫度控制為維持溫度即大約0°c。
[0058]另一方面，在連續(xù)通電控制中投入到珀耳帖元件8的電力比間歇通電控制的情況低，從散熱片部341導熱給電池組3的熱量與從電池組3放出的熱量大致相同，所以將電池組3的溫度始終維持為大約0°C (固定溫度)。
[0059]圖6表示如圖4所示供給電力的情況下的珀耳帖元件8的COP的變化，橫軸表示時間，縱軸表示C0P。實線與執(zhí)行間歇通電控制的情況下的COP對應，虛線與執(zhí)行連續(xù)通電控制的情況下的COP對應。在執(zhí)行間歇通電控制的情況下，散熱片部341對電池組3放出的熱量比從管道16內(nèi)部的空氣接收的熱量大，所以溫度逐漸降低，另一方面，電池組3通過來自散熱片部341的導熱而溫度逐漸上升。因此，與對珀耳帖元件8的通電時間變長對應，珀耳帖元件8的吸熱面與放熱面的溫差Λ T擴大，COP逐漸降低。
[0060]在連續(xù)通電控制的情況下，投入電力比間歇通電控制的情況小，所以散熱片部341的受熱量和散熱量大致相同。另一方面，在電池組3中受熱量和散熱量也大致相同。因此，珀耳帖元件8的吸熱面與放熱面的溫差Λ T的變化非常小，所以COP始終保持大致恒定。
[0061]在此，當比較分別執(zhí)行間歇通電控制和連續(xù)通電控制的情況下的COP時，間歇通電控制的情況下的COP始終比連續(xù)通電控制的情況下的COP高。因此，可以說是，與連續(xù)通電的情況相比，進行間歇通電的情況能夠效率良好地進行溫度維持。即，以間歇通電控制的情況下的目標COP比連續(xù)通電控制的情況下的COP高的方式設定Λ Tmin和Λ Tmax,從而能夠效率良好地進行電池組3的溫度維持控制。
[0062]接著，間歇通電條件決定部106決定該間歇通電控制的條件即脈沖電流的電流值、供給脈沖電流的周期(頻率)、各脈沖電流的長度(脈沖寬度)(以下也將它們歸納稱作驅動條件信息)。間歇通電條件決定部106取得通過連續(xù)通電控制將電池組3的溫度維持在維持溫度的情況下所需的電流值。進行連續(xù)通電的情況下所需的電流值能夠根據(jù)外部空氣的溫度預先設定，并存儲于預定的存儲區(qū)域(例如ECU2的存儲器52)中。例如，在將電池組3的溫度維持為0°C的情況下，在存儲器52中以如下方式進行登錄:在外部空氣的溫度為一20°C的情況下連續(xù)通電的電流值為XJA]，在外部空氣的溫度為一 25°C的情況下連續(xù)通電的電流值為X2[A]。間歇通電條件決定部106從存儲器52取得與外部空氣的溫度對應的連續(xù)通電時的電流值后，接著取得與所取得的電流值對應的間歇通電時的脈沖電流的電流值等驅動條件信息，將該取得的驅動條件信息決定為間歇通電控制的條件。
[0063]另外，存儲于存儲器52中的連續(xù)通電的情況下的電流值、驅動條件信息的數(shù)據(jù)形式例如可以是數(shù)據(jù)表格或函數(shù)式。
[0064]間歇通電條件校正部108在通過間歇通電控制進行溫度維持時，在對珀耳帖元件8供給一次脈沖電流而停止后，判定所供給的電流值是否為適當?shù)碾娏髦担诜沁m當?shù)那闆r下，校正下一個脈沖電流的電流值等通電條件。具體而言，取得所執(zhí)行的間歇通電控制的脈沖電流的電流值和電池組3的溫度通過間歇通電而上升至預先設定的預定溫度所需的時間(以下也稱作升溫時間)。并且，間歇通電條件校正部108從作為基準的脈沖電流值與升溫時間建立對應的數(shù)據(jù)庫取得與所進行的間歇通電控制中的脈沖電流值建立對應的升溫時間。并且，間歇通電條件校正部108判定所取得的升溫時間與在所執(zhí)行的間歇通電控制中電池組3實際上升至預定溫度所需的升溫時間是否一致。
[0065]例如，在車輛在間歇通電控制時已經(jīng)開始行駛、電池組3因輸入輸出而自身散熱的情況下，由于珀耳帖元件8的加熱和電池組3自身的散熱這兩者而使溫度上升。因此，與僅由珀耳帖元件8加熱的情況相比，升溫時間縮短。因此，在由間歇通電條件決定部106決定的間歇通電條件是以車輛處于停止的狀態(tài)為前提而設定的條件的情況下，與在該間歇通電條件下預定的升溫時間相比，車輛處于行駛的狀態(tài)下進行間歇通電的情況下的實際的升溫時間短。
[0066]如此，在升溫時間不一致的情況下，間歇通電條件校正部108校正間歇通電條件。例如當實際的升溫時間變短的情況下，間歇通電條件校正部108將下一次脈沖電流的電流值校正為比本次電流值小的值。
[0067]以上是關于本實施方式的溫度調(diào)整裝置對電池組3進行的溫度調(diào)整處理的功能。
[0068]接著，說明由以上的功能執(zhí)行的珀耳帖元件8的控制處理的流程。圖7是表示珀耳帖元件8的控制處理的流程的流程圖。另外，在以下的說明中，將電池組3的維持溫度設為0°C、將目標溫度設為3°C、將下限溫度設為一 2°C進行說明。
[0069]首先，珀耳帖元件控制部102判定是否中止加熱處理、即是否需要將電池組3朝向維持溫度進行加熱的加熱控制及維持溫度下的溫度維持控制(步驟101)。是否需要加熱控制、溫度維持控制的判定能夠基于各種信息進行，不作特別限定。例如，在因車輛的行駛使電池組3的溫度已經(jīng)充分上升而能夠判斷為不需要加熱控制、溫度維持控制的情況下，珀耳帖元件控制部102可以判斷為不需要加熱控制、溫度維持控制(步驟101的“是”)。另外，在根據(jù)乘員的操作輸入、ECU2的各種功能而指示中止加熱控制、溫度維持控制的情況下，珀耳帖元件控制部102可以判斷為不需要加熱控制、溫度維持控制。
[0070]并且，在不需要加熱控制、溫度維持控制的情況下(步驟101的“是”)，由于不需要珀耳帖元件8對電池組3進行加熱處理，所以結束處理。
[0071]另一方面，在需要加熱控制、溫度維持控制的情況下(步驟101的“否”)，珀耳帖元件控制部102控制電源部4和繼電器開關6，開始對珀耳帖元件8進行通電(步驟102)，加熱電池組3。在此，珀耳帖元件控制部102可以對珀耳帖元件8進行連續(xù)通電，從而加熱電池組3。在這種情況下，連續(xù)通電時向珀耳帖元件8供給的電流值可以是比圖3所示的低電流區(qū)域高的電流值。在以高的電流值進行連續(xù)通電的情況下，珀耳帖元件8的吸熱面與放熱面的溫差時時刻刻擴大，但是溫差的擴大導致的COP的降低量小，COP維持為正值，所以能夠使電池組3在早期升溫。
[0072]蓄電池溫度判定部104從蓄電池溫度傳感器12取得電池組3的溫度信息，判定電池組3是否達到目標溫度即3°C (步驟103)。
[0073]在判定為達到目標溫度的情況下(步驟103的“是”)，為了進行間歇通電控制，間歇通電條件決定部106決定間歇通電控制時的電流值(脈沖電流值)等驅動條件(步驟104)。另一方面，在未達到目標溫度的情況下(步驟103的“否”)，返回到步驟102，繼續(xù)進行連續(xù)通電。
[0074]在此，說明在步驟104中進行的間歇通電控制時的電流值等驅動條件的決定處理。圖8是表示間歇通電控制時的驅動條件的決定處理的流程的流程圖。首先，間歇通電條件決定部106取得在不進行間歇通電而進行通過連續(xù)通電將電池組3的溫度維持在維持溫度的控制的情況下向珀耳帖元件8供給的電流值。具體而言，基于從外部空氣溫度傳感器14取得的該時刻下的外部空氣的溫度信息，從存儲器52取得與外部空氣的溫度建立對應而預先登錄于存儲器52中的連續(xù)通電時的電流值(步驟201)。
[0075]接著，間歇通電條件決定部106基于所取得的連續(xù)通電時的電流值，取得在存儲器52中與連續(xù)通電時的電流值建立對應而登錄的間歇通電時的驅動條件。驅動條件如上所述為間歇通電時的脈沖電流的長度(脈沖寬度)等。并且，決定所取得的間歇通電時的驅動條件作為此時開始執(zhí)行的間歇通電控制中的驅動條件(步驟202)。以上是間歇通電控制時的驅動條件的決定處理的流程。
[0076]再次參照圖7的流程圖，接下來珀耳帖元件控制部102判定是否需要蓄電池的加熱控制和維持溫度下的溫度維持控制(步驟105)。該判定處理是與步驟101同樣的判定處理。在判定為不需要加熱控制、溫度維持控制的情況下(步驟105的“是”)，視作不需要通過間歇通電對電池組3的加熱、溫度維持控制，結束處理。
[0077]另一方面，在不需要進行加熱控制、溫度維持控制的情況下(步驟105的“否”)，基于步驟104所決定的驅動條件，珀耳帖元件控制部102對珀耳帖元件8執(zhí)行間歇通電控制(步驟106)。在該步驟106中開始直到步驟108中停止的通電與圖4中的一個脈沖對應，在圖5所示的電池組3的溫度中，與溫度從最低點至頂點對應。
[0078]接著，蓄電池溫度判定部104判定電池組3的溫度是否達到間歇通電控制時的目標溫度(3°C)(步驟107)。在未達到目標溫度的情況下(步驟107的“否”)，除了不需要進行加熱控制和溫度維持控制的情況之外，反復進行步驟107的判定。
[0079]另一方面，在判定為達到間歇通電控制時的目標溫度的情況下(步驟107的“是”)，珀耳帖元件控制部102停止對珀耳帖元件8通電(步驟108)。
[0080]停止通電后，蓄電池溫度判定部104判定電池組3的溫度是否達到間歇通電控制時的下限溫度(一 2°C )(步驟109)。在未達到下限溫度的情況下(步驟109的“否”)，反復進行步驟108和步驟109，在達到下限溫度之前維持停止通電。另一方面，在達到下限溫度的情況下(步驟109的“是”)，進行連續(xù)通電時的電流值的校正處理和基于校正后的電流值的間歇通電時的驅動條件的決定處理(步驟110)。
[0081]在此，對步驟110的處理進行說明。圖9是表示在步驟110中執(zhí)行的、連續(xù)通電時的電流值的校正處理和基于校正后的電流值的間歇通電時的驅動條件的決定處理的流程的流程圖。
[0082]首先，間歇通電條件校正部108取得在步驟106中開始、步驟108中停止的間歇通電控制中電池組3上升預定溫度所需的升溫時間和該通電時所供給的電流值(步驟301)。升溫時間和電流值只要根據(jù)珀耳帖元件控制部102、蓄電池溫度判定部104等的功能取得即可。
[0083]接著，間歇通電條件校正部108參照存儲器52，取得間歇通電時的電流值和通過該電流值下的間歇通電控制加熱電池組3的情況下上升預定溫度所需的升溫時間(基準的升溫時間)(步驟302)。并且，間歇通電條件校正部108判定從存儲器52取得的基準的升溫時間與步驟301中取得的實際的升溫時間是否一致(步驟303)。
[0084]在升溫時間一致的情況下(步驟303的“是”)，能夠視為上一次間歇通電控制(步驟106?步驟108中進行的最近的通電控制)中僅由珀耳帖元件8加熱了電池組3。因此，間歇通電條件決定部106將上一次間歇通電控制時的驅動條件決定為下一次間歇通電控制時的驅動條件(步驟304)。[0085]另一方面，在升溫時間不一致的情況下(步驟303的“否”)，可認為在上一次間歇通電控制中因珀耳帖元件8以外的原因導致升溫速度發(fā)生了變化(例如由于電池組3的輸入輸出所導致的電池組3自身的散熱使得與僅利用珀耳帖元件8進行的加熱的情況相比電池組3的升溫速度上升的情況等)。在這種情況下，間歇通電條件校正部108基于上一次升溫時間來校正連續(xù)通電時的電流值(步驟305)。例如，在上一次間歇通電控制中升溫速度快、升溫時間比基準的升溫時間短的情況下，將連續(xù)通電時的電流值設定得更小。
[0086]接著，間歇通電條件決定部106基于校正后的連續(xù)通電時的電流值來決定下一次間歇通電控制(返回到步驟105而轉移到步驟106時進行的通電)的驅動條件(步驟306)。
[0087]該步驟306與圖7的步驟104相同，執(zhí)行圖8所示的處理。S卩，在步驟201中，間歇通電條件決定部106取得在步驟305中校正后的連續(xù)通電時的電流值，在步驟202中基于所取得的電流值來決定間歇通電控制中的驅動條件。
[0088]并且，在決定了間歇通電控制中的驅動條件后，返回到步驟105，只要不需要中止加熱控制(步驟105的“否”)，基于新決定的驅動條件，珀耳帖元件控制部102執(zhí)行下一個間歇通電控制處理(步驟106?步驟109)。另一方面，在不需要加熱控制、目標溫度維持控制的情況下結束處理。
[0089]以上是由本實施方式的溫度調(diào)整裝置執(zhí)行的珀耳帖元件8的控制處理的流程。根據(jù)以上說明的本實施方式，為了維持電池組3的溫度，對珀耳帖元件8間歇性地供給電流來維持溫度，所以能夠防止COP的降低，能夠效率良好地維持蓄電池的溫度。
[0090]另外，在本實施方式中，說明了在圖7的步驟101和步驟105中判定是否不需要加熱控制、目標溫度維持控制，但是不限于此。也可以是在進行圖7的流程圖的處理的期間，在電池組3的溫度充分上升等而指示中止加熱控制/溫度維持控制的情況等不需要加熱控制/溫度維持控制的情況下，在任意時刻結束加熱控制/溫度維持控制。
[0091](第二實施方式)
[0092]在第一實施方式中，說明了溫度調(diào)整裝置調(diào)整搭載于車輛的電池組3的溫度的情況，但是溫度調(diào)整對象物也可以是搭載于車輛的其他電子設備。其他電子設備也可以是具有馬達作為動力源的車輛所具備的變壓器、逆變器。在此，變壓器是將從電池組3等向負載(例如行駛用的馬達)供給的電壓升高或蓄積發(fā)電機中得到的再生能量時降低電壓的設備。逆變器是將從電池組3等供給的電力從直流轉換為三相交流并向負載(例如行駛用馬達)供給的設備。因此，即使在使用珀耳帖元件來冷卻(根據(jù)電子設備的種類冷卻或加熱)變壓器、逆變器等電子設備的情況下，也能夠采用第一或第二實施方式中說明的溫度調(diào)整方法，從而能夠效率良好地進行溫度調(diào)整。
[0093](第三實施方式)
[0094]在第一和第二實施方式中，說明了進行電池組3、變壓器、逆變器等搭載于車輛的電子設備的溫度調(diào)整的情況，但是珀耳帖元件8的溫度調(diào)整對象也可以是車室內(nèi)的空氣。例如，在車輛設置從車室內(nèi)取入空氣并使空氣再次返回到車室內(nèi)的循環(huán)路徑，在該循環(huán)路徑中設置珀耳帖元件，從而能夠加熱或冷卻在循環(huán)路徑中流動的空氣。另外，珀耳帖元件與空氣的熱交換可以經(jīng)由散熱片等促進熱量的移動的部件進行。如此，即使在使用珀耳帖元件對車室內(nèi)的空氣進行溫度調(diào)整的情況下，也能夠采用第一實施方式中說明的溫度調(diào)整方法，從而能夠效率良好地進行溫度調(diào)整。[0095](第四實施方式)
[0096]在第一至第三實施方式中，說明了使電池組3升溫后將電池組3的溫度維持在由目標溫度和下限溫度構成的溫度范圍的情況，但是本發(fā)明不限于此。例如，本發(fā)明也能夠應用于使電池組3冷卻后將電池組3的溫度維持在由目標溫度和下限溫度構成的預定的溫度范圍的情況。當在車輛的空調(diào)停止的狀態(tài)下將車輛放置于高溫環(huán)境下時，電池組3的溫度時時刻刻上升。電池組3在溫度上升時會劣化，所以需要冷卻至不會促進劣化的預定的溫度范圍。并且，在電池組3的溫度冷卻至該預定的溫度范圍后，使用上述間歇通電控制進行電池組3的溫度維持控制，從而能夠抑制消耗電力的增大并且抑制電池組3的劣化
[0097](第五實施方式)
[0098]接著，說明第五實施方式。
[0099]關于本實施方式的電池組3和溫度調(diào)整裝置的結構，與圖1所示的第一實施方式相同，所以其說明省略。
[0100]接著，說明本實施方式的溫度調(diào)整裝置對電池組3的溫度調(diào)整方法。圖10是表示與溫度調(diào)整裝置對電池組3進行的溫度調(diào)整處理有關的功能的功能框圖。本實施方式的溫度調(diào)整裝置具備溫度判定部100和珀耳帖元件控制部102。這些功能通過E⑶2的處理器50讀取并執(zhí)行存儲于存儲器52中的與溫度調(diào)整處理有關的程序而由E⑶2實現(xiàn)。另外，如上所述，可以由ASIC實現(xiàn)這些功能的一部分或全部。
[0101]在由珀耳帖元件8對電池組3 (單電池30)進行加熱或冷卻的情況下，溫度判定部100取得由珀耳帖元件溫度傳感器10測定的溫度信息，判定珀耳帖元件8的吸熱面與放熱面的溫差(面對單電池30的金屬板和面對散熱片部341的金屬板的溫差)是否為作為第一基準值而預先設定的基準值以上。
[0102]當溫度判定部100判定為吸熱面與放熱面的溫差為基準值以上的情況下，珀耳帖元件控制部102進行停止由珀耳帖元件8加熱或冷卻單電池30的控制。例如，在通過珀耳帖元件8進行單電池30的加熱的情況下，珀耳帖元件8的散熱片部341側為吸熱面，單電池30側為放熱面。因此，在珀耳帖元件8的單電池30側的面的溫度比散熱片部341側的面的溫度高出基準值以上的情況下，珀耳帖元件控制部102控制電源部4和繼電器開關6，停止對珀耳帖元件4供給電流，停止單電池30的加熱。另外，在進行單電池30的冷卻的情況下，珀耳帖元件8的單電池30側成為吸熱面，散熱片部341側成為放熱面。因此，在散熱片部341側的面的溫度比單電池30側的面的溫度高出基準值以上的情況下，珀耳帖元件控制部102同樣停止對珀耳帖元件8供給電流，停止單電池30的冷卻。
[0103]并且，當珀耳帖元件8的溫差為容許恢復珀耳帖元件8的加熱或冷卻的恢復基準值以下的情況下，珀耳帖元件控制部102控制為恢復加熱或冷卻處理?；謴突鶞手抵灰潜壬鲜龌鶞手敌〉臏夭?，則可以是任何溫度，但是若過于接近基準值，則溫差立即再次變?yōu)榛鶞手狄陨系目赡苄愿撸詢?yōu)選是某種程度上比基準值小的值。例如，在將上述基準值設為10°C、將恢復基準值設為2°C的情況下，珀耳帖元件8的吸熱面與放熱面的溫差為10°C以上，在停止對珀耳帖元件8供給電流后該溫差變?yōu)?V以下的情況下，珀耳帖元件控制部102恢復對珀耳帖元件8的電流供給，恢復加熱或冷卻處理。
[0104]通過基于以上的溫度判定部100和珀耳帖元件控制部102的功能的溫度控制，防止珀耳帖元件8的吸熱面與放熱面的溫差的擴大，防止COP的惡化，所以其結果是能夠利用珀耳帖元件8效率良好地對單電池30進行加熱或冷卻。
[0105]如實施方式I中所說明那樣，根據(jù)圖3的坐標圖可知，若溫差為10°C左右，則在對珀耳帖元件8通常施加的電流值的范圍內(nèi)，COP為正值，能夠適當?shù)剡M行加熱或冷卻。因此，在本實施方式中優(yōu)選為，將上述基準值設為10°C，當吸熱面與放熱面的溫差為10°C以上的情況下，珀耳帖元件控制部102控制為停止對珀耳帖元件供給電流，停止加熱或冷卻。
[0106]接著，說明由以上的功能執(zhí)行的珀耳帖元件8的控制處理的流程。圖11是表示珀耳帖元件8的控制處理的流程的流程圖。
[0107]首先，溫度判定部100從珀耳帖元件溫度傳感器10取得珀耳帖元件8的吸熱面與放熱面的溫度信息，判定吸熱面與放熱面的溫差是否為基準值以上(步驟401)。
[0108]當判定為吸熱面與放熱面的溫差為基準值以上的情況下(步驟401的“是”)，珀耳帖元件控制部102控制電源部4和繼電器開關6，停止對珀耳帖元件8供給電流，停止由珀耳帖元件8進行的加熱或冷卻處理(步驟402)。
[0109]接著，溫度判定部100從珀耳帖元件溫度傳感器10取得珀耳帖元件8的溫度信息，判定吸熱面與放熱面的溫差是否為恢復基準值以下(步驟403)。
[0110]當判定為珀耳帖元件8的吸熱面與放熱面的溫差為恢復基準值以下的情況下(步驟403的“是”)，珀耳帖元件控制部102控制電源部4和繼電器開關6，對珀耳帖元件8供給電流，恢復加熱或冷卻處理。
[0111]另一方面，在珀耳帖元件8的吸熱面與放熱面的溫差依然比恢復基準值大的情況下(步驟403的“否”)，在溫差變?yōu)榛謴突鶞手狄韵轮?，溫度判定?00反復進行步驟403的判定。
[0112]另外，在步驟401中，在珀耳帖元件8的吸熱面與放熱面的溫差小于基準值的情況下，COP未惡化，所以珀耳帖元件控制部102維持對珀耳帖元件8的電流供給，并在此情況下繼續(xù)進行加熱或冷卻處理(步驟405)。
[0113]以上是本實施方式的珀耳帖元件8的控制處理的流程。另外，上述的處理流程在由珀耳帖元件8加熱單電池30的情況下和由珀耳帖元件8冷卻單電池30的情況下都是共通的。
[0114]根據(jù)以上說明的本實施方式，以在珀耳帖元件8的吸熱面與放熱面的溫差為基準值以上的情況下不進行基于珀耳帖元件8的加熱或冷卻處理的方式進行控制，從而能夠防止COP的惡化，能夠效率良好地加熱或冷卻單電池30，能夠節(jié)約能量。
[0115]另外，在本實施方式中，說明了溫度調(diào)整裝置具備蓄電池溫度傳感器12和外部空氣溫度傳感器14的情況，但是對于本實施方式的處理來說傳感器不是必須的，因此未必具備。
[0116]附圖標記說明
[0117]I蓄電池
[0118]2 ECU
[0119]4電源部
[0120]6繼電器開關
[0121]8珀耳帖元件
[0122]10珀耳帖元件溫度傳感器[0123]12蓄電池溫度傳感器
[0124]14外部空氣溫度傳感器
[0125]16 管道
[0126]18鼓風機
[0127]30單電池
[0128]32上部殼體
[0129]34下部殼體
[0130]341散熱片部
[0131]36連接部件
[0132]100溫度判定部
[0133]102珀耳帖元件控制部'
[0134]104蓄電池溫度判定部
[0135]106間歇通電條件決定部
[0136]108間歇通電條件校正部
【權利要求】
1.一種溫度調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，具有: 珀耳帖元件，通過被供給電力而容許搭載于車輛的電子設備與車輛的熱交換部進行熱交換 '及 珀耳帖元件控制部，控制向所述珀耳帖元件供給的電力， 在通過對所述珀耳帖元件供給電力而使所述珀耳帖元件的成為放熱面的第一面與成為吸熱面的第二面之間的溫差擴大得大于第一預定值的情況下，所述珀耳帖元件控制部不對所述珀耳帖元件供給電力。
2.根據(jù)權利要求1所述的溫度調(diào)節(jié)裝置，其特征在于， 在不對所述珀耳帖元件供給電力之后，所述第一面及第二面的溫差降低到比所述第一預定值小的第二預定值的情況下，所述珀耳帖元件控制部再次對所述珀耳帖元件供給電力。
3.根據(jù)權利要求2所述的溫度調(diào)節(jié)裝置，其特征在于， 所述珀耳帖元件控制部執(zhí)行使對所述珀耳帖元件供給電力的通電狀態(tài)和不對所述珀耳帖元件供給電力的非通電狀態(tài)交替反復的溫度維持控制。
4.根據(jù)權利要求3所述的溫度調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，具有: 取得部，取得與所述電子設備的外部空氣溫度有關的信息； 存儲部，存儲將所述電子設備的外部空氣溫度與向所述珀耳帖元件供給的電力的值及供給電力的供給時間建立了對應的驅動條件信息；及 條件決定部，基于所述取得部的取得結果和存儲于所述存儲部的所述驅動條件信息，決定在所述通電狀態(tài)下向所述珀耳帖元件供給的電力的值和供給電力的供給時間， 所述珀耳帖元件控制部按照所述條件決定部的決定來執(zhí)行所述溫度維持控制。
5.根據(jù)權利要求3或4所述的溫度調(diào)節(jié)裝置，其特征在于， 在所述溫度維持控制中，所述電子設備在目標溫度與比所述目標溫度低的下限溫度之間反復進行溫度上升和溫度下降， 所述溫度維持控制時的所述珀耳帖元件的COP (性能系數(shù))高于通過對所述珀耳帖元件連續(xù)地供給一定的電力而將所述電子設備的溫度維持為固定溫度的情況下的所述珀耳帖元件的COP(性能系數(shù))，所述固定溫度是所述目標溫度與所述下限溫度的中間溫度。
6.根據(jù)權利要求3~5中任一項所述的溫度調(diào)節(jié)裝置，其特征在于， 具有收容所述電子設備的殼體， 所述取得部設于所述殼體的外表面， 所述熱交換部兼用作所述殼體的一部分，并延伸到設于車輛的、導通空氣的管道的內(nèi)部， 所述珀耳帖元件與所述電子設備及所述熱交換部接觸。
7.根據(jù)權利要求1~6中任一項所述的溫度調(diào)節(jié)裝置，其特征在于， 所述電子設備是向使車輛行駛的馬達供給電力的蓄電裝置。
8.—種車輛，具備: 權利要求7所述的溫度調(diào)節(jié)裝置；及 所述馬達。
9.一種珀耳帖元件的控制方法，該珀耳帖元件通過被供給電力而容許搭載于車輛的電子設備與車輛的熱交換部進行熱交換，所述珀耳帖元件的控制方法的特征在于， 在通過對所述珀耳帖元件供給電力而使所述珀耳帖元件的成為放熱面的第一面與成為吸熱面的第二面之間的溫差擴大得大于第一預定值的情況下，不對所述珀耳帖元件供給電力 。
【文檔編號】H01M10/6572GK104040783SQ201280066843
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2012年8月10日 優(yōu)先權日:2012年1月13日
【發(fā)明者】村田崇, 桑原邦昭 申請人:豐田自動車株式會社