(57)【要約】      （修正有）【課題】機器（バッテリや電力変換器）を従来よりも均等に温度調節する。【解決手段】車両に搭載されるバッテリＸの温度調節を行う温調装置であって、熱媒の温度を調節する熱媒温調手段と、機器に装着され、複数の熱媒流路が設けられた機器熱交換器と、熱媒流路毎に異なる向きで流通するように熱媒を供給する冷媒供給手段とを備える。前記冷媒供給手段は、複数の前記熱媒流路間で前記熱媒を循環させる。前記冷媒供給手段は、ヒートポンプＨを備える。前記機器熱交換器は、複数の前記熱媒流路が折り返すように形成されると共に他の前記熱媒流路と隣り合うように形成される。前記熱媒温調手段は、前記熱媒を冷却するラジエータ１３と、前記熱媒を加熱するヒータ２とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される機器の温度調節を行う温調装置であって、
熱媒の温度を調節する熱媒温調手段と、
前記機器に装着され、複数の熱媒流路が設けられた機器熱交換器と、
前記熱媒流路毎に異なる向きで流通するように前記熱媒を供給する冷媒供給手段と
を備えることを特徴とする温調装置。
【請求項２】
前記冷媒供給手段は、複数の前記熱媒流路間で前記熱媒を循環させることを特徴とする請求項１に記載の温調装置。
【請求項３】
前記冷媒供給手段は、ヒートポンプを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の温調装置。
【請求項４】
前記機器熱交換器は、複数の前記熱媒流路が折り返すように形成されると共に他の前記熱媒流路と隣り合うように形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の温調装置。
【請求項５】
前記熱媒温調手段は、前記熱媒を冷却するラジエータと、前記熱媒を加熱するヒータとを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の温調装置。
【請求項６】
前記機器は、バッテリ及び電力変換器であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の温調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、バッテリ温度制御装置が開示されている。このバッテリ温度制御装置は、バッテリ保温槽を流れる冷却水をラジエータあるいはヒータコアで熱交換することにより、バッテリを冷却あるいは加熱するものである。すなわち、このバッテリ温度制御装置は、車両後部に設置されたバッテリ保温槽（バッテリ）と車両前部に設置されたラジエータあるいはヒータコアとの間で冷却水を循環させることによりバッテリを冷却あるいは加熱する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０６−０２４２３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来技術では、バッテリ保温槽における冷却水の入口近傍と出口近傍との間の温度差が比較的大きい。すなわち、上記従来技術では、バッテリの部位による温度差が比較的大きく、バッテリ（機器）を均等に冷却あるいは加熱することができない。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、機器を従来よりも均等に温度調節することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、温調装置に係る第１の解決手段として、車両に搭載される機器の温度調節を行う温調装置であって、熱媒の温度を調節する熱媒温調手段と、前記機器に装着され、複数の熱媒流路が設けられた機器熱交換器と、前記熱媒流路毎に異なる向きで流通するように前記熱媒を供給する冷媒供給手段とを備える、という手段を採用する。
【０００７】
本発明では、温調装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記冷媒供給手段は、複数の前記熱媒流路間で前記熱媒を循環させる、という手段を採用する。
【０００８】
本発明では、温調装置に係る第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記冷媒供給手段は、ヒートポンプを備える、という手段を採用する。
【０００９】
本発明では、温調装置に係る第４の解決手段として、上記第１〜第３のいずれかの解決手段において、前記機器熱交換器は、複数の前記熱媒流路が折り返すように形成されると共に他の前記熱媒流路と隣り合うように形成される、という手段を採用する。
【００１０】
本発明では、温調装置に係る第５の解決手段として、上記第１〜第４のいずれかの解決手段において、前記熱媒温調手段は、前記熱媒を冷却するラジエータと、前記熱媒を加熱するヒータとを備える、という手段を採用する。
【００１１】
本発明では、温調装置に係る第６の解決手段として、上記第１〜第５のいずれかの解決手段において、前記機器は、バッテリ及び電力変換器である、という手段を採用する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、機器を従来よりも均等に温度調節することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る温調装置の全体構成を示すシステム構成図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるバッテリセルに対する熱媒流路の配置を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る温調装置の加熱モードにおける液体熱媒の流通経路を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る温調装置の冷却モードにおける液体熱媒の流通経路を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る温調装置は、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両に搭載されるバッテリＸ及びパワーコントロールユニットＹ（ＰＣＵ）を所定の液体熱媒を用いて温度調節する装置である。すなわち、温調装置は、自動車等の車両に搭載される各種の機器のうち、バッテリＸ及びパワーコントロールユニットＹを温度調節対象とする。
【００１５】
バッテリＸは、複数のバッテリセルが組み合わされた組電池であり、例えば車両の走行動力源である走行モータに電力を供給する電源である。また、パワーコントロールユニットＹは、例えばバッテリＸと走行モータとの間に設けられ、バッテリＸから出力される直流電力を交流電力に変換して上記走行モータに供給する電力変換器（モータ駆動回路）である。なお、本実施形態では「水」を液体熱媒として採用するが、他の物質（液体）を熱媒として用いてもよい。
【００１６】
このような温調装置は、図１に示すように、バッテリ温調ジャケット１、ヒータ２、第１三方弁３、第１分岐器４、第１ポンプ５、第２分岐器６、第２三方弁７、第３三方弁８、第３分岐器９、ＰＣＵ温調ジャケット１０、第２ポンプ１１、第４三方弁１２、ラジエータ１３、第４分岐器１４、第５三方弁１５、第５分岐器１６、第６三方弁１７、第６分岐器１８及びヒートポンプＨを備えている。
【００１７】
これら各構成要素は、図１に実線で示すように複数の熱媒流通管によって相互接続されている。また、これら各構成要素のうち、第１三方弁３、第１分岐器４、第１ポンプ５、第２分岐器６、第２三方弁７、第３三方弁８、第３分岐器９、第２ポンプ１１、第４三方弁１２、第４分岐器１４、第５三方弁１５、第５分岐器１６、第６三方弁１７、第６分岐器１８及び複数の熱媒流通管は、本実施形態における冷媒供給手段を構成している。
【００１８】
バッテリ温調ジャケット１は、バッテリＸに装着され、上記液体熱媒が流通する複数の熱媒流路１ａ、１ｂが設けられた第１の機器熱交換器である。各々の熱媒流路１ａ、１ｂは、一端同士が隣接すると共に他端同士も隣接し、また隣り合った状態で折り返すように形成されている。すなわち、第１の熱媒流路１ａは、他の流路である第２の熱媒流路１ｂと隣り合った状態で折り返すように形成され、第２の熱媒流路１ｂは、他の流路である第１の熱媒流路１ａと隣り合った状態で折り返すように形成されている。
【００１９】
ここで、図２は、複数のバッテリセルＸ１〜Ｘ３に対する第１の熱媒流路１ａ及び第２の熱媒流路１ｂの配置を示している。バッテリＸは、複数のバッテリセルＸ１〜Ｘ３が直列接続された組電池であり、各バッテリセルＸ１〜Ｘ３は同一姿勢で隣接配置されている。第１の熱媒流路１ａ及び第２の熱媒流路１ｂは、このようなバッテリセルＸ１〜Ｘ３に対して、折り返すことによって交互に配置される。
【００２０】
すなわち、第１の熱媒流路１ａの間に第２の熱媒流路１ｂが配置される。詳細については後述するが、第１の熱媒流路１ａ及び第２の熱媒流路１ｂには、液体熱媒が異なる向きで流通するので、各バッテリセルＸ１〜Ｘ３は、交互に異なる向きの液体熱媒と熱交換を行うことになる。したがって、このような第１の熱媒流路１ａ及び第２の熱媒流路１ｂによれば、各バッテリセルＸ１〜Ｘ３を全体として均一に温度調節することができる。
【００２１】
ヒータ２は、熱媒の温度調節のうち、液体熱媒を加熱する熱媒温調手段である。すなわち、このヒータ２は、液体熱媒を加熱する加熱装置である。このようなヒータ２は、ＯＮ状態において第１三方弁３から供給される液体熱媒を所定の温度まで加熱して第１の熱媒流路１ａに供給し、ＯＦＦ状態では液体熱媒を加熱することなく第１の熱媒流路１ａに供給する。
【００２２】
第１三方弁３は、第２の熱媒流路１ｂと第６分岐器１８とヒータ２との接続関係を切り替える切換弁である。この第１三方弁３は、例えば第２の熱媒流路１ｂとヒータ２とを接続させ、あるいは第２の熱媒流路１ｂと第６分岐器１８とヒータ２を全て接続させる。第１分岐器４は、第１の熱媒流路１ａから供給された液体熱媒を第１ポンプ５と第２三方弁７とに分配供給する分岐菅である。
【００２３】
第１ポンプ５は、上記第１分岐器４を介して第１の熱媒流路１ａから液体熱媒を吸い込んで第２分岐器６に吐出する熱媒ポンプである。この第１ポンプ５は、例えば遠心ポンプである。第２分岐器６は、上記第１ポンプ５から供給された液体熱媒を第２三方弁７と第３三方弁８とに分配供給する分岐菅である。
【００２４】
第２三方弁７は、第２の熱媒流路１ｂと第１分岐器４と第２分岐器６との接続関係を切り替える切換弁である。この第２三方弁７は、例えば第２の熱媒流路１ｂの液体熱媒と第２分岐器６の液体熱媒とを択一的に選択して第１分岐器４に排出する。
【００２５】
第３三方弁８は、第２分岐器６を第３分岐器９あるいは第５分岐器１６に択一的に接続するか、または第２分岐器６、第３分岐器９及び第５分岐器１６を乖離状態とするかを切り替える切換弁である。第３分岐器９は、第３三方弁８から供給される液体熱媒と第５三方弁１５から供給される液体熱媒とを合流させてＰＣＵ温調ジャケット１０に向けて排出する。
【００２６】
ＰＣＵ温調ジャケット１０は、パワーコントロールユニットＹに装着され、液体熱媒が流通する熱媒流路が設けられた第２の機器熱交換器である。このＰＣＵ温調ジャケット１０の熱媒流路については図示していないが、上述したバッテリ温調ジャケット１の第１、第２の熱媒流路１ａ、１ｂとは異なり、単一の流路である。
【００２７】
すなわち、本実施形態ではバッテリＸとパワーコントロールユニットＹとを温度調節対象とするものの、より均一な温度調節を目的とする機器はバッテリＸである。したがって、本実施形態では、バッテリ温調ジャケット１のみに複数の熱媒流路つまり第１、第２の熱媒流路１ａ、１ｂを設け、ＰＣＵ温調ジャケット１０には単一の熱媒流路が設けられている。
【００２８】
第２ポンプ１１は、ＰＣＵ温調ジャケット１０から液体熱媒を吸い込んで第４三方弁１２に吐出する熱媒ポンプである。この第２ポンプ１１は、上述した第１ポンプ５と同様に、例えば遠心ポンプである。第４三方弁１２は、第２ポンプ１１から供給される液体熱媒をラジエータ１３あるいは第４分岐器１４に向けて排出する。すなわち、この第４三方弁１２は、第２ポンプ１１の液体熱媒をラジエータ１３あるいは第４分岐器１４に択一的に排出する。
【００２９】
ラジエータ１３は、熱媒の温度調節のうち、液体熱媒を冷却する熱媒温調手段である。すなわち、このラジエータ１３は、外気との熱交換によって第４三方弁１２から供給された液体熱媒を冷却する第１の冷却装置である。第４分岐器１４は、第４三方弁１２から供給される液体熱媒とラジエータ１３から供給される液体熱媒とを合流させて第５三方弁１５に排出する。
【００３０】
第５三方弁１５は、この第４分岐器１４から供給される液体熱媒を第３分岐器９あるいは第５分岐器１６に排出する。すなわち、この第５三方弁１５は、第３分岐器９あるいは第５分岐器１６を択一的に選択し、選択した方に第４分岐器１４を介してラジエータ１３から供給される液体熱媒を排出する。
【００３１】
第５分岐器１６は、第３三方弁８から供給される液体熱媒と第５三方弁１５から供給される液体熱媒とを合流させて第６三方弁１７に向けて排出する。第６三方弁１７は、第５分岐器１６から供給される液体熱媒を第６分岐器１８あるいはヒートポンプＨに排出する。すなわち、第６三方弁１７は、第６分岐器１８あるいはヒートポンプＨを択一的に選択し、選択した方に第５分岐器１６から供給される液体熱媒を排出する。第６分岐器１８は、上記第６三方弁１７から供給される液体熱媒とヒートポンプＨから供給される液体熱媒を合流させて第１三方弁３に向けて排出する。
【００３２】
ヒートポンプＨは、熱媒の温度調節のうち、液体熱媒を加熱／冷却する熱媒温調手段である。すなわち、このヒートポンプＨは、液体熱媒を加熱あるいは冷却する加熱冷却装置である。このヒートポンプＨは、所定の気体熱媒の圧縮／膨張を利用する加熱冷却装置であり、第６三方弁１７から供給される液体熱媒を気体熱媒と熱交換させることによって液体熱媒を加熱あるいは冷却し、加熱後あるいは冷却後の液体熱媒を第６分岐器１８に供給する。なお、このヒートポンプＨは、液体熱媒の加熱／冷却能力が不足しているときに補助的に作動する。
【００３３】
ここで、上述した各構成要素のうち、能動要素として機能するヒータ２、第１三方弁３、第１ポンプ５、第２三方弁７、第３三方弁８、第２ポンプ１１、第４三方弁１２、ラジエータ１３、第５三方弁１５、第６三方弁１７及びヒートポンプＨの動作は、所定の制御装置によって制御される。この制御装置は、温度調節対象であるバッテリＸ及びパワーコントロールユニットＹの動作状態に応じて能動要素を適宜制御することによりバッテリＸ及びパワーコントロールユニットＹの温度を所望の目標温度に設定する。
【００３４】
次に、本実施形態に係る温調装置の動作つまり制御装置の制御動作モードについて、図３及び図４をも参照して詳しく説明する。
【００３５】
最初に、上記制御動作モードの１つである加熱モードについて、図３を参照して説明する。なお、この図３では、液体熱媒が流通する熱媒流通管を実線で示し、液体熱媒が流通しない熱媒流通管を二点鎖線で示している。
【００３６】
この加熱モードにおいて、制御装置は、ヒータ２、第１ポンプ５及び第２ポンプ１１をＯＮ状態に設定し、またヒートポンプＨをＯＦＦ状態に設定する。また、制御装置は、第２の熱媒流路１ｂとヒータ２とを接続するように第１三方弁３を設定し、また第２分岐器６と第２の熱媒流路１ｂとを接続するように第２三方弁７を設定する。
【００３７】
また、制御装置は、第２分岐器６、第３分岐器９及び第５分岐器１６を乖離状態とするように第３三方弁８を設定し、第２ポンプ１１と第４分岐器１４とを接続するように第４三方弁１２を設定する、さらに、制御装置は、第３分岐器９と第４分岐器１４とを接続するように第５三方弁１５を設定する。なお、制御装置は、第６三方弁１７については必要性がないので特に接続状態を設定しない。
【００３８】
この結果、図３に矢印で示すように、温調装置には液体熱媒に関する２つの循環路が形成される。第１の循環路は、第１ポンプ５を起動源とするものであり、液体熱媒が第１ポンプ５→第２分岐器６→第２三方弁７→第２の熱媒流路１ｂ→第１三方弁３→ヒータ２→第１の熱媒流路１ａ→第１分岐器４→第１ポンプ５を循環する流通経路である。また、第２の循環路は、第２ポンプ１１を起動源とするものであり、液体熱媒が第２ポンプ１１→第４三方弁１２→第４分岐器１４→第５三方弁１５→第３分岐器９→ＰＣＵ温調ジャケット１０→第２ポンプ１１を循環する流通経路である。
【００３９】
第１の循環路に着目すると、この第１の循環路は、第１の熱媒流路１ａの一端から流入した液体熱媒が他端から流出し、当該他端の近傍に設けられた第２の熱媒流路１ｂの他端に流入して第１の熱媒流路１ａの一端の近傍に設けられた一端から流出する流通経路である。すなわち、この第１の循環路は、複数の熱媒流路毎につまり第１の熱媒流路１ａと第２の熱媒流路１ｂとに、液体熱媒が異なる向きで流通する流通経路であり、また複数の熱媒流路間でつまり第１の熱媒流路１ａと第２の熱媒流路１ｂとの間で液体熱媒が循環する流通経路である。このような第１の循環路によれば、バッテリＸを均一に加熱することができる。
【００４０】
続いて冷却モードについて、図４を参照して説明する。なお、この図４では、上述した図３と同様に液体熱媒が流通する熱媒流通管を実線で示し、液体熱媒が流通しない熱媒流通管を二点鎖線で示している。
【００４１】
この冷却モードにおいて、制御装置は、第１ポンプ５、第２ポンプ１１及びヒートポンプＨをＯＮ状態に設定すると共にヒートポンプＨを冷却装置として機能させ、またヒータ２をＯＦＦ状態に設定する。また、制御装置は、第２の熱媒流路１ｂとヒータ２と第６分岐器１８とを接続するように第１三方弁３を設定し、また第２分岐器６と第２の熱媒流路１ｂとを接続するように第２三方弁７を設定する。
【００４２】
また、制御装置は、第２分岐器６と第５分岐器１６とを接続するように第３三方弁８を設定し、第２ポンプ１１とラジエータ１３とを接続するように第４三方弁１２を設定する、さらに、制御装置は、第３分岐器９と第４分岐器１４とを接続するように第５三方弁１５を設定し、また第５分岐器１６とヒートポンプＨとを接続するように第６三方弁１７を設定する。
【００４３】
この結果、図４に矢印で示すように、上述した第１の循環路に加え、第３の循環路及び第４の循環路が形成される、第３の循環路は、第１の循環路と同様に第１ポンプ５を起動源とするものであり、液体熱媒が第１ポンプ５→第２分岐器６→第３三方弁８→第５分岐器１６→第６三方弁１７→ヒートポンプＨ→第６分岐器１８→第１三方弁３→ヒータ２→第１の熱媒流路１ａ→第１分岐器４→第１ポンプ５を循環する流通経路である。
【００４４】
また、第４の循環路は、上述した第２の循環路と同様に第２ポンプ１１を起動源とするものであり、液体熱媒が第２ポンプ１１→第４三方弁１２→ラジエータ１３→第４分岐器１４→第５三方弁１５→第３分岐器９→ＰＣＵ温調ジャケット１０→第２ポンプ１１を循環する流通経路である。
【００４５】
この冷却モードにおける第１の循環路及び第３の循環路に着目すると、第３の循環路は、ヒートポンプＨで冷却された液体熱媒が第１の循環路を介して第１の熱媒流路１ａの一端から流入して他端から流出し、当該他端の近傍に設けられた第２の熱媒流路１ｂの他端に流入して第１の熱媒流路１ａの一端の近傍に設けられた一端から流出する流通経路である。
【００４６】
すなわち、この第１の循環路及び第３の循環路は、第１の熱媒流路１ａと第２の熱媒流路１ｂとに液体熱媒が異なる向きで流通する流通経路であり、また複数の熱媒流路間でつまり第１の熱媒流路１ａと第２の熱媒流路１ｂとの間で液体熱媒が循環する流通経路である。このような第１の循環路及び第３の循環路によれば、バッテリＸを均一に冷却することができる。また、第４の循環路は、ラジエータ１３を経由した液体熱媒がＰＣＵ温調ジャケット１０に循環する流通経路であり、パワーコントロールユニットＹを効果的に冷却することができる。
【００４７】
このような本実施形態によれば、バッテリＸ（機器）を従来よりも均等に温度調節することが可能であると共にパワーコントロールユニットＹを同時に冷却することができる。
【００４８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、２つの熱媒流路つまり第１の熱媒流路１ａ及び第２の熱媒流路１ｂをバッテリ温調ジャケット１に設けたが、本発明はこれに限定されない。熱媒流路の個数は、複数であればよく、３個以上であってもよい。また、熱媒流路の形態は第１の熱媒流路１ａ及び第２の熱媒流路１ｂに限定されない。
【００４９】
（２）上記実施形態では、第１三方弁３、第１分岐器４、第１ポンプ５、第２分岐器６、第２三方弁７、第３三方弁８、第３分岐器９、第２ポンプ１１、第４三方弁１２、第４分岐器１４、第５三方弁１５、第５分岐器１６、第６三方弁１７、第６分岐器１８及び複数の熱媒流通管から冷媒供給手段を構成したが、本発明はこれに限定されない。冷媒供給手段の構成については種々の形態が考えられる。
【００５０】
（３）上記実施形態では、ヒータ２、ラジエータ１３及びヒートポンプＨを熱媒温調手段したが、本発明はこれに限定されない。冷媒供給手段の構成にも関連するが、熱媒温調手段の構成については種々の形態が考えられる。例えば、ヒートポンプＨに代えてラジエータ１３を冷却装置として用いることによりバッテリＸを冷却してもよい。
【符号の説明】
【００５１】
Ｘ  バッテリ
Ｘ１〜Ｘ３  バッテリセル
Ｙ  パワーコントロールユニット
１  バッテリ温調ジャケット
２  ヒータ
３  第１三方弁
４  第１分岐器
５  第１ポンプ
６  第２分岐器
７  第２三方弁
８  第３三方弁
９  第３分岐器
１０  ＰＣＵ温調ジャケット
１１  第２ポンプ
１２  第４三方弁
１３  ラジエータ
１４  第４分岐器
１５  第５三方弁
１６  第５分岐器
１７  第６三方弁
１８  第６分岐器
Ｈ  ヒートポンプ
【図１】
2020075569.tif 000003
【図２】
2020075569.tif 000004
【図３】
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【図４】
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