(57)【要約】【課題】自動車がターンオフされた後に、電気自動車の電気エネルギー貯蔵システム（ＥＳＳ）に対する温度の悪影響を制限するための方法および装置が提供される。【解決手段】一般に、エネルギー貯蔵システムに結合した冷却液ループを通して冷却液が循環するか否かは、周囲温度と、エネルギー貯蔵システムの温度に通常相当するプリセット温度との差に依存する。【選択図】図７
2010200604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気自動車用の熱管理システムであって、
電気自動車パワートレインに結合される電気エネルギー貯蔵システム（ＥＳＳ）であって、前記電気自動車パワートレインの電気モータに電力を供給する電気エネルギー貯蔵システム（ＥＳＳ）と、
冷却液ループ内に冷却液を含む冷却システムであって、前記冷却液ループは、前記電気エネルギー貯蔵システムに熱的に連通し、前記冷却システムはさらに、前記冷却液ループを通して前記冷却液を圧送する冷却液ポンプを含み、前記冷却システムはさらに、前記冷却液ループに結合したラジエターを含み、前記冷却液は、前記冷却液ポンプによって前記冷却液ループを通して圧送されるときに、前記ラジエターを通過する冷却システムと、
前記冷却システムに結合した温度制御システムと、を備え、
前記冷却システムは、前記温度制御システムの制御下にあり、前記温度制御システムはさらに、
自動車状態モニタであって、前記自動車状態モニタは、前記電気自動車がオンであるとき第１状態信号を出力し、前記電気自動車がオフであるとき第２状態信号を出力する自動車状態モニタと、
周囲温度を確定する周囲温度モニタと、
前記周囲温度をプリセット温度と比較する比較器回路であって、前記比較器回路は、前記周囲温度が前記プリセット温度より低いときに第１信号を出力し、前記周囲温度が前記プリセット温度より高いときに第２信号を出力する比較器回路と、
前記冷却システムに結合した冷却システムコントローラであって、前記冷却システムコントローラは、前記自動車状態モニタが前記第２状態信号を出力するとき、前記冷却システムに制御信号を出力するよう構成され、前記冷却システムコントローラはさらに、前記比較器回路から前記第１信号および前記第２信号を受信するよう構成され、前記制御信号は、前記冷却システムコントローラが前記比較器回路から前記第１信号を受信するとき、前記冷却液ポンプを起動させ、前記制御信号は、前記冷却システムコントローラが前記比較器回路から前記第２信号を受信するとき、前記冷却液ポンプを停止させる冷却システムコントローラと、
を備えている熱管理システム。
【請求項２】
前記電気エネルギー貯蔵システムに熱的に連通し、ＥＳＳ温度を監視する少なくとも１つの温度センサと、
前記ＥＳＳ温度をプリセットＥＳＳ目標温度と比較する第２比較器回路とをさらに備え、前記第２比較器回路は、前記ＥＳＳ温度が前記プリセットＥＳＳ目標温度より低いとき、前記冷却システムコントローラに冷却システム停止信号を出力し、前記冷却システムコントローラからの前記制御信号は、前記冷却システムコントローラが、前記第２比較器回路から前記冷却システム停止信号を受信するとき、前記冷却液ポンプを停止させる請求項１に記載の熱管理システム。
【請求項３】
前記冷却システムに独立の冷凍システムと、
前記冷却液ループを介して、前記冷凍システムに熱的に連通し、かつ、前記冷却システムに熱的に連通する熱交換器と、
前記電気エネルギー貯蔵システムに熱的に連通し、ＥＳＳ温度を監視する少なくとも１つの温度センサと、
前記ＥＳＳ温度をプリセットＥＳＳ目標温度範囲と比較する第２比較器回路とをさらに備え、前記第２比較器回路は、前記ＥＳＳ温度が前記プリセットＥＳＳ目標温度範囲より低いとき、前記冷却システムコントローラに第１冷却システムコマンド信号を出力し、前記第２比較器回路は、前記ＥＳＳ温度が前記プリセットＥＳＳ目標温度範囲内にあるとき、前記冷却システムコントローラに第２冷却システムコマンド信号を出力し、前記第２比較器回路は、前記ＥＳＳ温度が前記プリセットＥＳＳ目標温度範囲より高いとき、前記冷却システムコントローラに第３冷却システムコマンド信号を出力し、
前記冷却システムコントローラからの前記制御信号は、前記冷却システムコントローラが、前記第２比較器回路から前記第１冷却システムコマンド信号を受信するとき、前記冷却液ポンプおよび前記冷凍システムを停止させ、前記冷却システムコントローラからの前記制御信号は、前記冷却システムコントローラが、前記第２比較器回路から前記第３冷却システムコマンド信号を受信するとき、前記冷却液ポンプおよび前記冷凍システムを起動させる請求項１に記載の熱管理システム。
【請求項４】
前記プリセット温度は、前記ＥＳＳ温度に設定される請求項２または３に記載の熱管理システム。
【請求項５】
前記電気エネルギー貯蔵システムに熱的に連通し、ＥＳＳ温度を監視する少なくとも１つの温度センサと、
前記ＥＳＳ温度をプリセットＥＳＳ目標温度範囲と比較する第２比較器回路であって、第２比較器回路は、前記ＥＳＳ温度が前記プリセットＥＳＳ目標温度範囲より低いとき、第３信号を出力し、第２比較器回路は、前記ＥＳＳ温度が前記プリセットＥＳＳ目標温度範囲内にあるとき、第４信号を出力する、第２比較器回路と、
前記冷却液ループに結合した加熱器とをさらに備え、
前記冷却システムコントローラは前記加熱器に結合し、前記冷却システムコントローラは、前記第２比較器回路から前記第３信号および第４信号を受信するようさらに構成され、
前記冷却システムコントローラからの前記制御信号は、前記冷却システムコントローラが、前記第２比較器回路から前記第３信号を受信するとき、前記冷却液ポンプを起動させ、前記加熱器を起動させ、前記冷却システムコントローラからの前記制御信号は、前記冷却システムコントローラが、前記第２比較器回路から前記第４信号を受信するとき、前記冷却液ポンプを停止させる請求項１に記載の熱管理システム。
【請求項６】
前記冷却システムに独立の冷凍システムと、
前記冷却液ループを介して、前記冷凍システムに熱的に連通し、かつ、前記冷却システムに熱的に連通する熱交換器と、
前記電気エネルギー貯蔵システムに熱的に連通し、ＥＳＳ温度を監視する少なくとも１つの温度センサと、
前記ＥＳＳ温度を第１プリセットＥＳＳ目標温度範囲と比較する第２比較器回路であって、第２比較器回路は、前記ＥＳＳ温度が前記第１プリセットＥＳＳ目標温度範囲より高いとき、第３信号を出力し、前記ＥＳＳ温度が前記第１プリセットＥＳＳ目標温度範囲より低いとき、前記ＥＳＳ温度は、第３比較器回路によって第２プリセットＥＳＳ目標温度範囲と比較され、前記第３比較器回路は、前記ＥＳＳ温度が前記第２プリセットＥＳＳ目標温度範囲より低いとき、第４信号を出力し、前記第３比較器回路は、前記ＥＳＳ温度が前記第２プリセットＥＳＳ目標温度範囲より高いとき、第５信号を出力する、第２比較器回路と、
前記冷却液ループに結合した加熱器とをさらに備え、
前記冷却システムコントローラは前記加熱器に結合し、前記冷却システムコントローラはさらに、前記第２比較器回路から前記第３信号を受信するよう構成され、また、前記第３比較器回路から前記第４信号および第５信号を受信するよう構成され、
前記冷却システムコントローラからの前記制御信号は、前記冷却システムコントローラが、前記第２比較器回路から前記第３信号を受信するとき、前記冷却液ポンプおよび前記冷凍システムを起動させ、前記冷却システムコントローラからの前記制御信号は、前記冷却システムコントローラが、前記第３比較器回路から前記第４信号を受信するとき、前記冷却液ポンプを起動させ、前記加熱器を起動させ、前記冷却システムコントローラからの前記制御信号は、前記冷却システムコントローラが、前記第３比較器回路から前記第５信号を受信するとき、前記冷却液ポンプを停止させる請求項１に記載の熱管理システム。
【請求項７】
前記電気エネルギー貯蔵システムおよび前記温度制御システムに結合した充電状態（ＳＯＣ）センサをさらに備え、前記ＳＯＣセンサは、前記電気エネルギー貯蔵システムの現在の充電状態を監視し、前記冷却システムコントローラは、測定された充電状態が、プリセット目標充電状態より小さい場合、前記冷却システムに停止信号を出力するよう構成される請求項１に記載の熱管理システム。
【請求項８】
電気自動車の電気パワートイレインに結合した電気エネルギー貯蔵システム（ＥＳＳ）の温度を制御する方法であって、
ａ）前記電気自動車の動作状態を監視するステップを含み、前記動作状態は、第１動作状態かまたは第２動作状態にあり、前記第１動作状態は、前記電気自動車がターンオンしていることに相当し、前記第２動作状態は、前記電気自動車がターンオフしていることに相当し、前記電気自動車が前記第２動作状態にあるとき、方法は、
ｂ）現在の周囲温度を確定するステップと、
ｃ）前記現在の周囲温度をプリセット温度と比較するステップと、
ｄ）前記現在の周囲温度が前記プリセット温度より低い場合、前記電気エネルギー貯蔵システムに熱的に連通する冷却液ループを通し、かつ、前記冷却液ループに結合したラジエターを通して冷却液を循環させるステップと、
ｅ）前記現在の周囲温度が前記プリセット温度より高い場合、前記冷却液ループを通した前記冷却液の循環を一時停止するステップと、
ｆ）ステップｂ）からステップｅ）を繰返すステップと、をさらに含む方法。
【請求項９】
少なくとも１つの温度センサによって現在のＥＳＳ温度を確定するステップと、前記プリセット温度を前記現在のＥＳＳ温度に設定するステップとをさらに含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
ｇ）少なくとも１つの温度センサによって現在のＥＳＳ温度を確定するステップと、
ｈ）前記現在のＥＳＳ温度をＥＳＳ目標温度と比較するステップと、
ｉ）前記現在のＥＳＳ温度が前記ＥＳＳ目標温度より低い場合、前記冷却液ループを通した前記冷却液の循環を一時停止するステップと、をさらに含み、
ステップｇ）からステップｉ）が、ステップｃ）の前に実施される請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
ｇ）少なくとも１つの温度センサによって現在のＥＳＳ温度を確定するステップと、
ｈ）前記現在のＥＳＳ温度をＥＳＳ目標温度範囲と比較するステップと、
ｉ）前記現在のＥＳＳ温度が前記ＥＳＳ目標温度範囲より低い場合、前記冷却液ループを通した前記冷却液の循環を一時停止するステップと、
ｊ）前記現在のＥＳＳ温度が前記ＥＳＳ目標温度範囲より高い場合、前記冷却液ループを通して前記冷却液を循環させるステップであって、前記冷却液ループは熱交換器に結合される、循環させるステップと、
ｋ）前記現在のＥＳＳ温度が前記ＥＳＳ目標温度範囲より高い場合、前記熱交換器に熱的に連通する冷凍システムを動作させるステップと、
ｌ）前記現在のＥＳＳ温度が前記ＥＳＳ目標温度範囲内にある場合、ステップｃ）からステップｆ）を実施するステップと、をさらに含む請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
ｇ）少なくとも１つの温度センサによって現在のＥＳＳ温度を確定するステップと、
ｈ）前記現在のＥＳＳ温度をＥＳＳ目標温度範囲と比較するステップと、
ｉ）前記現在のＥＳＳ温度が前記ＥＳＳ目標温度範囲より低い場合、前記冷却液ループを通して前記冷却液を循環させるステップと、
ｊ）前記現在のＥＳＳ温度が前記ＥＳＳ目標温度範囲より低い場合、前記冷却液ループに熱的に連通する加熱器を動作させるステップと、
ｋ）前記現在のＥＳＳ温度が前記ＥＳＳ目標温度範囲内にある場合、前記冷却液ループを通した前記冷却液の循環を一時停止するステップと、
ｌ）前記現在のＥＳＳ温度が前記ＥＳＳ目標温度範囲より高い場合、ステップｃ）からステップｅ）を実施するステップと、をさらに含み、
ステップｇ）からステップｌ）が、ステップｃ）の前に実施される請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
ｇ）少なくとも１つの温度センサによって現在のＥＳＳ温度を確定するステップと、
ｈ）前記現在のＥＳＳ温度を第１ＥＳＳ目標温度範囲と比較するステップと、
ｉ）前記現在のＥＳＳ温度が前記第１ＥＳＳ目標温度範囲より高い場合、前記冷却液ループを通して冷却液を循環させるステップであって、前記冷却液ループは熱交換器に結合される、循環させるステップと、
ｊ）前記現在のＥＳＳ温度が前記第１ＥＳＳ目標温度範囲より高い場合、前記熱交換器に熱的に連通する冷凍システムを動作させるステップと、
ｋ）前記現在のＥＳＳ温度が前記第１ＥＳＳ目標温度範囲より低い場合、前記現在のＥＳＳ温度を第２ＥＳＳ目標温度範囲と比較するステップと、
ｌ）前記現在のＥＳＳ温度が前記第２ＥＳＳ目標温度範囲より低い場合、前記冷却液ループを通して冷却液を循環させるステップと、
ｍ）前記現在のＥＳＳ温度が前記第２ＥＳＳ目標温度範囲より低い場合、前記冷却液ループに熱的に連通する加熱器を動作させるステップと、
ｎ）前記現在のＥＳＳ温度が前記第２ＥＳＳ目標温度範囲内にある場合、前記冷却液ループを通した前記冷却液の循環を一時停止するステップと、
ｏ）前記現在のＥＳＳ温度が前記第１ＥＳＳ目標温度範囲内にある場合、ステップｃ）からステップｅ）を実施するステップと、をさらに含み、
ステップｇ）からステップｎ）が、ステップｃ）の前に実施される請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
ｇ）前記電気エネルギー貯蔵システムの現在の充電状態（ＳＯＣ）を確定するステップと、
ｈ）前記現在の充電状態をプリセット目標充電状態と比較するステップと、
ｉ）前記現在の充電状態が前記プリセット目標充電状態より低い場合、ＥＳＳ冷却を終了させ、ステップｃ）からステップｆ）をバイパスするステップと、をさらに含む請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
前記現在の周囲温度を確定するステップは、
ローカル時間を確定するステップと、
自動車ロケーションを確定するステップと、
データベースにアクセスするステップと、をさらに含み、
前記データベースは、前記ローカル時間および前記自動車ロケーションの関数として現在の周囲温度データを提供する請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２００９年２月２０日に出願された米国特許出願第１２／３７８，９０９号の一部継続出願であり、その開示は、任意のまたすべての目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、一般に、電気自動車に関し、より詳細には、電気自動車のエネルギー貯蔵システムの温度を効率的に制御する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
著しく多くの割合の世界の自動車が、内部燃焼機関を使用してガソリンで走行する。こうした自動車の使用、より具体的には、化石燃料、例えば、ガソリンに依存する自動車の使用は２つの問題を生じる。第１に、こうした燃料の規模が有限であるため、また、地域的利用可能性が制限されるため、ガソリンのコストにおける大きな価格変動およびほぼ上向きの価格付け傾向が一般的であり、共に、消費者レベルでの劇的な影響を及ぼしうる。第２に、化石燃料の燃焼は、二酸化炭素、温室効果ガスの主要な発生源のうちの１つであり、そのため、地球からの警告に対する主要な寄与者のうちの１つである。したがって、個人用自動車と商業用自動車の両方で使用するための代替のドライブシステムを見出すことにかなりの努力が費やされてきた。
【０００４】
電気自動車は、内部燃焼ドライブトレインを使用する自動車に対する最も有望な代替法のうちの１つを提供する。しかし、うまくいくためには、電気自動車は、性能、走行距離、信頼性、寿命、およびコストに関する消費者の期待に応えなければならない。これらの期待は、次に、電気自動車の充電式バッテリのデザインおよび構成にかなりの重要性を置く。それは、バッテリが、現在のところ、電気ドライブトレインに関連する最も費用のかかるコンポーネントのうちの１つであると共に、自動車の走行距離に対する主要な制限のうちの１つであるからである。さらに、バッテリ寿命の制限は、自動車の長期信頼性に直接影響を及ぼし、高いバッテリ置換コストによって明らかに悪化する問題を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願第１２／３７８，９０９号明細書
【特許文献２】米国特許出願第１１／７８６，１０８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、当技術分野で必要とされるものは、過度の付加コストを招くことなく、バッテリパックの寿命を延長する手段である。本発明は、そのような手段を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、バッテリ寿命に対する温度の悪影響を制限する、より具体的には、電気自動車がターンオフされた後に、電気自動車の電気エネルギー貯蔵システム（ｅｎｅｒｇｙ  ｓｔｏｒａｇｅ  ｓｙｓｔｅｍ）（ＥＳＳ）に対する温度の悪影響を制限する。本発明によれば、ＥＳＳに結合した冷却液ループを通して冷却液が循環するか否かは、周囲温度と、ＥＳＳの温度に通常相当するプリセット温度との差に、少なくとも部分的に依存する。
【０００８】
本発明の少なくとも１つの実施形態では、電気自動車用の熱管理システムが開示され、システムは、ＥＳＳ、ＥＳＳに熱的に連通する冷却システム、冷却システムに結合され、かつ、冷却システムに対する制御を提供する温度制御システムからなる。冷却システムはさらに、冷却液ループ内の冷却液と、冷却液ポンプと、冷却液ループに結合したラジエターとを備える。温度制御システムは、自動車のオン／オフ状態を監視する自動車状態モニタと、周囲温度モニタと、周囲温度をプリセット温度と比較する比較器回路と、比較器回路からの出力に基づいて冷却システムに制御信号を供給する冷却システムコントローラとを含む。システムはさらに、ＥＳＳ温度センサを備えてもよく、プリセット温度がＥＳＳ温度にセットされてもよい。システムはさらに、ＥＳＳ温度センサおよびＥＳＳ温度をプリセットＥＳＳ目標温度範囲と比較する第２比較器回路を備えてもよく、冷却システムコントローラからの出力は、第２比較器回路からの出力に基づいてもよい。システムはさらに、ＥＳＳ温度センサおよびＥＳＳ温度を複数のプリセットＥＳＳ目標温度範囲と比較する複数の比較器回路を備えてもよく、冷却システムコントローラからの出力は、複数の比較器回路からの出力に基づいてもよい。熱管理システムはさらに、独立の冷凍システムおよび冷凍システムと冷却システムの両方に熱的に連通する熱交換器を備えてもよい。熱管理システムはさらに、冷却液ループに熱的に連通する加熱器を備えてもよい。熱管理システムはさらに、ＳＯＣセンサを備えてもよく、冷却システムコントローラは、測定されたＳＯＣが、プリセット目標ＳＯＣより小さい場合、冷却システムに停止信号を出力する。
【０００９】
本発明の少なくとも１つの実施形態では、電気自動車の電気パワートイレインに結合したＥＳＳの温度を制御する方法が開示され、方法は、ａ）自動車の動作状態を監視するステップを含み、自動車がオフ状態にある場合、方法は、ｂ）現在の周囲温度を確定するステップと、ｃ）現在の周囲温度をプリセット温度と比較するステップと、ｄ）現在の周囲温度がプリセット温度より低い場合、ＥＳＳ冷却システムの冷却液ループを通して冷却液を循環させるステップと、ｅ）現在の周囲温度がプリセット温度より高い場合、冷却液の循環を一時停止するステップと、ｆ）ステップｂ）からステップｅ）を繰返すステップで継続される。方法はさらに、現在のＥＳＳ温度を確定するステップと、プリセット温度を現在のＥＳＳ温度にセットするステップとを含みうる。方法はさらに、現在のＥＳＳ温度を確定するステップと、現在のＥＳＳ温度をＥＳＳ目標温度と比較するステップと、現在のＥＳＳ温度がＥＳＳ目標温度より低い場合、冷却液の循環を一時停止するステップとを含みうる。方法はさらに、現在のＥＳＳ温度を確定するステップと、現在のＥＳＳ温度をＥＳＳ目標温度範囲と比較するステップと、現在のＥＳＳ温度がＥＳＳ目標温度範囲より低い場合、冷却液の循環を一時停止するステップと、現在のＥＳＳ温度がＥＳＳ目標温度範囲より高い場合、ＥＳＳ冷却液ループを通して冷却液を循環させ、かつ、冷凍システムを動作させるステップとを含みうる。方法はさらに、現在のＥＳＳ温度を確定するステップと、現在のＥＳＳ温度をＥＳＳ目標温度範囲と比較するステップと、現在のＥＳＳ温度が前記ＥＳＳ目標温度範囲より低い場合、ＥＳＳ冷却液ループを通して冷却液を循環させ、かつ、加熱器を動作させるステップとを含みうる。方法はさらに、ＥＳＳについて現在のＳＯＣを確定するステップと、現在のＳＯＣをプリセット目標ＳＯＣと比較するステップと、現在のＳＯＣがプリセット目標ＳＯＣより低い場合、ＥＳＳ冷却を終了させるステップを含みうる。現在の周囲温度を確定するステップはさらに、少なくとも１つの周囲温度モニタを監視するステップを含んでもよく、または、ローカル時間／位置を確定するステップと、ローカル時間／位置の関数として周囲温度を提供するデータベースにアクセスするステップとを含んでもよい。
【００１０】
本発明の性質および利点のさらなる理解は、本明細書および図面の残りの部分を参照して認識されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】セル電圧および放電容量に対する温度の影響をグラフで示す図である。
【図２】バッテリ容量に対する温度サイクルの影響をグラフで示す図である。
【図３】バッテリ寿命に対する貯蔵温度の影響をグラフで示す図である。
【図４】平均ＥＳＳ温度の変動対周囲温度の変動をグラフで示す図である。
【図５】本発明の好ましい実施形態によってデザインされたＥＳＳ冷却システムに関わる主要な自動車サブシステムの高レベル図である。
【図６】本発明によるＥＳＳ冷却システムの一実施形態の略図である。
【図７】１つの好ましい実施形態のプロセスを示す図である。
【図８】図７に示すプロセスのわずかな変更を示す図である。
【図９】２重冷却技法を利用する代替のプロセスを示す図である。
【図１０】マルチゾーンＥＳＳ冷却システムの実施形態の略図である。
【図１１】図１０に示すマルチゾーンＥＳＳ冷却システムを使用するプロセスを示す図である。
【図１２】ルックアップテーブルを使用する代替のプロセスを示す図である。
【図１３】周囲温度を確定するためにローカル時間およびロケーションを使用する代替のプロセスを示す図である。
【図１４】ＥＳＳ  ＳＯＣ監視ステップを付加された、図９に示すプロセスと同様の代替のプロセスを示す図である。
【図１５】低いＥＳＳ温度を制限することを付加された、図９に示すプロセスと同様の代替のプロセスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下のテキストにおいて、用語「バッテリ（ｂａｔｔｅｒｙ）」、「セル（ｃｅｌｌ）」、および「バッテリセル（ｂａｔｔｅｒｙ  ｃｅｌｌ）」は、交換可能に使用されてもよく、また、限定はしないが、リチウムイオン（例えば、リチウム鉄燐酸塩、リチウムコバルト酸化物、他のリチウム金属酸化物など）、リチウムイオンポリマー、ニッケル金属水素化物、ニッケルカドミウム、ニッケル水素、ニッケル亜鉛、銀亜鉛、または他のバッテリタイプ／構成を含む、種々の異なる充電式セル化学物質および構成のうちの任意の化学物質を指してもよい。本明細書で使用される用語「バッテリパック（ｂａｔｔｅｒｙ  ｐａｃｋ）」は、単一ピースまたは複数ピースハウジング内に収容される複数の個々のバッテリを指し、個々のバッテリは、特定の用途について所望の電圧および容量を達成するために電気的に相互接続される。用語「エネルギー貯蔵システム（ｅｎｅｒｇｙ  ｓｔｏｒａｇｅ  ｓｙｓｔｅｍ）」および「ＥＳＳ」は、交換可能に使用され、また、バッテリまたはバッテリパックなどの、充放電する能力を有する電気エネルギー貯蔵システムを指してもよい。本明細書で使用される用語「ＥＶ」は、全電気自動車を指す。用語「ハイブリッド（ｈｙｂｒｉｄ）」、「ハイブリッド電気自動車（ｈｙｂｒｉｄ  ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｖｅｈｉｃｌｅ）」、および「ＨＥＶ」は、交換可能に使用され、また、２重推進システムを使用する自動車を指してもよく、２重推進システムの一方は電気モータであり、他方は燃焼機関である。用語「プラグインハイブリッド自動車（ｐｌｕｇ−ｉｎ  ｈｙｂｒｉｄ  ｖｅｈｉｃｌｅ）」および「ＰＨＥＶ」は、交換可能に使用され、また、オンボードバッテリを充電するために、パワーグリッドなどの外部電力源にプラグインされうるハイブリッド自動車を指してもよい。本明細書で使用される用語「電気自動車（ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｖｅｈｉｃｌｅ）」は、ＥＶ、ＨＥＶ、またはＰＨＥＶを指す。最後に、複数の図に関して使用される同一の要素シンボルは、同等の機能の１つまたは複数の同じコンポーネントを指す。
【００１３】
図１〜３は、バッテリ性能に対する温度の悪影響を示す。異なるバッテリパック、例えば、異なるセル化学物質を使用するバッテリパックは、図１〜３に示すプロファイルと異なるプロファイルを示すことになること、また、これらの図は、制限的でなく、例示的であることを意味されるだけであることが理解されるべきである。
【００１４】
図１は、例示的なバッテリのセル電圧および放電容量に対する温度の影響を示すグラフである。図において、曲線１０１は４０℃の温度に相当し、曲線１０３は３０℃の温度に相当し、曲線１０５は２０℃の温度に相当する。示すように、２０℃から４０℃までの動作温度の上昇は、放電容量を劇的に改善し、こうしたバッテリパックを使用する電気自動車についてのドライビング走行距離の改善をもたらしうる。温度の上昇はまた、インピーダンスを低減し、より速い加速を可能にする。しかし、高温での動作の欠点は、こうした温度がバッテリ寿命に及ぼす影響、特に、バッテリ寿命の短縮である。高温についての別の悪影響は、温度が上昇するにつれて、バッテリが、通常、回復不能なより大きな容量損失を示すことになることである。このバッテリ特性は、図２に示され、図２において、曲線２０１は、３５℃で温度サイクルをかけたバッテリパックについてのものであり、曲線２０３は、５５℃で温度サイクルをかけたバッテリパックについてのものである。図示するように、バッテリの貯蔵温度を減少させることによって、より多くのサイクルにわたってはるかに高い容量を保持することができる。この同じ影響は、異なる方法で図３に示され、図３において、放電容量は、バッテリ貯蔵時間の関数としてグラフ化される。この図が示すことは、０℃の貯蔵温度において、バッテリ寿命の低下は非常に小さく（曲線３０１）、２０℃の貯蔵温度において、影響が少し顕著であり（曲線３０３）、４０℃の貯蔵温度において、容量の低下は、おそらく一部の用途については許容可能であるがよりはるかに顕著であり（曲線３０５）、一方、６０℃の貯蔵温度において、バッテリ寿命低下は、ほとんどの制限された用途の場合を除いて、急激すぎて許容可能でない（曲線３０７）ということである。
【００１５】
自動車がターンオフされた後に、すなわち、キーまたは他のオン／オフコントロールスイッチが「オフ（ｏｆｆ）」位置に回された後に、バッテリ寿命に対する温度の悪影響を制限するために、本発明のシステムは、周囲温度を考慮しながら、最適冷却手法を確定する。本発明の好ましい実施形態では、自動車が、充電用電力源にプラグインされていなくても、アクティブ冷却が継続してもよい。
【００１６】
本発明は、従来の電気自動車のバッテリパックが、通常、比較的高い熱質量を有し、周囲温度の変化に対する耐性を持つという認識に基づく。したがって、本発明者等が発見したことによれば、一部の例では、バッテリパックを通して冷却液を循環させることが、反生産的である可能性があることである。それは、バッテリパック全体にわたる冷却液の流れが、温度変化に対するバッテリパックの耐性に優り、それにより、バッテリパックが、そうでなければ達成されることになるよりもおそらく悪くなる平衡温度により迅速に達するからである。この影響は図４に示される。曲線４０１は、米国西部のロケーションにおいて夏の間の３日の期間にわたる周囲温度の変動を表す。図示するように、温度は、３７℃の高温と１４℃の低温との間で変わる。曲線４０３は、この環境にさらされる代表的なバッテリパックについての平均バッテリパック温度の変動を表す。この曲線は、試験の始めに、自動車のアクティブバッテリパック冷却システムがターンオフされ、その時点で、バッテリパックおよび周囲温度が２５℃であることを仮定する。曲線４０３はさらに、試験の過程全体を通してアクティブバッテリパック冷却システムがまったく使用されないことを仮定する。その熱質量のため、平均バッテリパック温度は、同じ期間にわたって３０．５℃の高温と２２．５℃の低温との間で変わるだけであり、そのため、周囲温度にわたる温度履歴プロファイルの改善を明確に示す。もちろん、このプロファイルは平均温度についてのものであるため、バッテリパック全体にわたってセル温度を監視すること、そのため、外側バッテリパック表面の近くに配置されるセルを含む、バッテリセルがすべて、許容される温度範囲内にあるままであることを保証することが重要であることが理解されるであろう。
【００１７】
図５は、本発明の好ましい実施形態によってデザインされたＥＳＳ冷却システムに関わる主要な自動車サブシステムの高レベル図である。自動車は、本発明の機能を依然として保持しながら、他のシステム構成を利用しうることが理解されるであろう。図示するように、システム５００は、電力エレクトロニクスモジュール５０５を介して自動車推進電気モータ５０３に結合した電気エネルギー貯蔵システム（ＥＳＳ）５０１を含む。好ましい実施形態では、ＥＳＳ５０１はバッテリパックからなる。モータ５０３は、単一電気モータまたは複数電気モータであり、また、任意のタイプの電気自動車、すなわち、ＥＶ、ＨＥＶ、またはＰＨＥＶにおいて使用されうる。電力エレクトロニクスモジュール５０５は、モータ５０３に送出される電力が所望の電圧、電流、波形などを有することを保証するのに使用される。そのため、例えば、電力エレクトロニクスモジュール５０５は、通常、ＤＣ−ＡＣ変換器を含む。電力エレクトロニクスモジュールは、パッシブ電力デバイス（例えば、過渡フィルタリングキャパシタおよび／またはインダクタ）、アクティブ電力デバイス（例えば、半導体および／または電気機械スイッチングデバイス、回路保護デバイスなど）、検知デバイス（例えば、電圧、電流および／または電力フローセンサなど）、ロジック制御デバイス、通信デバイスなどからなってもよいことが理解されるべきである。ＥＳＳ５０１には、温度制御システム５０９の制御下でＥＳＳ冷却サブシステム５０７が結合される。少なくとも１つの実施形態では、ＥＳＳ冷却サブシステム５０７は、温度管理システム内でＥＳＳ加熱サブシステム５１１と組み合わされる。
【００１８】
一般に、ＥＳＳ５０１についての許容される温度範囲ならびにＥＳＳ５０１内でセルごとに許容される温度変動は、車が動作していないときにより大きい。したがって、少なくとも１つの好ましい実施形態では、本発明のシステムは、車が走行していないときに実施されるだけである。車が「オフ」状態にあるかどうかを判定するために、自動車状態センサ５１３は、車の状態を、すなわち、車が動作しているかまたはスタンドバイモード（例えば、保管中、充電中、オン／オフスイッチをオフ位置にした状態での駐車など）にあるかを監視する。センサ５１３は、温度制御システム５０９に結合し、車が動作している否かを指示する信号をシステム５０９に出力する。
【００１９】
温度制御システム５０９は、温度センサ５１５を使用してＥＳＳ５０１の温度を監視する。センサ５１５は、種々の温度検知素子の任意の素子、例えば、熱電対、サーミスタ、抵抗温度検出器（ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ）（ＲＴＤ）などを使用しうる。図５は単一の代表的なセンサ５１５を示すだけであるが、複数のセンサ５１５が、好ましくはＥＳＳ５０１全体にわたって配置されることが理解されるべきであり、それにより、ＥＳＳ５０１の平均温度ならびにＥＳＳの最も内側と最も外側との間の温度勾配が確定されることが可能になる。１つまたは複数の温度センサ５１７はまた、温度制御システム５０９に結合され、センサ５１７は、周囲温度データをシステムに提供する。
【００２０】
図６は、本発明の好ましい実施形態と共に使用されうる熱管理システム６００の略図である。システムは、熱交換器６０５を介して冷凍サブシステム６０３に結合したＥＳＳ冷却サブシステム６０１を含む。本明細書では詳細に述べられないが、電気自動車用の熱管理システムはまた、通常、加熱、換気、および冷却（ｈｅａｔｉｎｇ，  ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｃｏｏｌｉｎｇ）（ＨＶＡＣ）サブシステム、ならびに、例えば、その開示が任意のまたすべての目的のために本明細書に組み込まれる、２００７年４月１１日に出願された共係属中の共譲渡された米国特許出願第１１／７８６，１０８号に記載されるパワートレイン冷却サブシステムを含むことになることが理解されるべきである。
【００２１】
好ましくは、冷凍サブシステム６０３は、当業者によってよく知られているように、標準的な冷凍サブシステムである。したがって、冷凍サブシステム６０３は、圧縮器６０７、凝縮器６０９、ファン６１１、感温膨張弁６１３、ドライヤ／セパレータ６１５、および熱交換器６０５からなる。圧縮器６０７は、サブシステム内の低温冷媒蒸気を圧縮して高温蒸気にする。冷媒蒸気は、その後、凝縮器６０９を通過するときに、捕捉した熱の一部分を消散させ、それにより、蒸気から液体への相変化がもたらされ、液体は高温でかつ高圧のままとなる。好ましくは、圧縮器６０７の性能は、図示するブロワーファン６１１を使用することによって強化される。液相冷媒は、その後、熱膨張弁６１３を通過し、熱膨張弁６１３は、冷媒の温度と圧力を共に下げると共に、熱交換器６０５内への冷媒の流量を制御する。熱交換器６０５は、サブシステム６０３内に含まれる冷媒と、ＥＳＳ冷却サブシステム６０１または他の熱サブシステム、例えば、ＨＶＡＣまたはドライブトレイン冷却サブシステム内に含まれる冷却液との間で熱を伝達させる単純な手段を提供する。熱交換器６０５で加熱された後、冷媒は、ドライヤ／セパレータ６１５によって液相および蒸気相に分離され、そのため、蒸気だけが圧縮器６０７を通過することを保証する。冷凍サブシステム６０３が好ましいが、本発明は、他の冷凍サブシステム構成を利用しうることが理解されるべきである。好ましくは、どんな冷凍サブシステム構成が使用されても、その冷凍サブシステムは、本明細書で述べるように、バッテリ冷却サブシステムと協調して使用されうる熱交換器を含む。
【００２２】
ＥＳＳ冷却サブシステム６０１は、冷却液、すなわち、熱伝達媒体を含む冷却液ループ６１７に結合したＥＳＳ５０１を含む。通常の電気自動車では、冷却液は、例えば、循環ポンプ６１９によってバッテリパックに結合された熱伝達板（図示せず）によって、ＥＳＳ５０１を通して圧送される。ＥＳＳ５０１から熱を取出した後、冷却液が、冷却液ループ６１７を通して循環するため、冷却液は、熱交換器６０５内の冷媒との熱伝達によって冷却される。好ましくは、バッテリ冷却サブシステムはまた、冷却液リザーバ６２１を含む。周囲温度を使用してシステムを効率的に冷却するために、好ましくは、冷却サブシステム６０１はまた、冷却液ループ６１７に結合したラジエター６２３を含む。ラジエターの使用を仮定すると、好ましくは、その性能は、図示するブロワーファン６２５によって強化される。さらに、本発明の少なくとも１つの実施形態では、また、先に述べたように、冷却液ループ６１７はまた、加熱器６２７（例えば、ＰＴＣ加熱器）に熱的に結合し、そのため、ＥＳＳ５０１の温度が、周囲温度によらず、好ましい動作範囲内に維持されうることを保証する。
【００２３】
冷凍サブシステム６０３によってＥＳＳ冷却サブシステム６０１に供給される冷却の量を制御する多数の方法が存在することが理解されるであろう。例示的な手法は、ＥＳＳ冷却サブシステム６０１を通る冷却液の流量、そのため、熱交換器６０５によって達成される冷却のレベルを制御するための弁、例えば、冷却液ループ６１７内の弁の使用を含む。代替の例示的な手法では、冷却液循環ポンプ６１９の速度は、システムによって達成される冷却の程度を制御するために変わる。
【００２４】
図７は、本発明の一実施形態の方法を示す。自動車がターンオフされる（ステップ７０１）と、自動車状態モニタ５１３は、適切な信号を温度制御システム５０９に送信する。温度制御システム５０９は、その後、例えば、ＥＳＳ５０１全体にわたって配置される温度センサ５１５を使用して、ＥＳＳ５０１の温度を確定する（ステップ７０３）。平均温度は、すべてのＥＳＳ温度センサ５１５からの出力に基づいて計算されうるが、好ましくは、監視されるＥＳＳの最も高い温度が、次の動作ステージを確定するときに使用され、そのため、バッテリパック内の個々のセルがすべて所望の温度範囲内にあることが保証される。
【００２５】
ＥＳＳ温度を確定した後、温度制御システム５０９は、例えば、単純な比較器回路５１９を使用して、ＥＳＳ温度を目標温度と比較する（ステップ７０５）。通常、目標温度は、自動車の製造業者によってセットされることになる。好ましくは、目標温度は、２０℃〜５５℃の範囲にセットされ、より好ましくは、目標温度は、２０℃〜４０℃の範囲にセットされ、なおより好ましくは、目標温度は、２０℃〜３０℃の範囲にセットされ、さらになおより好ましくは、目標温度は、２０℃〜２５℃の範囲にセットされ、さらになおより好ましくは、目標温度は、２０℃にセットされる。ＥＳＳ温度が目標温度以下である場合、温度制御システム５０９の冷却システムコントローラ５２１は、バッテリ冷却システムをターンオフする（ステップ７０７）。監視されるＥＳＳ温度が目標温度より高い場合、周囲温度が、センサ５１７を使用して確定され（ステップ７０９）、プリセット周囲温度限界と比較される（ステップ７１１）。この実施形態では、周囲温度がプリセット周囲温度限界より低い場合、最低限、冷却システムコントローラ５２１は、冷却液ループ６１７、ＥＳＳ５０１、および好ましくは、ラジエター６２３を通して冷却液を圧送する。周囲温度がプリセット周囲温度限界より高い場合、冷却システムコントローラ５２１は、バッテリ冷却システムをターンオフし（ステップ７１５）、それにより、ＥＳＳ５０１を通る冷却液の流れを防止する。
【００２６】
図７に示すプロセスでは、ＥＳＳ冷却システムがターンオフされる（すなわち、ステップ７０７および７１５）とき、システムは、プロセスループ７１７および７１９によってＥＳＳ温度を監視し続ける。これらのプロセスループは、ＥＳＳ温度が、所望より高い温度で平衡に達しないことを保証する。同様に、ＥＳＳ冷却システムが動作する（すなわち、ステップ７１３）とき、システムは、プロセスループ７２１によってＥＳＳ温度を監視し続ける。
【００２７】
状況によっては、ＥＳＳ５０１の熱質量などのシステム細目に応じて、ステップ７０５で使用されるＥＳＳ目標温度は、ステップ７１１で使用されるプリセット周囲温度限界より高くてもよいことが理解されるであろう。例えば、図４に示すバッテリパックについて、ＥＳＳ目標温度および周囲温度限界が共に、３３℃にセットされた場合、ＥＳＳ冷却システム動作は、曲線４０１が３３℃より低下すると始動されるであろう。ＥＳＳ冷却システム動作中に、ループ６１７を通る冷却液循環だけが始動され、冷凍システム６０３の動作はないと仮定すると、冷却液圧送は、実際には、冷却液圧送がない状態で達成される温度を超えてＥＳＳ５０１の温度を上げるであろう。他方、この例において、周囲温度限界が２０℃にセットされた場合、ＥＳＳ冷却システム動作は、最小であるが、はるかに効率的であることになる。
【００２８】
図８は、図７に示すプロセスの好ましい変更形態を示す。このプロセスでは、周囲温度が確定された（ステップ７０９）後、周囲温度が、ＥＳＳ温度と比較される（ステップ８０１）。周囲温度が、監視されるＥＳＳ温度より低い場合、冷却液が、冷却液ループ６１７を通して循環され（ステップ７１３）、それにより、ＥＳＳ５０１の温度を下げる。周囲温度が、監視されるＥＳＳ温度より高い場合、冷却システムコントローラ５２１は、ＥＳＳ冷却システムをターンオフし（ステップ７１５）、それにより、ＥＳＳ５０１を通した冷却液の流れを防止する。先の実施形態の場合と同様に、プロセスループ７１７、７１９、および７２１は、ＥＳＳ温度を監視し続け、ＥＳＳ温度が、所望の温度範囲内のままになることを保証する。
【００２９】
図６に示す好ましい冷却システム構成では、２つの主要な冷却サブシステムが存在することが理解されるであろう。第１サブシステム、また、上述した実施形態で使用されるサブシステムは、冷却液流体が冷却液ループ６１７を通して連続して圧送されることによる。冷却液流体がラジエター６２３を通過するため、このサブシステムは、周囲温度が先に述べたように十分に低いと仮定すると、一定の状況下でＥＳＳ５０１の適切な冷却を達成しうる。周囲温度が高すぎかつＥＳＳ冷却が依然として必要とされる場合、２次的なサブシステム６０３が起動されうる。先に述べたように、サブシステム６０３は冷凍システムである。したがって、サブシステム６０１および熱交換器６０５と連携したサブシステム６０３の使用は、はるかに低いＥＳＳ温度が達成されかつ維持されることを可能にする。
【００３０】
図９は、冷却サブシステム６０１と６０３の一方または両方を使用しながら、ＥＳＳの熱質量を利用する本発明の実施形態を示す。図示するように、ＥＳＳ温度を確定した（ステップ７０３）後、温度制御システム５０９は、その温度を目標温度範囲と比較する（ステップ９０１）。監視されるＥＳＳ温度が目標温度範囲より低い場合、ＥＳＳ冷却システムはターンオフされる（ステップ７０７）。監視されるＥＳＳ温度が目標温度範囲より高い場合、温度制御システム５０９は、冷却液ループ６１７を通した冷却液圧送動作を始動し、一方同時に、冷凍サブシステム６０３を動作させる（ステップ９０３）。監視されるＥＳＳ温度が目標温度範囲内にある場合、周囲温度が、センサ５１７を使用して確定され（ステップ７０９）、図７に関して述べたようにプリセット周囲温度限界と比較されるか、または、図９に示し、また、図８に関して述べたようにＥＳＳ温度と比較される（ステップ８０１）。周囲温度が監視されるＥＳＳ温度より低い場合、冷却液が冷却液ループ６１７を通して循環され（ステップ７１３）、それにより、ＥＳＳ５０１の温度を下げる。周囲温度が監視されるＥＳＳ温度より高い場合、冷却システムコントローラ５２１は、ＥＳＳ冷却システムをターンオフし（ステップ７１５）、それにより、ＥＳＳ５０１を通した冷却液の流れを防止する。プロセスループ７１７、７１９、７２１、および９０５は、ＥＳＳ温度が、意図される温度範囲内のままになることを保証する。
【００３１】
システムの変更形態では、また、図１０に示すように、ＥＳＳ５０１は、ＥＳＳ内の複数のゾーンを冷却液ループ６１７に独立に結合する複数の冷却液導管を含む。ＥＳＳ５０１内に含まれうるゾーンの数に対する制限はないが、少なくとも１つの実施形態では、ＥＳＳは、２つだけのゾーン、すなわち、コアゾーンおよびコアゾーンを囲む第２の外側ゾーンに分割される。図１０では、コアゾーンは冷却導管１００１で表され、一方、外側の囲むゾーンは冷却導管１００３で表される。種々のＥＳＳゾーンを通した冷却液の流量を制御するために、種々の技法が使用されうるが、少なくとも１つの実施形態では、１つまたは複数の流量弁１００５が、冷却液の流量を制御し、弁１００５は、好ましくは、温度制御システム５０９に結合し、かつ、温度制御システム５０９によって制御される。
【００３２】
図１１は、図１０に関して上述したマルチゾーンＥＳＳ冷却システムを利用する好ましいプロセスを示す。しかし、マルチゾーンＥＳＳ冷却システムは、先に述べた実施形態のうちの任意の実施形態と共に使用されうり、また、図１１は、本発明のマルチゾーン態様を示すことを意味するだけであることが理解されるべきである。図示するように、最初のステップのうちの１つのステップ、ステップ９０１は、ＥＳＳ温度を目標範囲と比較することである。先に述べたように、このステップで使用されるＥＳＳ温度は、平均ＥＳＳ温度かまたは最も高い監視される温度であってよい。この実施形態では、ＥＳＳ温度が目標温度範囲より低い（ｌｅｓｓ）場合、冷却システムはターンオフされ（ステップ７０７）、また、ＥＳＳ温度が目標温度範囲より高い場合、温度制御システム５０９は、冷却液ループ６１７を通した冷却液圧送動作を始動し、一方同時に、冷凍サブシステム６０３を動作させる（ステップ９０３）。ＥＳＳ温度が目標範囲内にある場合、周囲温度が確定される（ステップ７０９）。次に、ＥＳＳ５０１内の各ゾーンについて、ＥＳＳゾーン温度が、周囲温度と比較される（ステップ１１０１および１１０３）。そのため、この例では、コアＥＳＳゾーン（例えば、図１１のゾーン１）温度が、ステップ１１０１にて周囲温度と比較され、外側ＥＳＳゾーン（例えば、図１１のゾーン２）温度が、ステップ１１０３にて周囲温度と比較される。明らかにこの手法は、先に述べた３つ以上のＥＳＳゾーンに拡張されうる。
【００３３】
各ＥＳＳゾーンについて、周囲温度がゾーン温度より高い場合、そのゾーンについてのＥＳＳ冷却システムがターンオフされるか、または、既にオフされている場合、オフされたままにされる（ステップ１１０５および１１０７）。ゾーン温度が周囲温度より高い場合、そのゾーンについてのＥＳＳ冷却システムがターンオンされる（ステップ１１０９および１１１１）。先の実施形態の場合と同様に、プロセスループ（例えば、ループ７１７、９０５および１１１３〜１１１６）は、ＥＳＳ温度を監視し続け、ＥＳＳ、この実施形態では、個々のＥＳＳゾーンが、意図される温度限界を超えて増加することを許容されないようにする。
【００３４】
好ましくは、ＥＳＳ内で冷却液を循環させるか否かを判定するとき、先に特定された実施形態に関して詳細に述べたように、測定される周囲温度が使用される。しかし、ＥＳＳを通して冷却液を循環させるか否かを判定するために、他の手段が使用されうることが理解されるであろう。例えば、また、図１２に示すように、ＥＳＳ温度が、冷却液の流れを制限することから利益を受けるようなものであると判定される場合、システムは、例えば、内部クロックを使用して時間を確定する（ステップ１２０１）。次に、システムは、単純なルックアップテーブルを使用して（ステップ１２０３）、時間に基づいてＥＳＳシステムを通して冷却液を循環させる（ステップ１２０５）か否か（ステップ１２０７）を判定する。あるいは、また、図１３に示すように、時間を確定した（ステップ１２０１）後、温度制御システムは、例えば、オンボード全地球測位システム（ｇｌｏｂａｌ  ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）（ＧＰＳ）を使用して自動車のロケーションを確定しうる（ステップ１３０１）。自動車のロケーションおよび日時が確定されると、温度制御システムは、データベースにアクセスして（ステップ１３０３）、ローカル温度を確定する（ステップ１３０５）。データベースは、オンボード履歴データベース、あるいは、履歴型またはネットワーク通信システムを使用して温度制御システムによってアクセスされる更新型データベースでありうる。ローカル温度は、実際の温度または履歴データに基づいて確定されると、監視されるＥＳＳ温度と比較される（ステップ１３０７）。周囲温度が監視されるＥＳＳ温度より低い場合、冷却液ループ６１７を通して冷却液が循環される（ステップ１３０９）。周囲温度が監視されるＥＳＳ温度より高い場合、冷却システムコントローラ５２１は、ＥＳＳ冷却システムをターンオフするか、または、オフしたままにし（ステップ１３１１）、それにより、ＥＳＳ５０１を通した冷却液の流れを防止する。プロセスループ７１７、７１９、７２１、および９０５は、ＥＳＳ温度が、意図される温度範囲内のままになることを保証する。
【００３５】
少なくとも１つの実施形態では、制御システム５０９は、センサ５２３によってＥＳＳ５０１の充電状態（ＳＯＣ）を監視して、自動車がターンオフされた後、ＥＳＳ５０１をアクティブに冷却するか否かを判定する。それは、低い充電レベルでは、高いバッテリ温度は、高い充電レベルで生じるほどにはバッテリ寿命低下を生じないからである。ＳＯＣデータを監視することおよび使用することに関連するさらなるステップは、先に述べたプロセスの任意のプロセスに適用されうるが、好ましくは、図１４に示すように、図９に関して先に述べたプロセスに付加される。
【００３６】
図１４は、ＳＯＣを監視するように変更された、図９に示す方法を示す。必要とされないが、好ましくは、この手法において、自動車がターンオフされた（ステップ７０１）後、制御システム５０９は、例えば充電システム５２５の状態を監視することによって、システムが、外部充電源に接続された、すなわち、プラグインされたかどうかを判定する（ステップ１４０１）。システムがプラグインされていると制御システムが判定する場合、少なくとも１つの実施形態では、システムは、ＥＳＳ  ＳＯＣステップをバイパスし、ＥＳＳ温度確定ステップ（ステップ７０３）に直接進む。温度制御システム５０９は、システムがプラグインされていないと判定する場合、ＳＯＣセンサ５２３を使用してＥＳＳ５０１のＳＯＣを確定する（ステップ１４０３）。監視されるＥＳＳ  ＳＯＣがプリセット量より小さい場合、バッテリ冷却システムはターンオフされる（ステップ１４０５）。一実施形態では、プリセット目標ＳＯＣは１０％であり、代替の実施形態では、目標ＳＯＣは２０％であり、代替の実施形態では、目標ＳＯＣは３０％である。本発明は、特定のプリセット目標ＳＯＣに限定されないことが理解されるであろう。監視されるＥＳＳ  ＳＯＣがプリセット量より大きい場合、制御システム５０９は、ＥＳＳ温度を測定し（ステップ７０３）、先に述べたプロセスを実施し続ける。
【００３７】
上述した実施形態では、周囲温度、そのため、ＥＳＳ５０１の温度は、決して許容可能な貯蔵温度より低くならないことが仮定される。しかし、周囲温度が許容可能な温度より実際に低くなる状況が存在する可能性があり、したがって、低いＥＳＳ貯蔵温度を制限することが望ましいことになることが理解されるであろう。さらに、ＥＳＳが充電されるように、ＥＳＳの温度を一定の温度を超えて維持することが望ましい可能性がある。それは、状況によっては、ＥＳＳがプリセット温度範囲内にある場合に、充電システムの動作が許可されるだけであるからである。したがって、少なくとも１つの好ましい実施形態では、ＥＳＳ５０１の温度は、プリセット温度より低くなることを許容されない。本発明のこの態様は、図１５に示され、図９に関して最初に述べたプロセスに基づく。しかし、先に述べた実施形態の任意の実施形態は、低いＥＳＳ貯蔵温度を制限することに関連するステップを含むように変更されてもよいことが理解されるべきである。
【００３８】
図示するように、自動車がターンオフされ（ステップ７０１）、ＥＳＳ温度が確定された（ステップ７０３）後、温度制御システム５０９は、ＥＳＳ温度を第１目標温度範囲、例えば、Ｔ１〜Ｔ２と比較する（ステップ９０１）。監視されるＥＳＳ温度が、高い温度限界Ｔ２より高い場合、温度制御システム５０９は、冷却液ループ６１７を通した冷却液圧送動作を始動し、一方同時に、冷凍サブシステム６０３を動作させる（ステップ９０３）。監視されるＥＳＳ温度が目標温度範囲内にある、すなわち、Ｔ１とＴ２との間にある場合、周囲温度が、センサ５１７を使用して確定され（ステップ７０９）、図７に関して述べたようにプリセット周囲温度限界と比較されるか、または、この図に示すように、また、図８に関して述べたようにＥＳＳ温度と比較される（ステップ８０１）。周囲温度が監視されるＥＳＳ温度より低い場合、冷却液が冷却液ループ６１７を通して循環され（ステップ７１３）、それにより、ＥＳＳ５０１の温度を下げる。周囲温度が監視されるＥＳＳ温度より高い場合、冷却システムコントローラは、ＥＳＳ冷却液循環システムをターンオフする（ステップ７１５）。
【００３９】
この実施形態では、ステップ１５０１にて、監視されるＥＳＳ温度が、低い温度限界Ｔ１より低い場合、温度制御システム５０９は、ＥＳＳ温度を第２目標温度範囲、例えば、Ｔ３〜Ｔ１と比較する（ステップ１５０３）。監視されるＥＳＳ温度が、低い温度限界Ｔ３より低い場合、温度制御システム５０９は、冷却液ループ６１７を通した冷却液圧送動作を始動し、一方同時に、加熱器６２７を動作させる（ステップ１５０５）。監視されるＥＳＳ温度が第２目標温度範囲内にある、すなわち、Ｔ３とＴ１との間にある場合、冷却システムコントローラは、ＥＳＳ冷却液循環システムをターンオフする（ステップ７１５）。プロセスループ７１９、７２１、９０５、および１５０７は、ＥＳＳ温度が、意図される温度範囲内のままになることを保証する。
【００４０】
当業者によって理解されるように、本発明は、本発明の精神または本質的な特徴から逸脱することなく、他の特定の形態で具現化されてもよい。したがって、本明細書の開示および説明は、添付特許請求項で述べる本発明の範囲の制限するものではなく、例示するものであることを意図される。
【符号の説明】
【００４１】
５００  ＥＳＳ冷却システム
５０１  ＥＳＳ
５０３  電気モータ
５０５  電力エレクトロニクスモジュール
５０７  ＥＳＳ冷却サブシステム
５０９  温度制御システム
５１１  ＥＳＳ加熱サブシステム
５１３  自動車状態センサ
５１５、５１７  温度センサ
５１９  比較器回路
５２１  冷却システムコントローラ
５２３  ＳＯＣセンサ
５２５  充電システム
６００  熱管理システム
６０１  ＥＳＳ冷却サブシステム
６０３  冷凍サブシステム
６０５  熱交換器
６０７  圧縮器
６０９  凝縮器
６１１、６２５  ファン
６１３  感温膨張弁
６１５  ドライヤ／セパレータ
６１７  冷却液ループ
６１９  循環ポンプ
６２１  冷却液リザーバ
６２３  ラジエター
６２７  加熱器
１００１、１００３  冷却導管
１００５  流量弁
【図１】
2010200604.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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