(57)【要約】【課題】暖機するための専用機器を要しないで暖機を行うことができる熱マネージメントシステムを提供する。【解決手段】熱マネージメントシステムは、パワー素子１１１によって作動が調整されるインバータ２１、昇圧コンバータ１０９およびＤＣ／ＤＣコンバータ１１０の少なくともと、パワー素子１１１の動作を制御する制御装置１２０と、を備える。制御装置１２０は、車両を駆動するために動作する車両駆動用機器および車室内の空気調和するために動作する空調用機器の少なくとも一方からの暖機要求を受けると、通常の動作状態に比べて効率を低下させる発熱増大作動でパワー素子１１１を動作させることにより発熱させ、暖機要求のある機器に対して前述の発生した熱を供給する。【選択図】図７
2010119282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング電源装置（１１１）によって調整される電力を出力する電子部品（１１０）と、前記スイッチング電源装置の動作を制御する制御装置（１２０）と、を備え、
前記制御装置は、車両を駆動するために動作する車両駆動用機器および車室内の空気調和するために動作する空調用機器の少なくとも一方に対する暖機の要求を受けると、前記スイッチング電源装置を、通常の動作状態に比べて発熱量が増加する作動である発熱増大作動で動作させ、前記暖機の要求があった前記機器に対して発生した熱を供給することを特徴とする熱マネージメントシステム。
【請求項２】
前記発熱増大作動は、電流値および電圧値が増減する過渡状態の回数または前記過渡状態の時間を前記通常の動作状態に比べて多くする作動であることを特徴とする請求項１に記載の熱マネージメントシステム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記スイッチング電源装置に、駆動周波数およびデューティ比の少なくとも一方を通常の動作状態に比べて増加させる制御信号を入力することによって、前記発熱増大作動を実施することを特徴とする請求項２に記載の熱マネージメントシステム。
【請求項４】
前記発熱増大作動は、電流値および電圧値の少なくとも一方を前記通常の動作状態に比べて大きくする作動であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱マネージメントシステム。
【請求項５】
前記電子部品は、インバータ（２１）、昇圧コンバータ（１０９）およびＤＣ／ＤＣコンバータ（１１０）の少なくとも一つであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の熱マネージメントシステム。
【請求項６】
前記制御装置は、モータ（１０２）に対して走行用の電力を供給する電池（１０１）に対する暖機の要求を受けると、前記発熱増大作動で前記スイッチング電源装置を動作させることにより発熱させ、前記電池に対して前記発生した熱を供給することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の熱マネージメントシステム。
【請求項７】
前記制御装置は、前記車両のエンジン（１１）に対する暖機の要求を受けると、前記発熱増大作動で前記スイッチング電源装置を動作させることにより発熱させ、前記エンジンに対して前記発生した熱を供給することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の熱マネージメントシステム。
【請求項８】
前記制御装置は、前記車両の走行のための動力発生源であるモータ（１０２）に対する暖機の要求を受けると、前記発熱増大作動で前記スイッチング電源装置を動作させることにより発熱させ、前記モータに対して前記発生した熱を供給することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の熱マネージメントシステム。
【請求項９】
前記制御装置は、前記車室内の空気調和するために動作する空調用冷凍サイクル（５０）に対する暖機の要求を受けると、前記発熱増大作動で前記スイッチング電源装置を動作させることにより発熱させ、前記空調用冷凍サイクルに対して前記発生した熱を供給することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の熱マネージメントシステム。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記車室内に送風される空気を加熱するヒータコア（１３）に対する暖機の要求を受けると、前記発熱増大作動で前記スイッチング電源装置を動作させることにより発熱させ、前記ヒータコアに対して前記発生した熱を供給することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の熱マネージメントシステム。
【請求項１１】
前記暖機要求がある前記機器と前記電子部品の両方は、流体が循環する同一の回路の途中に前記流体と熱交換するように設けられており、
前記発熱増大作動によって発生した熱は前記流体を熱伝達媒体として前記機器に供給されることを特徴とする請求項６から請求項１０のいずれか一項に記載の熱マネージメントシステム。
【請求項１２】
前記暖機要求がある前記機器および前記電子部品のそれぞれは、流体が循環する別々の回路の途中に前記流体と熱交換するように設けられており、
前記制御装置は、前記電子部品が設けられる回路を前記暖機要求のあった前記機器が設けられる回路に接続させる制御を実施し、前記発熱増大作動によって発生した熱を、前記流体を熱伝達媒体として前記機器に供給することを特徴とする請求項６から請求項１０のいずれか一項に記載の熱マネージメントシステム。
【請求項１３】
前記制御装置は、前記電池に対する暖機の要求を受けると、前記車室内に送風される空気を加熱するヒータコアと前記電子部品とを、流体を介して連通するように流路を接続させる制御を実施し、前記発熱増大作動によって発生した熱を、前記ヒータコアによって加熱された空気を熱伝達媒体として前記電池に供給することを特徴とする請求項６に記載の熱マネージメントシステム。
【請求項１４】
複数個の電池モジュール（１０５）を通電可能に接続して一体にしてなる電池スタック（１０１）に対して、所定の条件が成立するときに暖機する熱マネージメントシステムであって、
前記電池モジュールの充放電または温度調節に用いられ、スイッチング電源装置（１１１）によって調整される電力を出力する電子部品（１１０）と、前記スイッチング電源装置の動作を制御する制御装置（１２０）と、を備え、
前記制御装置は、前記電池モジュールが低温状態であることを検出したときに、前記スイッチング電源装置を、電流値および電圧値が増減する過渡状態の回数または前記過渡状態の時間を通常の動作状態に比べて多くする非効率作動で動作させることにより発熱させて、前記電池モジュールを暖機することを特徴とする熱マネージメントシステム。
【請求項１５】
前記スイッチング電源装置はパワー素子（１１１）で構成されており、
前記制御装置は、前記パワー素子に入力される駆動周波数およびデューティ比の少なくとも一方を増加させることによって、前記非効率作動を実施することを特徴とする請求項１４に記載の熱マネージメントシステム。
【請求項１６】
前記制御装置は、前記パワー素子に入力される前記駆動周波数および前記デューティ比の少なくとも一方の増加量を、前記電池モジュールの低温状態の度合いに応じて変化させることを特徴とする請求項１５に記載の熱マネージメントシステム。
【請求項１７】
前記制御装置は、前記電池モジュールが低温状態であることを、前記電池モジュールの温度、電圧値、電流値または内部抵抗値を含む電池情報と、周囲温度を含む前記電池モジュールの環境情報と、電池暖機装置を構成する各制御機器の温度または作動状態を含むシステム情報とを含む各種情報のうち、少なくとも一つを用いて検出することを特徴とする請求項１４から請求項１６のいずれか一項に記載の熱マネージメントシステム。
【請求項１８】
前記電子部品は、高圧負荷に電力授受可能に接続される前記電池スタックを含む高圧電源系と低圧負荷に電力を供給する低圧電池を含む低圧電源系との間に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータ（１１０）であることを特徴とする請求項１４から請求項１７のいずれか一項に記載の熱マネージメントシステム。
【請求項１９】
前記電池スタックは直方体状であり、
さらに、前記電池スタックに対して送風する送風部材であって、前記電池スタックの一側面（１５０）に略平行な方向に空気を吸い込む吸込口（１３６，３７）が形成され、この吸込口から吹出口に向けて末広がりとなる流路（１３５）を内部に形成するケーシング（１３３）を有し、前記電池スタックの一側面（１５０）に隣接する送風部材（１３０）を備え、
前記電子部品（１１０）は、前記ケーシングの側方であって、前記電池スタックの一側面（１５０）の長手方向端部（１５０ａ，１５０ｂ）よりも内側を占める空間に配置されていることを特徴とする請求項１４から請求項１８のいずれか一項に記載の熱マネージメントシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両において発生させた熱を暖機のために活用する熱マネージメントシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両における暖機システムとして、例えば特許文献１に記載のシステムが知られている。この従来のシステムはいずれも、車両用の燃料電池の始動冷機時における発電効率を向上するために、ヒータに通電して燃料電池を暖機する。
【０００３】
特許文献１に係る従来技術では、燃料電池の内部を流通する冷却水が循環する循環回路を備え、燃料電池の温度が２０℃よりも低いときに燃料電池を断続運転して発電し、発電した電力により電気ヒータを発熱させて冷却水を加熱し、燃料電池を昇温させる。
【０００４】
そして、燃料電池自動車および電気自動車においては、車室内を暖房する熱源を確保するために、上記の従来技術のように専用の電気ヒータを作動させたりする手段を講じている。また、ハイブリッド自動車においては、車室内を暖房する熱源を確保するために、例えばエンジンを作動させている。
【０００５】
このため、燃費の悪化、コストの増加を引き起こしている。特に、低温時においては、走行用電池の性能が低下するため、必要とする出力および電力の回生が望めず、さらに燃費が悪化することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２６５７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする問題点は、暖機のための熱が専用機器でしか供給できない点にあり、これによってコスト増加につながり、また車内の出力および電力の回生がなされないことにある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、暖機するための専用機器を要しないで暖機を行うことができる熱マネージメントシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲および下記各手段に記載の括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す。
【００１０】
請求項１に記載の発明は、車両における熱マネージメントシステムに係る発明であって、スイッチング電源装置（１１１）によって調整される電力を出力する電子部品（１１０）と、スイッチング電源装置の動作を制御する制御装置（１２０）と、を備え、
制御装置は、車両を駆動するために動作する車両駆動用機器および車室内の空気調和するために動作する空調用機器の少なくとも一方に対する暖機の要求を受けると、スイッチング電源装置を通常の動作状態に比べて発熱量が増加する作動である発熱増大作動で動作させ、前記暖機の要求があった機器に対して発生した熱を供給することを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、スイッチング電源装置を、発熱増大作動で動作させることにより、電子部品は通常の作動時よりも一層発熱するようになる。このように意図的な発熱増大作動により発生させた熱を、暖機を必要としている当該車両駆動用機器、当該空調用機器に与えることにより、車両の走行等に使用される既設の電子部品を加熱装置として有効活用できる。したがって、暖機専用の機器を必要としないで暖機を実施し、車両内で熱利用のサイクルが形成できる熱マネージメントシステムが得られ、コスト面および低燃費面の向上が図れる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明における発熱増大作動は、電流値および電圧値が増減する過渡状態の回数または当該過渡状態の時間を通常の動作状態に比べて多くする作動であることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、スイッチング電源装置を、電流値および電圧値が増減する過渡状態の回数または前記過渡状態の時間を通常の動作状態に比べて多くなるように作動させることにより、電子部品はスイッチング損失、導通損失等が通常状態よりも増大して発熱するようになる。したがって、既設の電子部品をこのような動作状態に意図的に制御することによって発熱を促して活用し、車両内で暖機のための熱利用サイクルが形成できる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、制御装置は、スイッチング電源装置に、駆動周波数およびデューティ比の少なくとも一方を通常の動作状態に比べて増加させる制御信号を入力することによって、発熱増大作動を実施することを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、スイッチング電源装置に、駆動周波数およびデューティ比の少なくとも一方を通常の動作状態に比べて増加させる制御信号を入力することにより、電子部品はスイッチング損失、導通損失等が通常状態よりも増大し、発熱するようになる。したがって、既設のスイッチング電源装置への入力信号をこのように意図的に制御することによって発熱を促して活用し、車両内で暖機のための熱利用サイクルが形成できる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、発熱増大作動は、電流値および電圧値の少なくとも一方を通常の動作状態に比べて大きくする作動であることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、スイッチング電源装置を、電流値および電圧値の少なくとも一方を通常の動作状態に比べて大きくなるように作動させることにより、電子部品はスイッチング損失、導通損失等が通常状態よりも増大して発熱するようになる。したがって、既設の電子部品をこのような動作状態に意図的に制御することによって発熱を促して活用し、車両内で暖機のための熱利用サイクルが形成できる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発明において、電子部品は、インバータ（２１）、昇圧コンバータ（１０９）およびＤＣ／ＤＣコンバータ（１１０）の少なくとも一つであることを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、発熱増大作動により発熱させる電子部品として、例えば、既設のインバータ、昇圧コンバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータを有効活用する。これにより、暖機専用の新たなシステムを要することなく、車両駆動用機器や空調用機器に対して確実に熱を供給でき、コスト面にも優れた熱マネージメントシステムが得られる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発明において、車両駆動用機器は車両走行のための動力発生源であるモータ（１０２）に対して走行用の電力を供給する電池（１０１）であり、制御装置は、電池（１０１）に対する暖機の要求を受けると、上記発熱増大作動でスイッチング電源装置を動作させることにより発熱させ、電池に対して発生した熱を供給することを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、スイッチング電源装置の発熱増大作動による発熱を電池に供給するシステムを構築することにより、電池に対して適切な温度状態を提供できるため、電池の放電時および充電時の機能低下および電池の損傷を抑制することができる。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の発明において、車両駆動用機器は車両のエンジン（１１）であり、制御装置は、エンジン（１１）に対する暖機の要求を受けると、上記発熱増大作動でスイッチング電源装置を動作させることにより発熱させ、エンジンに対して発生した熱を供給することを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、スイッチング電源装置の発熱増大作動による発熱をエンジンに供給するシステムを構築することにより、エンジンに対して低温時のフリクションを低減し、燃費低減が図れる。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の発明において、車両駆動用機器は車両走行のための動力発生源であるモータ（１０２）であり、制御装置は、モータ（１０２）に対する暖機の要求を受けると、上記発熱増大作動でスイッチング電源装置を動作させることにより発熱させ、モータに対して発生した熱を供給することを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、スイッチング電源装置の発熱増大作動による発熱を車両走行用のモータに供給するシステムを構築することにより、モータ性能の確保のための熱源供給を実施できる。これにより、動力性能、低燃費および走行性の向上が図れる。
【００２６】
請求項９に記載の発明は、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の発明において、空調用機器は車室内の空気調和するために動作する空調用冷凍サイクル（５０）であり、制御装置は、空調用冷凍サイクル（５０）に対する暖機の要求を受けると、上記発熱増大作動でスイッチング電源装置を動作させることにより発熱させ、空調用冷凍サイクルに対して発生した熱を供給することを特徴とする。
【００２７】
この発明によれば、スイッチング電源装置の発熱増大作動による発熱を空調用冷凍サイクルに供給するシステムを構築することにより、空調用冷凍サイクルの冷媒に対して冷凍サイクル性能を向上させる熱源供給を実施できる。これにより、空調性能、低燃費および空調環境の快適性の向上が図れる。
【００２８】
請求項１０に記載の発明は、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の発明において、空調用機器は車室内に送風される空気を加熱するヒータコア（１３）であり、制御装置は、ヒータコア（１３）に対する暖機の要求を受けると、上記発熱増大作動でスイッチング電源装置を動作させることにより発熱させ、ヒータコアに対して発生した熱を供給することを特徴とする。
【００２９】
この発明によれば、スイッチング電源装置の発熱増大作動による発熱をヒータコアに供給するシステムを構築することにより、ヒータコアに対して暖房時の熱源の補充を実施できる。これにより、空調性能、低燃費および空調環境の快適性の向上が図れる。
【００３０】
請求項１１に記載の発明は、請求項６から請求項１０のいずれか一項に記載の発明において、暖機要求がある機器と電子部品の両方は、流体が循環する同一の回路の途中に流体と熱交換するように設けられており、
上記発熱増大作動によって発生した熱は、当該流体を熱伝達媒体として暖機要求がある機器に供給されることを特徴とする。
【００３１】
この発明によれば、同一の回路中に暖機要求の機器と電子部品とを配することにより、流体を介した熱供給の経路が構築される。これにより、一系統の回路によって暖機を実現できる熱マネージメントが得られる。
【００３２】
請求項１２に記載の発明は、請求項６から請求項１０のいずれか一項に記載の発明において、暖機要求がある機器および電子部品のそれぞれは、流体が循環する別々の回路の途中に当該流体と熱交換するように設けられており、
制御装置は、電子部品が設けられる回路を暖機要求のあった機器が設けられる回路に接続させる制御を実施し、発熱増大作動によって発生した熱を、当該流体を熱伝達媒体として暖機要求がある機器に供給することを特徴とする。
【００３３】
この発明によれば、別々の回路に配された暖機要求の機器と電子部品を、暖機要求時に流体を介して接続し、流体を介した熱の輸送によって当該機器に対する熱源の供給経路を構築する。これにより、複数の系統の回路を組み合わせた暖機を実現でき、拡張性に富んだ熱マネージメントが得られる。
【００３４】
請求項１３に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、制御装置は、電池に対する暖機の要求を受けると、車室内に送風される空気を加熱するヒータコアと電子部品とを、流体を介して連通するように流路を接続させる制御を実施し、上記発熱増大作動によって発生した熱を、ヒータコアによって加熱された空気を熱伝達媒体として電池に供給することを特徴とする。
【００３５】
この発明によれば、流体を介した熱の輸送と、空気を介した熱の輸送とによって電池に対する熱源の供給経路が構築される。これにより、電池に対する熱源供給量を増大させることができ、電池の放電時および充電時の機能低下および電池の損傷の抑制が一層期待できる。
【００３６】
請求項１４に記載の発明は、複数個の電池モジュール（１０５）を通電可能に接続して一体にしてなる電池スタック（１０１）に対して、所定の条件が成立するときに放熱して暖機する熱マネージメントシステムに係る発明であって、
電池モジュールの充放電または温度調節に用いられ、スイッチング電源装置（１１１）によって調整される電力を出力する電子部品（１１０）と、スイッチング電源装置の動作を制御する制御装置（１２０）と、を備え、
制御装置は、電池モジュールが低温状態であることを検出したときに、スイッチング電源装置を、電流値および電圧値が増減する過渡状態の回数または過渡状態の時間を通常の動作状態に比べて多くする非効率作動に動作させることにより発熱させて、電池モジュールを暖機することを特徴とする。
【００３７】
この発明によれば、スイッチング電源装置を、電流値および電圧値が増減する過渡状態の回数または前記過渡状態の時間を通常の動作状態に比べて多くなるように作動させることにより、電子部品はスイッチング損失、導通損失等が通常状態よりも増大して発熱するようになる。このように電池モジュールが低温状態のときに敢えて通常の作動とは異なる非効率な作動を実施することで、既設の電子部品からの放熱が促進される。したがって、電池の充放電および温度調節に用いられる既設の機器を有効活用するため、暖機用の機器を追加することなく、電池の暖機を実施することができる。
【００３８】
請求項１５に記載の発明によれば、請求項１４に記載の発明において、スイッチング電源装置はパワー素子（１１１）で構成されており、制御装置は、パワー素子に入力される駆動周波数およびデューティ比の少なくとも一方を増加させることによって、非効率作動を実施することを特徴とする。
【００３９】
この発明によれば、パワー素子に入力される駆動周波数およびデューティ比の少なくとも一方を増加させて非効率作動を実施することにより、パワー素子のオン・オフ回数が多くなるため、当該過渡状態の回数が増加して通常時の作動よりも発熱回数が増加する。これにより、放熱量が確保されて既設の電子部品からの放熱が促進することができる。
【００４０】
請求項１６に記載の発明によれば、請求項１５に記載の発明において、制御装置は、パワー素子に入力される駆動周波数およびデューティ比の少なくとも一方の増加量を、電池モジュールの低温状態の度合いに応じて変化させることを特徴とする。
【００４１】
この発明によれば、パワー素子に入力される当該駆動周波数および当該デューティ比の少なくとも一方の増加量を電池モジュールの低温レベルに応じて変化させることにより、低温状態を適温状態に迅速にもっていけるようになる。これにより暖機運転が促進され、電池の制御性が向上する。
【００４２】
請求項１７に記載の発明は、請求項１４から請求項１６のいずれか一項に記載の発明において、制御装置は、電池モジュールが低温状態であることを、電池モジュールの温度、電圧値、電流値または内部抵抗値を含む電池情報と、周囲温度を含む前記電池モジュールの環境情報と、電池暖機装置を構成する各制御機器の温度または作動状態を含むシステム情報とを含む各種情報のうち、少なくとも一つを用いて検出することを特徴とする。
【００４３】
この発明によれば、電池モジュールが低温状態であることを検出するために、上記各種情報のうちいずれかを用いる場合には多面的な検出方法を実施することができ、上記各種情報のうち複数の情報を用いる場合にはより確実な検出結果を得ることができる。
【００４４】
請求項１８に記載の発明は、請求項１４から請求項１７のいずれか一項に記載の発明において、電子部品は、高圧負荷に電力授受可能に接続される電池スタックを含む高圧電源系と低圧負荷に電力を供給する低圧電池を含む低圧電源系との間に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータ（１１０）であることを特徴とする。この発明によれば、既設の機器であるＤＣ／ＤＣコンバータを有効活用するため、暖機用の機器を追加することなく、電池の暖機を実施することができる。
【００４５】
請求項１９に記載の発明は、請求項１４から請求項１８のいずれか一項に記載の発明において、さらに、直方体状である電池スタックに対して送風する送風部材であって、電池スタックの一側面（１５０）に略平行な方向に空気を吸い込む吸込口（１３６，１３７）が形成され、この吸込口から吹出口に向けて末広がりとなる流路（１３５）を内部に形成するケーシング（１３３）を有し、電池スタックの一側面（１５０）に隣接する送風部材（１３０）を備え、
電子部品（１１０）は、ケーシングの側方であって、電池スタックの一側面（１５０）の長手方向端部（１５０ａ，１５０ｂ）よりも内側を占める空間に配置されていることを特徴とする。
【００４６】
この発明によれば、ケーシングが末広がりの流路を有することにより、送風部材の体格は吹出口から吸込口にかけて幅が狭くなるため、送風部材の吸込口の側方に形成可能な空間を広く設定することができる。これにより、電池スタックの一側面に隣接する送風部材が占有する空間の大きさが低減され、電池スタックの一側面側の空きスペース（いわゆるデッドスペース）を大きく確保することができる。そして、ケーシングの側方で、電池スタックの一側面の長手方向端部よりも内側を占める空間に当該電子部品を配置することにより、電子部品が電池スタックと送風部材で形成される略直方体空間から突出することがないように設けられ、装置全体をコンパクトにまとめることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】第１実施形態に係る熱マネージメントシステムを模式的に示す構成図である。
【図２】第１実施形態の熱マネージメントシステムの制御に関する構成を示すブロック図である。
【図３】通常の動作状態におけるパワー素子（スイッチング電源装置）の作動を説明する図であり、（ａ）は入力される制御信号を示し、（ｂ）は電流および電圧の波形を示している。
【図４】暖機時におけるパワー素子（スイッチング電源装置）の作動を説明する図であり、（ａ）は入力される制御信号の第１例を示し、（ｂ）は電流および電圧の波形を示している。
【図５】暖機時においてパワー素子（スイッチング電源装置）に入力される制御信号の第２例を示している。
【図６】暖機時においてパワー素子（スイッチング電源装置）に入力される制御信号の第３例を示している。
【図７】第１実施形態の熱マネージメントシステムにおける暖機要求時の制御の流れを示すフローチャートである。
【図８】第２実施形態に係る熱マネージメントシステムを模式的に示す構成図である。
【図９】第３実施形態に係る熱マネージメントシステムを模式的に示す構成図である。
【図１０】第４実施形態に係る熱マネージメントシステムを模式的に示す構成図である。
【図１１】第５実施形態に係る熱マネージメントシステムを模式的に示す構成図である。
【図１２】第６実施形態に係る熱マネージメントシステムを模式的に示す構成図である。
【図１３】第７実施形態に係る熱マネージメントシステムを模式的に示す構成図である。
【図１４】第８実施形態の電池暖機装置を説明するためのブロック図である。
【図１５】第８実施形態に係る電池スタック１０１、送風部材１３０および電子部品の全体的構成を説明するための斜視図である。
【図１６】第８実施形態の電池暖機装置における暖機時の熱の移動を説明するための概略図である。
【図１７】第８実施形態の電池暖機装置において電池の温度制御を行うときの流れを示すフローチャートである。
【図１８】電池の暖機時に、パワー素子（スイッチング電源装置）に入力される駆動周波数と電池の温度との関係を示したマップ（相関図）である。
【図１９】電池の暖機時に、パワー素子（スイッチング電源装置）に入力されるデューティ比と電池の温度との関係を示したマップ（相関図）である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００４９】
（第１実施形態）
本発明の一実施形態である第１実施形態に係る熱マネージメントシステムについて図１〜図７を用いて説明する。本実施形態の熱マネージメントシステムは、内燃機関と電池に充電された電力によって駆動されるモータとを組み合わせて走行駆動源とするハイブリッド自動車、電池に充電された電力によって駆動されるモータを走行駆動源として推進する電気自動車、燃料電池と二次電池のハイブリッドシステムである燃料電池自動車等に用いられる。熱マネージメントシステムでは、所定条件が成立する暖機要求時に電子部品を発熱増大作動（通常の動作状態に比べて効率を低下させる作動）させることによって発生させた熱を空気を介して移動させ、暖機の要求があった機器に対して提供する。スイッチング電源装置を通常の動作状態に比べて発熱量が増加する作動である発熱増大作動で動作させ、
図１は、本実施形態の熱マネージメントシステムを模式的に示す構成図である。図２は、熱マネージメントシステムの制御に関する構成を示すブロック図である。
【００５０】
図１に示すように、熱マネージメントシステムは、エンジン１１を流れる通路を含む第１冷却水回路１０と、インバータ２１やＤＣ／ＤＣコンバータ１１０を流れる通路を含む第２冷却水回路２０とを含み、これらの回路に関係する各機器の作動を制御して、車両で発生する熱の移動を制御する。インバータ２１はＤＣ／ＤＣコンバータ１１０と一体となった状態で配置されている。
【００５１】
第１冷却水回路１０は、内燃系のエンジン１１によって駆動される自動車に搭載される冷却システムの一例であり、エンジン１１を冷却する冷却水（例えば、エチレングリコールを含有する冷却水）が流通する回路である。第１冷却水回路１０は、冷却水が流れる冷却水通路と空気が通過する空気通路とを有するラジエータ１５と、エンジン１１に接続されるヒータコア１３と、を備えている。
【００５２】
エンジン１１は、水冷式の内燃機関であり、ポンプ１２によってエンジン１１内部のウォータジャケットへ送られる冷却水によって冷却される。第１冷却水回路１０は、エンジン１１のウォータジャケットを流れる高温の冷却水が循環する回路である。第１冷却水回路１０の冷却水通路は、ラジエータ１５とエンジン１１を接続し、エンジン１１内部のウォータジャケットに接続されるラジエータ側通路と、ヒータコア１３とエンジン１１を接続するヒータ側通路と、を備えている。ラジエータ１５は、高温の冷却水を冷却する熱交換器であり、ポンプ１２によってラジエータ側通路を流れる冷却水を外気との熱交換により冷却する。
【００５３】
ラジエータ側通路には、エンジン１１を流出した冷却水がラジエータ１５を迂回してエンジン１１に戻ってくるバイパス通路１７が接続されている。バイパス通路１７とラジエータ側通路の接続部には、サーモスタット１６が設けられ、サーモスタット１６によってラジエータ１５を流通する冷却水量とバイパス通路１７を流通する冷却水量との流量比率が０％〜１００％の範囲で調節されるようになっている。特に、暖機運転を実施するときには、ラジエータ１５での放熱を抑えるため、バイパス通路１７側の冷却水量を増加して暖機が促進されることになる。つまり、ラジエータ１５による冷却水の過冷却が防止されることになる。例えば、ラジエータ側通路を構成する配管は、他の通路を構成する配管よりもその管内径が大きくなっており、多量の冷却水が流れることになる。また、サーモスタット１６は、流量調整バルブ、切替弁等で構成してもよい。
【００５４】
さらにラジエータ側通路には、エンジン１１を流出した冷却水がラジエータ１５に流入しないで第２冷却水回路２０に流入するように、第２冷却水回路２０に接続されるバイパス通路１８が分岐している。バイパス通路１８とラジエータ側通路の接続部には、通路面積を調節する通路調節装置１４が設けられる。通路調節装置１４はラジエータ１５へ流れる冷却水量とバイパス通路１８を通って第２冷却水回路２０に流入する冷却水量との流量比率を０％〜１００％の範囲で調節するようになっている。換言すれば、通路調節装置１４は、冷却水が流下する通路をラジエータ１５側または第２冷却水回路２０側に切り替えることもできる。通路調節装置１４は、流量調整バルブ、流路切り替えバルブ等で構成されている。
【００５５】
ラジエータ側通路とつながっているヒータ側通路には、ポンプ１２によって冷却水が循環される。ヒータコア１３は、第１冷却水回路１０の冷却水が流通する冷却水通路と空気通路とを備えている。ヒータコア１３は、車室内４０（エンジンルームを除く）に配置される車両用空調装置の空調ユニットケース（図示せず）の内部であって、蒸発器５４よりも空気流れの下流に配され、送風機５５によって送風される空調空気を冷却水との熱交換により加熱する。
【００５６】
第２冷却水回路２０は、回路中にインバータ２１、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０および走行用のモータ１０２が配置され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０およびインバータ２１から発生する熱と冷却水との間で熱交換が行われるようにインバータ２１を通る通路と、モータ１０２から発生する熱と冷却水との間で熱交換が行われるようにモータ１０２を通る通路と、を含んで構成される。第２冷却水回路２０は、インバータ２１やモータ１０２の温度調節を行う冷却水（例えば、エチレングリコールを含有する冷却水）が流通する回路である。第２冷却水回路２０は、インバータ２１から流出した冷却水をモータ１０２に流入させるための冷却水通路２８と、冷却水と熱交換する空気が通過する空気通路とを有するラジエータ２４と、を備えている。
【００５７】
ラジエータ２４は、冷却水を空気との熱交換を行う熱交換器であり、ポンプ２２によってインバータ２１やモータ１０２から流れてきた冷却水を外気との熱交換により冷却する。ラジエータ２４とモータ１０２との間の通路には、モータ１０２を流出した冷却水がラジエータ２４を迂回してインバータ２１に流入するバイパス通路２６が接続されている。第２冷却水回路２０に設けられたサーモスタット２３によってラジエータ２４を流通する冷却水量とバイパス通路２６を流通する冷却水量との流量比率が０％〜１００％の範囲で調節されるようになっている。特に、暖機運転を実施するときには、ラジエータ２４での放熱を抑えるため、バイパス通路２６側の冷却水量を増加して暖機が促進されることになる。また、サーモスタット２３は、流量調整バルブ、切替弁等で構成してもよい。
【００５８】
さらに第２冷却水回路２０には、インバータ２１を流出した冷却水がモータ１０２に流入しないで第１冷却水回路１０のエンジン１１に流入するように、第１冷却水回路１０に接続されるバイパス通路２７と、インバータ２１を流出した冷却水がモータ１０２に流入しないで第１冷却水回路１０のヒータコア１３に流入するように、第１冷却水回路１０に接続されるバイパス通路２９と、が分岐している。第２冷却水回路２０には通路調節装置２５が設けられている。通路調節装置２５は、モータ１０２へ流れる冷却水量と、ヒータコア１３に流入する冷却水量と、エンジン１１に流入する冷却水量と、の流量比率が０％〜１００％の範囲で調節するようになっている。換言すれば、通路調節装置２５は、冷却水が流下する通路をモータ１０２側、ヒータコア１３側、エンジン１１側のいずれかに切り替えることもできる。通路調節装置２５は、流量調整バルブ、流路切り替えバルブ等で構成されている。
【００５９】
走行駆動源であるモータ１０２に対して電力を供給する電池スタック１０１は、例えば、ヒータコア１３等が配置される車室内４０（エンジンルームを除く）に配置されている。電池スタック１０１は、例えばニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池、有機ラジカル電池等で構成される。電池スタック１０１は、複数個の電池モジュールの集合体で構成されている。複数個の電池モジュールは電子部品によってその充電および放電または温度調節が制御されるようになっている。
【００６０】
電池スタック１０１は、電池スタック１０１に対して強制的に送風を供給する送風部材１３０と合わせて一体化した組み電池または電池パックとして自動車に搭載されている。電池スタック１０１は、例えば、筐体内に収納された状態で自動車の座席下、後部座席とトランクルームとの間の空間、運転席と助手席の間の空間などに配置してもよい。送風部材１３０は、ヒータコア１３によって加熱された空気を引き込んで電池スタック１０１に送風することできる。つまり、電池スタック１０１には、冷却水の熱を吸熱した温風が送風され、送風部材１３０は電池スタック１０１を暖機する温風を提供することができる。
【００６１】
次に、熱マネージメントシステムの制御に関する構成について図２を参照して説明する。制御装置（ＥＣＵ）１２０は、第１冷却水回路１０、第２冷却水回路２０等の構成部品の作動を制御して、暖機要求があった場合の熱移動の制御を司る電子制御ユニットである。制御装置１２０は、例えば、車室内の空調を制御する電子制御ユニットや、エンジン１１の冷却を制御する電子制御ユニット等に当該制御を担当させる構成としてもよい。
【００６２】
制御装置１２０は、マイクロコンピュータと、エンジン１１の起動信号、各種センサ等からの信号が入力される入力回路と、各種アクチュエータ（ポンプ１２，２２、通路調節装置１４，２５）、パワーコントロールユニット（インバータ２１、昇圧コンバータ１０９およびＤＣ／ＤＣコンバータ１１０を含む。以下ＰＣＵともいう）に出力信号を送る出力回路と、を備えている。マイクロコンピュータは、ＲＯＭ（読み込み専用記憶装置）、ＲＡＭ（読み込み書き込み可能記憶装置）等のメモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）等から構成されており、各種演算に使用される各種プログラムを有している。制御装置１２０は、各種プログラムにより演算された結果に基づいて、上記の各種アクチュエータ、インバータ２１、昇圧コンバータ１０９、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０、電池スタック１０１、送風部材１３０等の各作動を制御する。制御装置１２０には、イグニッションスイッチがオンして補機バッテリの電力が供給されることにより電源が入るようになっている。また、制御装置１２０は、通信コネクタに接続される通信線を介して車両の各種制御装置（例えば車両ＥＣＵ）と通信可能に構成されている。
【００６３】
暖機要求時の発熱増大作動によって発熱する電子部品は、本実施形態ではＤＣ／ＤＣコンバータ１１０、モータ１０２を制御するインバータ２１および昇圧コンバータ１０９であり（図２参照）、他には、例えば送風部材１３０を駆動するモータ、各種の電子式制御装置（ＥＣＵ）等でもよい。当該電子部品は、例えばスイッチング電源装置であるパワー素子によって調整される電力で作動される部品である。制御装置１２０はパワー素子の作動を制御することによって、当該電子部品の作動を制御し、例えば、インバータ２１の電力供給、昇圧コンバータ１０９の電圧供給、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０の電力授受（電力変換）等を制御する。
【００６４】
電池スタック１０１の電池監視ユニットには、電池状態（例えば電圧、温度等）を監視する各種センサからの検出結果が入力される。電池監視ユニットは、電池スタック１０１の温度情報、電流情報、電圧情報、内部抵抗情報、周囲温度情報等が入力される高圧電池信号検出部と、補機類１０４の一例である補機バッテリ（低圧電池）の温度情報、電流情報、電圧情報、内部抵抗情報、周囲温度情報等が入力される低圧電池信号検出部と、昇圧コンバータ（昇圧部）を含むインバータと、を含んで構成されている。電池監視ユニットは、内部にＤＣ／ＤＣコンバータを備える構成でもよいし、外部に配されたＤＣ／ＤＣコンバータと通信可能である構成でもよい。
【００６５】
インバータ２１は、モータ１０２に電力を供給する電子部品であり、この電力をパワー素子１１１（スイッチング電源装置の一例）によって調整するように構成されている。昇圧コンバータ１０９は、インバータ２１に昇圧した電圧を供給する（例えば３００Ｖを６００Ｖに昇圧する）電子部品であり、この電圧はパワー素子（スイッチング電源装置の一例）によって調整される。
【００６６】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０は、電池モジュールの充放電を制御するために用いられる場合には、ハイブリッド自動車等の発電用および走行用のモータ１０２等の高圧負荷に電力授受可能に接続された電池スタック１０１を含む高圧電源系と、低圧負荷に電力を供給する補機バッテリ（補機類１０４）を含む低圧電源系と、の間に設けられる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０は、モータ１０２等の高負荷に対する電力変換や低負荷に供給する電力変換を、パワー素子（スイッチング電源装置の一例）によって調整するように構成されている。
【００６７】
パワー素子は、例えば、トランジスタとダイオードからなり、電力を変換、調整するために電気回路の一部をオン・オフできるスイッチング素子である。制御装置１２０は、例えば、パワー素子に入力される駆動周波数およびデューティ比（入力電圧のオン・オフ時間の割合）の少なくとも一方を変更することで、出力電圧のレベルを変化させることができる。高圧電池の主機バッテリ（例えば定格約３００Ｖ）である電池スタック１０１から耐圧電池の補機バッテリ（定格１２Ｖ）に電力を出力する場合、制御装置１２０は通常、効率が９０％程度になるようにパワー素子の作動を制御する。
【００６８】
例えば、制御装置１２０がパワー素子に入力される駆動周波数およびデューティ比の少なくとも一方を通常の作動時よりも増加させて、効率が２０％程度である非効率作動になるようにパワー素子の作動を制御する。この制御により、パワー素子が発熱し、電子部品の一例であるインバータ２１やＤＣ／ＤＣコンバータ１１０側から放熱が起こり、電池スタック１０１を暖機することになる。
【００６９】
次に、通常の動作状態に比べて電子部品の発熱量が増加する発熱増大作動の一例について図３および図４にしたがって説明する。図３は、通常の動作状態におけるパワー素子１１１の作動を説明する図であり、図３（ａ）は入力される制御信号を示し、図３（ｂ）は電流および電圧の波形を示している。図４は、暖機時におけるパワー素子１１１の発熱増大作動の一例を説明する図であり、図４（ａ）は入力される制御信号を示し、図４（ｂ）は電流および電圧の波形を示している。
【００７０】
パワー素子１１１には、通常の動作状態、つまり、効率を重視した動作を行うときには、制御装置１２０によって図３（ａ）に示すパルス波形の制御信号が入力され、この場合の電圧値、電流値は図３（ｂ）に示すような波形を示す。通常の作動時、パワー素子１１１のスイッチングのオン・オフが切り替わると、電圧値Ｖｄと電流値Ｉｄとが増減する過渡状態において発熱が起こる。このため、パワー素子１１１の制御入力信号は、パワー素子１１１のオン・オフ切り替え時間が全体の時間に対して短くなるように、周波数を低くして発熱回数を減らし、平均の発熱量を抑制するようになっている。
【００７１】
一方、例えば電池等が効率的な作動ができない低温状態であるとき、要するに、車両を駆動するために動作する車両駆動用機器および車室内の空気調和するために動作する空調用機器の少なくとも一方に対する暖機の要求があるときは、発熱増大作動が行われる。発熱増大作動では、制御装置１２０によって図４（ａ）に示すパルス波形の制御信号が入力され、この場合の電圧値、電流値は図４（ｂ）に示すような波形を示す。この場合には、パワー素子１１１の制御入力信号は、駆動周波数が前述の通常作動時よりも増加する信号となる。この発熱増大作動時の制御入力信号が入力されると、パワー素子１１１のオン・オフ切り替え時間が一定であるが１周期の時間が短いため、単位時間当たりの発熱時間割合が大きくなり、さらに全体の時間に対して発熱の回数および発熱の時間が増加する。このため、発熱増大作動時は、通常作動時に比べて発熱量が増加することによる外部への放熱が暖機要求のある機器（例えば、周囲の電池スタック１０１）に伝わり、暖機が行われる。このように、ここでいう発熱増大作動の一例は、電流値および電圧値が増減する過渡状態の回数または過渡状態の時間が通常の動作状態に比べて多い作動であり、通常の動作状態に比べて電子部品の効率を低下させる非効率作動でもある。
【００７２】
また、図５に示すように、制御装置１２０は、暖機の要求があるときに、上記のようにパワー素子１１１に入力する駆動周波数を増加させる代わりに、デューティ比を増加させるようにしてもよい。また、当該駆動周波数の増加とデューティ比の増加とを組み合わせて、前述の発熱増大作動の一例である非効率作動を実施するようにしてもよい。
【００７３】
また、非効率作動の他の例として、制御装置１２０は、暖機の要求があるときに、パワー素子１１１に、図６に示すように、矩形状の波形ではなく台形状の波形を呈する信号を入力するようにしてもよい。このような波形は、スイッチングの立ち上げ時間や降下時間を長くする波形である。このような波形を呈する信号を入力することにより、電圧や電流が増減する過渡状態の時間が通常の動作状態に比べて多くなるため、発熱する時間が長くなり、電子部品の発熱が促進される。
【００７４】
また、発熱増大作動の他の例として、制御装置１２０は、スイッチング電源装置により出力される電流値および電圧値の少なくとも一方を通常の動作状態に比べて大きくなるように制御してもよい。この発熱増大作動は、通常作動時よりもスイッチング電源装置への負荷を高める作動であり、前述の図３（ｂ）、図４（ｂ）で示された出力電流値または出力電圧値を上回る出力が得られるようにする制御である。この制御により、前述の非効率作動時と同様に電子部品の発熱量を増加させることができる。制御装置１２０は、さらにこの発熱増大作動と、前述の非効率作動とを組み合わせるように制御することにより、電子部品の発熱量をさらに増加することができ、暖気能力の向上が図れる。
【００７５】
次に、熱マネージメントシステムが実行する暖機要求時の作動について図７を参照して説明する。図７は、熱マネージメントシステムにおける暖機要求時の制御の流れを示すフローチャートである。図７に示す制御は、制御装置１２０によって実行される。
【００７６】
まず、制御装置１２０に電源が投入されると、制御装置１２０は、車両駆動用機器および空調用機器の少なくとも一方から暖機の要求があるか否かを判断する（ステップ１０）。車両駆動用機器は、車両を走行させるときに使用される機器であり、例えば、エンジン１１、モータ１０２、電池スタック１０１である。空調用機器は、車室内を空調するときに使用される機器であり、例えば、空調用冷凍サイクル５０を構成する各部品、ヒータコア１３である。暖機の要求がある場合とは、車両駆動用機器や空調用機器が低温状態であって、その機能を十分に発揮できる温度になっていない状態であるときである。このような状態であるときには、この状態を検出した検出手段から制御装置１２０に暖機要求の信号が送信されたり、当該検出手段から送られた機器の状態を示す信号に基づいて、制御装置１２０が暖機要求の可否を判断したりする。
【００７７】
以下に、例えば電池スタック１０１における暖機要求を例に挙げて各ステップの処理を説明する。まず各電池モジュールの温度に関する情報が制御装置１２０に読み込まれる。そして、電池温度Ｔｄを検出する。次に、検出された電池温度Ｔｄが所定温度Ｔ１未満であるか否かを判定する。電池温度Ｔｄが所定温度Ｔ１未満でないと判定されると、暖機の要求はないと判断し、ステップ４０に飛び、電池モジュールが効率的な作動ができる所定の温度範囲（適切な温度範囲）となるように温度制御を行う運転（通常の温度制御）を実施するために、通路調節装置１４，２５を制御して冷却水流れの経路を制御し、ポンプ１２，２２の出力を制御して冷却水の流量を制御し、送風部材１３０の作動を制御する。この通常の温度制御の実施後は、再びステップ１０に戻り、以降の各ステップの処理を継続する。ステップ４０では、例えば電池冷却の制御を実施する。電池冷却の制御では、送風部材１３０により電池スタック１０１に対して送風することにより、各電池モジュールの温度を所定の温度範囲に制御して効率的な運転を実施できる環境にする。
【００７８】
一方、ステップ１０で電池温度Ｔｄが所定温度Ｔ１未満であると判定されると、暖機の要求があると判断し、電子部品の出力電力を調整するパワー素子１１１（インバータ２１に含まれるスイッチング電源装置）について前述の発熱増大作動させる処理を実行する（ステップ２０）。具体的には、通常作動時の入力制御信号よりも、駆動周波数を増加したり、デューティ比を増加したり、スイッチングの立ち上げ時間等を増加したりする入力制御信号をパワー素子１１１に印加する。このように周波数の可変、デューティ比の可変、スイッチングの立ち上げ時間等の可変などによる入力信号処理により、電流値および電圧値が増減する過渡状態の回数や過渡状態の時間が通常作動時よりも多くなる。これにより、素子の発熱回数や平均発熱量が増加して通常作動時に比べて外部への放熱量が増加し、インバータ２１の発熱量が増加する。
【００７９】
さらにステップ２０では、第２冷却水回路２０においてインバータ２１を流出した冷却水がバイパス通路２９を流れるように（図１の破線矢印）通路調節装置２５を制御し、第１冷却水回路１０においてヒータコア１３を流出した冷却水がバイパス通路１８を流れるように（図１の破線矢印）通路調節装置１４を制御する。さらに、バイパス通路１８を流れて第２冷却水回路２０に戻ってきた冷却水がバイパス通路２６を流れるように（図１の実線矢印）サーモスタット２３を制御する。この処理により、インバータ２１から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動して、バイパス通路２９を通ってヒータコア１３で外部の空気に放熱され、送風部材１３０によって温風として電池スタック１０１に供給される。したがって、各電池の温度が昇温するようになり、電池の暖機が行われる。
【００８０】
このステップ２０の発熱増大作動は、ステップ３０で電池温度Ｔｄが所定温度Ｔ１未満でないと判定されるまで、すなわち、暖機の要求がないと判定されるまで継続される。電池温度Ｔｄが所定温度Ｔ１未満でないと判定すると、暖機が必要でなくなり暖機運転を終了し、前述のステップ４０に移行する。
【００８１】
次に、電池スタック１０１以外の他の機器に対して暖機要求があったときの、熱マネージメントシステムの各部の作動および発生させた熱の流れについて図１を参照して説明する。
【００８２】
エンジン１１に対する暖機の要求がある場合には、制御装置１２０は、インバータ２１内部のパワー素子１１１について前述の発熱増大作動させる処理を実行する。さらに以下の処理を実行する。第２冷却水回路２０においてはインバータ２１を流出した冷却水がバイパス通路２７を流れるように（図１の破線矢印）通路調節装置２５を制御し、第１冷却水回路１０においてはヒータコア１３を流出した冷却水がバイパス通路１８を流れるように（図１の破線矢印）通路調節装置１４を制御する。さらに、バイパス通路１８を流れて第２冷却水回路２０に戻ってきた冷却水がバイパス通路２６を流れるように（図１の実線矢印）サーモスタット２３を制御する。この処理により、インバータ２１から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路２７を通ってエンジン１１で放熱される。そして、冷却水は、ヒータコア１３、バイパス通路１８、バイパス通路２６を順に流れて、インバータ２１に戻り、この一連の経路を循環し続け、冷却水によって運ばれた熱はエンジン１１に継続的に供給される。このようにして、エンジン１１の温度が昇温するようになり、エンジン１１の暖機が行われる。
【００８３】
走行用のモータ１０２に対する暖機の要求がある場合には、制御装置１２０は、インバータ２１内部のパワー素子１１１について前述の発熱増大作動させる処理を実行する。さらに以下の処理を実行する。第２冷却水回路２０においてはインバータ２１を流出した冷却水が冷却水通路２８を流れるように（図１の破線矢印）通路調節装置２５を制御し、モータ１０２を流出した冷却水がバイパス通路２６を流れるように（図１の実線矢印）サーモスタット２３を制御する。この処理により、インバータ２１から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動して冷却水通路２８を通ってモータ１０２で放熱される。そして、冷却水は、バイパス通路２６を流れてインバータ２１に戻り、インバータ２１とモータ１０２の間の経路を循環し続け、冷却水によって運ばれた熱はモータ１０２に継続的に供給される。このようにして、モータ１０２の温度が昇温するようになり、モータ１０２の暖機が行われる。
【００８４】
車室内への暖房能力が不足しているときなどのヒータコア１３に対する暖機の要求がある場合には、制御装置１２０は、インバータ２１内部のパワー素子１１１について前述の発熱増大作動させる処理を実行する。さらに以下の処理を実行する。第２冷却水回路２０においてはインバータ２１を流出した冷却水がバイパス通路２９を流れるように（図１の破線矢印）通路調節装置２５を制御し、第１冷却水回路１０においてはヒータコア１３を流出した冷却水がバイパス通路１８を流れるように（図１の破線矢印）通路調節装置１４を制御する。さらに、バイパス通路１８を流れて第２冷却水回路２０に戻ってきた冷却水がバイパス通路２６を流れるように（図１の実線矢印）サーモスタット２３を制御する。この処理により、インバータ２１から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路２９を通ってヒータコア１３で車室内に送風される空気に放熱される。そして、冷却水は、バイパス通路１８、バイパス通路２６を順に流れて、インバータ２１に戻り、この一連の経路を循環し続け、冷却水によって運ばれた熱はヒータコア１３に継続的に供給される。このようにしてヒータコア１３からの放熱量が増加するようになり、暖房能力の向上が行われる。
【００８５】
本実施形態の熱マネージメントシステムがもたらす作用効果について述べる。熱マネージメントシステムは、パワー素子１１１によって出力が調整される電子部品（インバータ２１、昇圧コンバータ１０９、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０）と、パワー素子１１１の動作を制御する制御装置１２０と、を備える。制御装置１２０は、車両を駆動するために動作する車両駆動用機器および車室内の空気調和するために動作する空調用機器の少なくとも一方からの暖機要求を受けると、発熱増大作動でパワー素子１１１を動作させることにより発熱させ、暖機要求のある機器に対して当該発生した熱を供給する。
【００８６】
この構成によれば、パワー素子１１１（スイッチング電源装置）を、通常の動作状態に比べて発熱量が増加する発熱増大作動で動作させることにより、電子部品は運転効率が低下して発熱するようになる。このように意図的な発熱増大作動により発生させた熱を、暖機を必要としている車両駆動用機器や空調用機器に与えることにより、車両の走行等に使用される既設の電子部品を加熱装置として有効活用できる。したがって、暖機専用の機器を必要としないで暖機を実施でき、車両内で熱利用のサイクルが形成できる熱マネージメントシステムが得られる。また、車両走行のために必要とされる電子部品を通常の作動とは異なる発熱増大作動させることによって、敢えて発熱させるため、コスト面に優れたシステムが得られ、また、車両におけるアイドルアップ要求の回数が低減するため、燃費性能の向上が図れる。
【００８７】
また、制御装置１２０は上記の発熱増大作動として、電流値および電圧値が増減する過渡状態の回数または過渡状態の時間を前述の通常の動作状態に比べて多くする非効率作動を実施する。この制御によれば、パワー素子１１１（スイッチング電源装置）を、当該過渡状態の回数または当該過渡状態の時間を通常の動作状態に比べて多くなるように作動させることにより、電子部品はスイッチング損失、導通損失等が通常状態よりも増大して発熱するようになる。したがって、既設の電子部品の作動をこのように制御することにより、熱マネージメントシステムによる暖機の効果が確実に大きくなり、暖機を促進できる。なお、スイッチング損失は内蔵するトランジスタがオンからオフへ、あるいはオフからオンへ遷移したときに発生する損失であり、導通損失は当該トランジスタが完全にターンオンした状態の損失のことである。
【００８８】
また、制御装置１２０は、パワー素子１１１（スイッチング電源装置）に、駆動周波数およびデューティ比の少なくとも一方を通常の動作状態に比べて増加させる制御信号を入力することによって、非効率作動（発熱増大作動の一例）を実施する。
【００８９】
この制御によれば、電子部品はスイッチング損失、導通損失等が通常状態よりも増大するようになり、発熱するようになる。したがって、既設の電子部品の作動をこのように制御することにより、熱マネージメントシステムによる暖機の効果が確実に大きくなり、暖機を促進できる。
【００９０】
また、制御装置１２０は、上記の発熱増大作動として、電流値および電圧値の少なくとも一方を通常の動作状態に比べて大きくする作動を実施する。この制御によれば、パワー素子１１１（スイッチング電源装置）を、電流値および電圧値の少なくとも一方を通常の動作状態に比べて大きくなるように作動させることにより、電子部品はスイッチング損失、導通損失等が通常状態よりも増大して発熱するようになる。したがって、既設の電子部品をこのような動作状態に意図的に制御することにより、熱マネージメントシステムによる暖機の効果が確実に大きくなり、暖機を促進できる。
【００９１】
また、発熱増大作動によって通常時よりも大きく発熱させる電子部品は、インバータ２１、昇圧コンバータ１０９およびＤＣ／ＤＣコンバータ１１０の少なくとも一つである。これによれば、既設のインバータ、昇圧コンバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータを暖機用の熱供給部品として有効活用できる。したがって、暖機専用の新たなシステムを要することなく、熱供給部品の設置スペースやコスト面にも優れた熱マネージメントシステムが得られる。また、これらの電子部品のうち複数の部品を組み合わせて発熱増大作動させるようにすれば、暖機用の熱量を必要に応じて大きくでき、また効率的な熱利用を図る暖機システムを提供できる。
【００９２】
また、暖機要求時に発熱増大作動により熱の供給を受ける車両駆動用機器は、車両走行のための動力発生源であるモータ１０２に対して走行用の電力を供給する電池スタック１０１である。この構成によれば、特に電池の低温時における内部抵抗の増大を低減することができるので、放電時の電流や電圧の不足を解消し、充電時の過電圧の印加を抑え電池の損傷を抑制することができる。
【００９３】
また、暖機要求時に発熱増大作動により熱の供給を受ける車両駆動用機器は、車両のエンジン１１である。この構成によれば、スイッチング電源装置の発熱増大作動による発熱をエンジン１１に供給するシステムを構築されるので、エンジン１１に対して低温時のフリクションを低減することができる。したがって、燃費低減や駆動性能向上が図れる。
【００９４】
また、暖機要求時に発熱増大作動により熱の供給を受ける車両駆動用機器は、車両走行のための動力発生源であるモータ１０２である。この構成によれば、スイッチング電源装置の発熱増大作動による発熱を車両走行用のモータに供給するシステムが構築されるので、モータが所望の性能を発揮できる状態を確保するための熱源供給が提供できる。これにより、ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車等の動力性能、低燃費および走行性の向上が低コストで得られる。
【００９５】
また、暖機要求時に発熱増大作動により熱の供給を受ける空調用機器は、車室内に送風される空気を加熱するヒータコア１３である。この構成によれば、スイッチング電源装置の発熱増大作動による発熱をヒータコア１３に供給するシステムが構築されるので、暖房時の熱源不足を補充する熱源供給を実施できる。これにより、空調性能および空調環境の快適性の向上が図れる制御を実施できる。また、空調への車両内の熱利用を低コストで実現できる。
【００９６】
また、熱マネージメントシステムは、発熱増大作動による発熱を用いた暖機が可能な機器として、電池スタック１０１、モータ１０２、エンジン１１、およびヒータコア１３を備えている。この構成により、車両走行性向上、低燃費が図れる拡張性に富んだ車両内の熱利用を実現できる。また、本熱マネージメントシステムは、設置搭載性、部品低減、コスト面等において優れている。
【００９７】
また、発熱増大作動により発熱する電子部品（インバータ２１）と、暖機要求があるモータ１０２との両方は、冷却水が循環する同一の回路の途中に冷却水と熱交換するように設けられている。発熱増大作動によって発生した熱は、冷却水を熱伝達媒体として暖機要求があったモータ１０２に供給される。この構成によれば、同一の回路中にモータ１０２と電子部品とを配し冷却水を介した熱供給の経路が構築される。これにより、一系統の回路で実施できる簡単な構成により、モータ１０２の暖機を実現できる熱マネージメントが得られる。
【００９８】
また、発熱増大作動により発熱する電子部品（インバータ２１）および暖機要求がある機器（エンジン１１、ヒータコア１３）のそれぞれは、冷却水が循環する別々の回路の途中に冷却水と熱交換するように配置されている。制御装置１２０は、電子部品（インバータ２１）が配置される回路を暖機要求のあった機器が配置される回路に接続させるように通路調節装置２５を制御し、発熱増大作動によって発生した熱を、冷却水を熱伝達媒体として暖機要求がある機器に供給する。この構成によれば、別々の回路に配された暖機要求の機器と電子部品を、暖機要求時に冷却水の流路を介して接続し、冷却水を介した熱の輸送によって当該機器への熱源の供給経路が構築される。これにより、複数の系統の回路を組み合わせた暖機のシステムの実現により、拡張性に富んだ熱マネージメントが得られる。
【００９９】
また、制御装置１２０は、電池に対する暖機の要求を受けると、車室内に送風される空気を加熱するヒータコア１３と電子部品（インバータ２１）とを、冷却水を介して連通するように流路を接続させる制御を実施し、発熱増大作動によって発生した熱を、ヒータコア１３によって加熱された空気を熱伝達媒体として電池スタック１０１に供給する。
【０１００】
この構成によれば、冷却水を介した熱の輸送と、空気を介した熱の輸送とによって電池に対する二つの熱源の供給経路が構築されるため、電池に対する熱源供給量を増大させることができる。
【０１０１】
（第２実施形態）
第２実施形態では、第１実施形態の熱マネージメントシステムの他の形態について図８を用いて説明する。図８は第２実施形態に係る熱マネージメントシステムを模式的に示す構成図である。図８において前述の第１実施形態で説明した図面中と同一符号を付した構成部品は、同様の構成部品であり、同様の作動をし、同様の作用効果を奏するものである。
【０１０２】
図８に示すように、本実施形態の熱マネージメントシステムは、第１実施形態の熱マネージメントシステムが電池スタック１０１を送風空気を介して暖機する構成（空気を介した加温方式）であることに対して、電池スタック１０１を冷却水によって直接暖機する構成（水を介した加温方式）であることが相違している。本実施形態の熱マネージメントシステムは、この相違する構成により、電池スタック１０１を第２冷却水回路２０中に備え、第２冷却水回路２０を流れる冷却水は電池スタック１０１と熱交換されるようになる。
【０１０３】
また、第２冷却水回路２０には、バイパス通路２７、冷却水通路２８およびバイパス通路２９の他に、インバータ２１を流出した冷却水がモータ１０２に流入しないでラジエータ２４側に流れるように接続されるバイパス通路３０が分岐している。第２冷却水回路２０には通路調節装置２５Ａが設けられる。通路調節装置２５Ａは、インバータ２１から、モータ１０２へ流れる冷却水量と、ヒータコア１３に流入する冷却水量と、エンジン１１に流入する冷却水量と、電池スタック１０１側（あるいはラジエータ２４側）に流れる冷却水量と、の流量比率が０％〜１００％の範囲で調節することができる。換言すれば、通路調節装置２５Ａは、冷却水が流下する通路をモータ１０２側、ヒータコア１３側、エンジン１１側、電池スタック１０１側のいずれかに切り替えることもできる。通路調節装置２５Ａは、流量調整バルブ、流路切り替えバルブ等で構成されている。
【０１０４】
次に、各機器に対して暖機要求があったときの熱マネージメントシステムの各部の作動および発生させた熱の流れについて図８を参照して説明する。
【０１０５】
電池スタック１０１に対する暖機の要求がある場合には、制御装置１２０は、インバータ２１内部のパワー素子１１１について前述の発熱増大作動させる処理を実行する。さらに以下の処理を実行する。第２冷却水回路２０においてはインバータ２１を流出した冷却水がバイパス通路３０を流れるように（図８の破線矢印）通路調節装置２５Ａを制御し、モータ１０２等を流れずバイパス通路３０を流れてきた冷却水がバイパス通路２６を流れるように（図８の実線矢印）サーモスタット２３を制御する。この処理により、インバータ２１から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路３０、バイパス通路２６を通って電池スタック１０１で放熱される。そして、冷却水は、モータ１０２、ラジエータ２４等の他の機器で放熱されることなくインバータ２１に戻り、インバータ２１と電池スタック１０１の間の経路を循環し続け、冷却水によって運ばれた熱は電池スタック１０１に継続的に供給される。このようにして、電池スタック１０１の温度が昇温するようになり、電池スタック１０１の暖機が行われる。
【０１０６】
エンジン１１に対する暖機の要求がある場合には、制御装置１２０は、インバータ２１内部のパワー素子１１１について前述の発熱増大作動させる処理を実行する。さらに以下の処理を実行する。第２冷却水回路２０においてはインバータ２１を流出した冷却水がバイパス通路２７を流れるように（図８の破線矢印）通路調節装置２５Ａを制御し、第１冷却水回路１０においてはヒータコア１３を流出した冷却水がバイパス通路１８を流れるように（図８の破線矢印）通路調節装置１４を制御する。さらに、バイパス通路１８を流れて第２冷却水回路２０に戻ってきた冷却水がバイパス通路２６を流れるように（図８の実線矢印）サーモスタット２３を制御する。この処理により、インバータ２１から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路２７を通ってエンジン１１で放熱される。そして、冷却水は、ヒータコア１３、バイパス通路１８、バイパス通路２６を順に流れて、インバータ２１に戻り、この一連の経路を循環し続け、冷却水によって運ばれた熱はエンジン１１に継続的に供給される。このようにして、エンジン１１の温度が昇温するようになり、エンジン１１の暖機が行われる。
【０１０７】
走行用のモータ１０２に対する暖機の要求がある場合には、制御装置１２０は、インバータ２１内部のパワー素子１１１について前述の発熱増大作動させる処理を実行する。さらに以下の処理を実行する。第２冷却水回路２０においてはインバータ２１を流出した冷却水が冷却水通路２８を流れるように（図８の破線矢印）通路調節装置２５Ａを制御し、モータ１０２を流出した冷却水がバイパス通路２６を流れるように（図８の実線矢印）サーモスタット２３を制御する。この処理により、インバータ２１から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動して冷却水通路２８を通ってモータ１０２で放熱される。そして、冷却水は、バイパス通路２６を流れてインバータ２１に戻り、インバータ２１とモータ１０２の間の経路を循環し続け、冷却水によって運ばれた熱はモータ１０２に継続的に供給される。このようにして、モータ１０２の温度が昇温するようになり、モータ１０２の暖機が行われる。
【０１０８】
車室内への暖房能力が不足しているときなどのヒータコア１３に対する暖機の要求がある場合には、制御装置１２０は、インバータ２１内部のパワー素子１１１について前述の発熱増大作動させる処理を実行する。さらに以下の処理を実行する。第２冷却水回路２０においてはインバータ２１を流出した冷却水がバイパス通路２９を流れるように（図８の破線矢印）通路調節装置２５Ａを制御し、第１冷却水回路１０においてはヒータコア１３を流出した冷却水がバイパス通路１８を流れるように（図８の破線矢印）通路調節装置１４を制御する。さらに、バイパス通路１８を流れて第２冷却水回路２０に戻ってきた冷却水がバイパス通路２６を流れるように（図８の実線矢印）サーモスタット２３を制御する。この処理により、インバータ２１から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路２９を通ってヒータコア１３で車室内に送風される空気に放熱される。そして、冷却水は、バイパス通路１８、バイパス通路２６を順に流れて、インバータ２１に戻り、この一連の経路を循環し続け、冷却水によって運ばれた熱はヒータコア１３に継続的に供給される。このようにして、ヒータコア１３からの放熱量が増加するようになり、暖房能力の向上が行われる。
【０１０９】
本実施形態の熱マネージメントシステムがもたらす作用効果について述べる。熱マネージメントシステムは、発熱増大作動により発生させた熱を、流体を介した輸送によって電池スタック１０１、モータ１０２、エンジン１１、およびヒータコア１３に供給する。この構成により、車両走行性の向上、低燃費が図れる拡張性に富んだ車両内の熱利用を実現できる。また、本熱マネージメントシステムは、設置搭載性、部品低減、コスト面等において優れている。
【０１１０】
また、熱マネージメントシステムは、発熱増大作動により発熱する電子部品（インバータ２１）と、暖機要求がある機器（モータ１０２および電池スタック１０１）との両方を、冷却水が循環する同一の回路の途中に冷却水と熱交換するように備えている。発熱増大作動によって発生した熱は、冷却水を熱伝達媒体として暖機要求があった機器に供給される。この構成によれば、同一の回路中にモータ１０２および電池スタック１０１と電子部品とを配し冷却水を介した熱供給の経路が構築される。これにより、一系統の回路で実施できる簡単な構成によって、モータ１０２や電池スタック１０１の暖機を実現できる熱マネージメントが得られる。
【０１１１】
（第３実施形態）
第３実施形態では、第１実施形態や第２実施形態の熱マネージメントシステムの他の形態について図９を用いて説明する。図９は第３実施形態に係る熱マネージメントシステムを模式的に示す構成図である。図９において前述の第１実施形態および第２実施形態で説明した図面中と同一符号を付した構成部品は、同様の構成部品であり、同様の作動をし、同様の作用効果を奏するものである。
【０１１２】
図９に示すように、本実施形態の熱マネージメントシステムは、第２実施形態の熱マネージメントシステムに対して、第２冷却水回路２０の一部に、車室内空調装置に用いられる空調用冷凍サイクル５０の構成部品である蒸発器５４において冷媒が流れる冷媒通路に隣接させた冷却水通路を追加したものである。本実施形態の熱マネージメントシステムは、この相違する構成により、蒸発器５４を流れる冷媒と第２冷却水回路２０を流れる冷却水との間で熱交換が行われるようになる。本実施形態の空調用冷凍サイクル５０は、少なくとも圧縮機５１、凝縮器５２、減圧装置５３および蒸発器５４を備え、これらを順に配管等により接続して構成されるサイクルである。
【０１１３】
また、第２冷却水回路２０に設けられる通路調節装置２５Ａは、インバータ２１から、モータ１０２へ流れる冷却水量と、ヒータコア１３に流入する冷却水量と、エンジン１１に流入する冷却水量と、空調用冷凍サイクル５０側（あるいはラジエータ２４側）に流れる冷却水量と、の流量比率が０％〜１００％の範囲で調節することができる。換言すれば、通路調節装置２５Ａは、冷却水が流下する通路をモータ１０２側、ヒータコア１３側、エンジン１１側、空調用冷凍サイクル５０側のいずれかに切り替えることもできる。
【０１１４】
また、図９には図示していないが、空調用冷凍サイクル５０の蒸発器５４は、第１実施形態および第２実施形態と同様に、車両用空調装置の空調ユニットケース（図示せず）の内部に収納されていてもよい。この構成により、送風機５５による送風によって蒸発器５４を通過した空気は、ヒータコア１３にも通過可能となる。
【０１１５】
次に、各機器に対して暖機要求があったときの熱マネージメントシステムの各部の作動および発生させた熱の流れについて図９を参照して説明する。
【０１１６】
電池スタック１０１に対する暖機の要求がある場合には、制御装置１２０は、インバータ２１内部のパワー素子１１１について前述の発熱増大作動させる処理を実行する。さらに以下の処理を実行する。第２冷却水回路２０においてはインバータ２１を流出した冷却水がバイパス通路３０を流れるように（図９の破線矢印）通路調節装置２５Ａを制御し、モータ１０２等を流れずバイパス通路３０を流れてきた冷却水がバイパス通路２６を流れるように（図９の実線矢印）サーモスタット２３を制御する。この処理により、インバータ２１から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路３０、バイパス通路２６を通って電池スタック１０１で放熱される。そして、冷却水は、モータ１０２、ラジエータ２４等の他の機器で放熱されることなくインバータ２１に戻り、インバータ２１と電池スタック１０１の間の経路を循環し続けて、冷却水によって運ばれた熱は電池スタック１０１に継続的に供給される。このようにして、電池スタック１０１の温度が昇温するようになり、電池スタック１０１の暖機が行われる。
【０１１７】
空調用冷凍サイクル５０に対する暖機の要求がある場合には、制御装置１２０は、インバータ２１内部のパワー素子１１１について前述の発熱増大作動させる処理を実行する。さらに制御装置１２０は、第２冷却水回路２０の通路調節装置２５Ａおよびサーモスタット２３について、前述の電池スタック１０１の暖機時と同様の制御を行う。なお、空調用冷凍サイクル５０の暖機時には、空調用冷凍サイクル５０内の冷媒は循環されている。このような処理により、インバータ２１から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路３０、バイパス通路２６を通って蒸発器５４で冷媒に対して放熱される。蒸発器５４において冷媒が加熱されることにより、冷凍サイクルの低圧側（減圧装置５３の出口から圧縮機５１の吸入口に至る冷媒通路に含まれる部位）における熱の放冷が促進されるようになり、車室内の暖房に寄与することができる。そして、冷却水は、モータ１０２、ラジエータ２４等の他の機器で放熱されることなくインバータ２１に戻り、インバータ２１と電池スタック１０１の間の経路を循環し続けて、冷却水によって運ばれた熱は空調用冷凍サイクル５０に継続的に供給される。このようにして、空調用冷凍サイクル５０の冷媒が昇温するようになり、空調用冷凍サイクル５０の暖機が行われる。
【０１１８】
また、図９の蒸発器５４を凝縮器５２に置き換えた場合には、インバータ２１から意図的に発生させた熱は、冷凍サイクルの高圧側（圧縮機５１の吐出口から減圧装置５３の入口に至る冷媒通路に含まれる部位）に供給されるようになる。この場合には、凝縮器５２において冷媒が加熱されることにより、冷凍サイクルの高圧側における熱の放冷が促進されるようになり、車室内の暖房に寄与することができる。
【０１１９】
また、前述の発熱増大作動を行わず、第２冷却水回路２０の冷却水をラジエータ２４で放熱させながら第２冷却水回路２０で循環させる制御を行った場合には、冷却水と空調用冷凍サイクル５０の冷媒とが熱交換することにより、空調用冷凍サイクル５０の冷媒を冷却でき、冷媒の冷却を要する場合に支援し、冷却を促進することができる。
【０１２０】
エンジン１１に対する暖機の要求がある場合には、制御装置１２０は、第２実施形態における説明と同様に作動を実行し、同様の作用効果が得られる。
【０１２１】
走行用のモータ１０２に対する暖機の要求がある場合には、制御装置１２０は、第２実施形態における説明と同様に作動を実行し、同様の作用効果が得られる。
【０１２２】
車室内への暖房能力が不足しているときなどのヒータコア１３に対する暖機の要求がある場合には、制御装置１２０は、第２実施形態における説明と同様に作動を実行し、同様の作用効果が得られる。
【０１２３】
本実施形態の熱マネージメントシステムがもたらす作用効果について述べる。熱マネージメントシステムは、暖機可能な空調用機器として、車室内の空気調和するために動作する空調用冷凍サイクル５０を採用する。制御装置１２０は、空調用冷凍サイクル５０に対する暖機の要求を受けると、上記発熱増大作動でスイッチング電源装置を動作させることにより発熱させ、空調用冷凍サイクル５０に対して発生した熱を供給する。
【０１２４】
この構成によれば、スイッチング電源装置の発熱増大作動による発熱を空調用冷凍サイクル５０に供給するシステムを構築されるため、空調用冷凍サイクル５０の冷媒に対して冷凍サイクル性能を向上させる熱源供給を実施することが可能になる。これにより、空調性能、低燃費および空調環境の快適性の向上が図れる制御を実施できる。また、空調への車両内の熱利用を低コストで実現できる。
【０１２５】
また、熱マネージメントシステムは、暖機可能な機器として、空調用冷凍サイクル５０、電池スタック１０１、モータ１０２、エンジン１１、およびヒータコア１３を備えている。この構成により、車両走行性向上、空調環境向上が図れる拡張性に富んだ車両内の熱利用を実現できる。また、本熱マネージメントシステムは、設置搭載性、部品低減、コスト面等において優れている。
【０１２６】
また、熱マネージメントシステムは、発熱増大作動により発熱する電子部品（インバータ２１）と、暖機要求がある機器（モータ１０２、電池スタック１０１および空調用冷凍サイクル５０（蒸発器５４や凝縮器５２））との両方を、冷却水が循環する同一の回路の途中に冷却水と熱交換するように備えている。発熱増大作動によって発生した熱は、冷却水を熱伝達媒体として暖機要求があった機器に供給される。この構成によれば、同一の回路中にモータ１０２、電池スタック１０１および空調用冷凍サイクル５０と電子部品とを配し冷却水を介した熱供給の経路が構築される。これにより、流体が循環する一系統の回路という簡単な構成によって、モータ１０２、電池スタック１０１、空調用冷凍サイクル５０等の暖機を実現できる熱マネージメントが得られる。
【０１２７】
（第４実施形態）
第４実施形態では、第１実施形態の熱マネージメントシステムの他の形態について図１０を用いて説明する。図１０は第４実施形態に係る熱マネージメントシステムを模式的に示す構成図である。図１０において前述の第１実施形態で説明した図面中と同一符号を付した構成部品は、同様の構成部品であり、同様の作動をし、同様の作用効果を奏するものである。
【０１２８】
図１０に示すように、本実施形態の熱マネージメントシステムは、第１実施形態の熱マネージメントシステムに対して、電池スタック１０１に、隣接配置または一体に配置したＤＣ／ＤＣコンバータ１１０を前述の発熱増大作動により発熱させ、この熱を電池スタック１０１の暖機に活用する特徴点を追加したものである。
【０１２９】
このような特徴点を有することにより、暖機要求があったときの熱マネージメントシステムの各部の作動および発生させた熱の流れについて図１０を参照して説明する。
【０１３０】
電池スタック１０１に対する暖機の要求がある場合には、制御装置１２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０のパワー素子について前述の発熱増大作動させる処理を実行する。さらに、制御装置１２０は、送風部材１３０による送風の向きをＤＣ／ＤＣコンバータ１１０から電池スタック１０１に向かって風が流れるように、送風部材１３０を制御する。具体的には制御装置１２０は、送風部材１３０のファンの回転数および回転方向を制御することにより行う。この処理により、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０から意図的に発生させた熱は、空気を介して電池スタック１０１に放熱され、電池スタック１０１の温度が昇温するようになり、電池スタック１０１の暖機が行われる。
【０１３１】
また、電池スタック１０１の暖機を行うときに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０のパワー素子を発熱増大作動させる制御に加え、インバータ２１内部のパワー素子１１１について前述の発熱増大作動させる処理を実行してもよい。そして、制御装置１２０は、第２冷却水回路２０においてはインバータ２１を流出した冷却水がバイパス通路２９を流れるように（図１０の破線矢印）通路調節装置２５を制御し、第１冷却水回路１０においてはヒータコア１３を流出した冷却水がバイパス通路１８を流れるように（図１０の破線矢印）通路調節装置１４を制御する。さらに、バイパス通路１８を流れて第２冷却水回路２０に戻ってきた冷却水がバイパス通路２６を流れるように（図１０の実線矢印）サーモスタット２３を制御する。
【０１３２】
以上の処理により、インバータ２１から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路２９を通ってヒータコア１３で外部の空気に放熱され、送風部材１３０によって温風として電池スタック１０１に供給される。したがって、電池近傍のＤＣ／ＤＣコンバータ１１０のパワー素子と、インバータ２１内部のパワー素子１１１との両方から意図的に発生させた熱によって、各電池の温度が昇温するようになり、電池の暖機が促進される。
【０１３３】
エンジン１１に対する暖機の要求がある場合には、制御装置１２０は、第１実施形態における説明と同様の作動を実行し、同様の作用効果が得られる。
【０１３４】
走行用のモータ１０２に対する暖機の要求がある場合には、制御装置１２０は、第１実施形態における説明と同様の作動を実行し、同様の作用効果が得られる。
【０１３５】
車室内への暖房能力が不足しているときなどのヒータコア１３に対する暖機の要求がある場合には、制御装置１２０は、第１実施形態における説明と同様の作動を実行し、同様の作用効果が得られる。
【０１３６】
本実施形態の熱マネージメントシステムは、送風部材１３０による送風方向を第１の方向（電池を冷却する送風方向）と、第２の方向（電池を加温する送風方向）とに変更可能とすることによって、空気を介して電池スタック１０１を温度調節する構成を備える。この構成によれば、電池近傍のＤＣ／ＤＣコンバータ１１０のパワー素子を発熱増大作動および通常の作動にすることと合わせて、電池スタック１０１を冷却および加温することができる。したがって、暖機専用の機器を必要としないで電池の暖機および電池の冷却が行えるため、コスト面および低燃費面の向上が図れる。
【０１３７】
さらに、本実施形態の熱マネージメントシステムは、電池に対する暖機の要求を受けると、インバータ２１から発生する熱を冷却水（流体）を介してヒータコア１３に供給するように、第１冷却水回路１０と第２冷却水回路２０とを接続する。さらに、インバータ２１のパワー素子を発熱増大作動させることによって発生した熱を、ヒータコア１３によって加熱された空気を熱伝達媒体として、電池スタック１０１に供給する。
【０１３８】
この構成によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０のパワー素子とインバータ２１内部のパワー素子１１１との両方から発熱増大作動により発生させた熱を活用して、電池の暖機を実施することができる。これにより、暖機効果の向上による暖機の促進と、車両部品のエネルギー活用がさらに図れる。
【０１３９】
（第５実施形態）
第５実施形態では、第１実施形態の熱マネージメントシステムの他の形態について図１１を用いて説明する。図１１は第５実施形態に係る熱マネージメントシステムを模式的に示す構成図である。図１１において前述の第１実施形態で説明した図面中と同一符号を付した構成部品は、同様の構成部品であり、同様の作動をし、同様の作用効果を奏するものである。
【０１４０】
図１１に示すように、本実施形態の熱マネージメントシステムは、第１実施形態の熱マネージメントシステムに対して、第２冷却水回路２０を廃止してインバータ２１およびモータ１０２をエンジン冷却水回路１０Ａに設けた点に特徴を有する。つまり、本熱マネージメントシステムは、エンジン１１を冷却する冷却水が循環する第１冷却水回路１０による１系統の回路を利用したり、送風部材１３０による送風を利用したりすることによって暖機を必要とする各機器を暖機するシステムである。なお、本システムにおいてインバータ２１を構成する部品は、エンジン冷却水が循環するときの使用温度に耐え得る耐熱温度を有している。
【０１４１】
本熱マネージメントシステムは、このような特徴点を有することにより、モータ１０２とエンジン１１の互いの内部を連通させる連通路１９と、エンジン冷却水回路１０Ａに設けられた通路調節装置３１と、インバータ２１を流出した冷却水がエンジン１１に流入しないでヒータコア１３に流入するように接続されるバイパス通路３２と、を備えている。通路調節装置３１は、エンジン１１やモータ１０２へ流れる冷却水量と、ヒータコア１３に流入する冷却水量と、の流量比率が０％〜１００％の範囲で調節するようになっている。換言すれば、通路調節装置３１は、冷却水が流下する通路をエンジン１１側の通路３３またはヒータコア１３側のバイパス通路３２に切り替えることもできる。通路調節装置３１は、流量調整バルブ、流路切り替えバルブ等で構成されている。
【０１４２】
暖機要求があったときの熱マネージメントシステムの各部の作動および発生させた熱の流れについて図１１を参照して説明する。
【０１４３】
電池スタック１０１に対する暖機の要求がある場合には、制御装置１２０は、インバータ２１内部のパワー素子１１１について前述の発熱増大作動させる処理を実行する。さらに制御装置１２０は、インバータ２１を流出した冷却水がバイパス通路３２を流れるように（図１１の破線矢印）通路調節装置３１を制御し、ヒータコア１３を流れてきた冷却水がバイパス通路１７を流れてインバータ２１に戻ってくるように（図１１の実線矢印）サーモスタット１６を制御する。そして、制御装置１２０は、ヒータコア１３を通過した空気が電池スタック１０１に送風されるように、送風部材１３０を制御する。具体的には制御装置１２０は、送風部材１３０のファンの回転数を制御することにより行う。以上の処理により、インバータ２１から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路３２を通ってヒータコア１３で外部の空気に放熱され、送風部材１３０によって温風として電池スタック１０１に供給される。したがって、インバータ２１内部のパワー素子１１１から意図的に発生させた熱の移動によって、各電池の温度が昇温するようになり、電池の暖機が行われる。
【０１４４】
エンジン１１に対する暖機の要求がある場合には、制御装置１２０は、インバータ２１内部のパワー素子１１１について前述の発熱増大作動させる処理を実行する。さらに以下の処理を実行する。エンジン冷却水回路１０Ａにおいてインバータ２１を流出した冷却水が通路３３を流れるように（図１１の破線矢印）通路調節装置３１を制御し、ヒータコア１３を流れてきた冷却水がバイパス通路１７を流れてインバータ２１に戻ってくるように（図１１の実線矢印）サーモスタット１６を制御する。この処理により、インバータ２１から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動して通路３３を経てエンジン１１で放熱される。そして、冷却水は、ヒータコア１３、バイパス通路１７を順に流れて、インバータ２１に戻り、この一連の経路を循環し続け、冷却水によって運ばれた熱はエンジン１１に継続的に供給される。このようにして、エンジン１１の温度が昇温するようになり、エンジン１１の暖機が行われる。
【０１４５】
走行用のモータ１０２に対する暖機の要求がある場合には、制御装置１２０は、前述のエンジン１１に対する暖機の要求があったとき同様の制御を実施する。これにより、モータ１０２は連通路１９によってエンジン１１と連通しているため、冷却水がエンジン１１を流れるとともにモータ１０２にも流れるようになる。このようにして冷却水によって運ばれた熱はモータ１０２に継続的に供給され、モータ１０２の温度が昇温するようになり、モータ１０２の暖機が行われる。
【０１４６】
車室内への暖房能力が不足しているときなどのヒータコア１３に対する暖機の要求がある場合には、制御装置１２０は、インバータ２１内部のパワー素子１１１について前述の発熱増大作動させる処理を実行する。さらに制御装置１２０は、インバータ２１を流出した冷却水がバイパス通路３２を流れるように（図１１の破線矢印）通路調節装置３１を制御し、ヒータコア１３を流れてきた冷却水がバイパス通路１７を流れてインバータ２１に戻ってくるように（図１１の実線矢印）サーモスタット１６を制御する。この処理により、インバータ２１から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路２９を通ってヒータコア１３で車室内に送風される空気に放熱される。そして、冷却水は、バイパス通路１７を通ってインバータ２１に戻り、この一連の経路を循環し続け、冷却水によって運ばれた熱はヒータコア１３に継続的に供給される。このようにして、ヒータコア１３からの放熱量が増加するようになり、暖房能力の向上が行われる。
【０１４７】
本実施形態の熱マネージメントシステムは、エンジン１１を冷却するためのエンジン冷却水を介してインバータ２１で発生させた熱を輸送して、暖機を要求している機器に供給する形態である。この構成によれば、暖機を要求している機器に対して熱を供給する経路を簡単化することができ、当該熱の供給経路を要する設置スペースの低減化が図れる。したがって、コスト面および車両のエネルギー活用面に優れた熱マネージメントシステムを提供できる。また、この構成によれば、エンジン冷却水を当該機器の暖機および冷却の両方に使用することができる。
【０１４８】
また、熱マネージメントシステムは、発熱増大作動により発熱する電子部品（インバータ２１）と、暖機要求がある機器（モータ１０２、エンジン１１およびヒータコア１３）との両方を、冷却水が循環する同一の回路の途中に冷却水と熱交換するように備えている。発熱増大作動によって発生した熱は、冷却水を熱伝達媒体として暖機要求があった機器に供給される。この構成によれば、同一の回路中にモータ１０２、エンジン１１およびヒータコア１３と電子部品とを配し冷却水を介した熱供給の経路が構築される。これにより、流体が循環する一系統の回路という簡単な構成によって、モータ１０２、エンジン１１およびヒータコア１３等の暖機を実現できる熱マネージメントが得られる。
【０１４９】
（第６実施形態）
第６実施形態では、第５実施形態の熱マネージメントシステムの他の形態について図１２を用いて説明する。図１２は第６実施形態に係る熱マネージメントシステムを模式的に示す構成図である。図１２において前述の上記各実施形態で説明した図面中と同一符号を付した構成部品は、同様の構成部品であり、同様の作動をし、同様の作用効果を奏するものである。
【０１５０】
図１２に示すように、本実施形態の熱マネージメントシステムは、第５実施形態の熱マネージメントシステムに対して、電池スタック１０１をエンジン冷却水回路１０Ｂに備え、電池スタック１０１を冷却水を介して温度調節する点に特徴を有する。
【０１５１】
本熱マネージメントシステムは、このような特徴点を有することにより、インバータ２１を流出した冷却水がエンジン１１に流入しないでラジエータ１５側または電池スタック１０１側に流れるように接続されるバイパス通路３４を備えている。通路調節装置３１は、エンジン１１やモータ１０２へ流れる冷却水量と、ヒータコア１３に流入する冷却水量と、ラジエータ１５または電池スタック１０１へ流れる冷却水量と、の流量比率が０％〜１００％の範囲で調節するようになっている。換言すれば、通路調節装置３１は、冷却水が流下する通路をエンジン１１側の通路３３、ヒータコア１３側のバイパス通路３２、ラジエータ１５側または電池スタック１０１側のバイパス通路３４のいずれかに切り替えることもできる。通路調節装置３１は、流量調整バルブ、流路切り替えバルブ等で構成されている。
【０１５２】
暖機要求があったときの熱マネージメントシステムの各部の作動および発生させた熱の流れについて図１２を参照して説明する。
【０１５３】
電池スタック１０１に対する暖機の要求がある場合には、制御装置１２０は、インバータ２１内部のパワー素子１１１について前述の発熱増大作動させる処理を実行する。さらに以下の処理を実行する。エンジン冷却水回路１０Ｂにおいてインバータ２１を流出した冷却水がバイパス通路３４を流れるように（図１２の破線矢印）通路調節装置３１を制御し、バイパス通路３４を流れてきた冷却水がバイパス通路１７を流れて電池スタック１０１に流入するように（図１２の実線矢印）サーモスタット１６を制御する。この処理により、インバータ２１から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路３４、バイパス通路１７を順に流れ、ラジエータ１５で放熱されずに電池スタック１０１で放熱される。そして、冷却水は、インバータ２１に戻り、この一連の経路を循環し続け、冷却水によって運ばれた熱は電池スタック１０１に継続的に供給される。このようにして、電池スタック１０１の温度が昇温するようになり、電池スタック１０１の暖機が行われる。
【０１５４】
エンジン１１に対する暖機の要求がある場合には、制御装置１２０は、第５実施形態における説明と同様の作動を実行し、同様の作用効果が得られる。
【０１５５】
走行用のモータ１０２に対する暖機の要求がある場合には、制御装置１２０は、第５実施形態における説明と同様の作動を実行し、同様の作用効果が得られる。
【０１５６】
車室内への暖房能力が不足しているときなどのヒータコア１３に対する暖機の要求がある場合には、制御装置１２０は、第１実施形態における説明と同様の作動を実行し、同様の作用効果が得られる。
【０１５７】
本実施形態の熱マネージメントシステムは、エンジン１１を冷却するためのエンジン冷却水を介してインバータ２１で発生させた熱を輸送して、暖機を必要としているときの電池スタック１０１に供給する形態である。この構成によれば、電池に対して熱を供給する経路を、既存のエンジン冷却用の回路を活用することにより、簡単化することができ、当該熱の供給経路を要する設置スペースの低減化が図れる。したがって、コスト面および車両のエネルギー活用面に優れた熱マネージメントシステムを提供できる。また、この構成によれば、エンジン冷却水を電池の暖機および冷却の両方に使用することができる。
【０１５８】
また、熱マネージメントシステムは、発熱増大作動により発熱する電子部品（インバータ２１）と、暖機要求がある機器（モータ１０２、電池スタック１０１、エンジン１１およびヒータコア１３）との両方を、冷却水が循環する同一の回路の途中に冷却水と熱交換するように備えている。発熱増大作動によって発生した熱は、冷却水を熱伝達媒体として暖機要求があった機器に供給される。この構成によれば、同一の回路中にモータ１０２、電池スタック１０１、エンジン１１およびヒータコア１３と電子部品とを配し冷却水を介した熱供給の経路が構築される。これにより、流体が循環する一系統の回路という簡単な構成によって、モータ１０２、電池スタック１０１、エンジン１１およびヒータコア１３等の暖機を実現できる熱マネージメントが得られる。
【０１５９】
（第７実施形態）
第７実施形態では、第６実施形態の熱マネージメントシステムの他の形態について図１３を用いて説明する。図１３は第７実施形態に係る熱マネージメントシステムを模式的に示す構成図である。図１３において前述の上記各実施形態で説明した図面中と同一符号を付した構成部品は、同様の構成部品であり、同様の作動をし、同様の作用効果を奏するものである。
【０１６０】
図１３に示すように、本実施形態の熱マネージメントシステムは、第６実施形態の熱マネージメントシステムに対して、エンジン１１が備えられていない回路に暖機を必要とする機器（電池スタック１０１、モータ１０２、ヒータコア１３等）を備えた点に特徴を有する。本熱マネージメントシステムは、車両の駆動のために内燃機関を必要としない自動車、例えば電気自動車、燃料電池自動車に適用される。
【０１６１】
本熱マネージメントシステムは、このような特徴点を有することにより、インバータ２１を流出した冷却水がモータ１０２に流入しないでラジエータ１５側または電池スタック１０１側に流れるように接続されるバイパス通路３４と、インバータ２１を流出した冷却水がモータ１０２に流入しないでヒータコア１３に流れるように接続されるバイパス通路３２と、を備えている。通路調節装置３１は、モータ１０２へ流れる冷却水量と、ヒータコア１３に流入する冷却水量と、ラジエータ１５または電池スタック１０１へ流れる冷却水量と、の流量比率が０％〜１００％の範囲で調節するようになっている。換言すれば、通路調節装置３１は、冷却水が流下する通路をモータ１０２側の通路３３、ヒータコア１３側のバイパス通路３２、ラジエータ１５側または電池スタック１０１側のバイパス通路３４のいずれかに切り替えることもできる。
【０１６２】
暖機要求があったときの熱マネージメントシステムの各部の作動および発生させた熱の流れについて図１３を参照して説明する。
【０１６３】
電池スタック１０１に対する暖機の要求がある場合には、制御装置１２０は第６実施形態における説明と同様の作動を実行し、同様の作用効果が得られる。
【０１６４】
モータ１０２に対する暖機の要求がある場合には、制御装置１２０は、インバータ２１内部のパワー素子１１１について前述の発熱増大作動させる処理を実行する。さらに以下の処理を実行する。冷却水が流れる回路１０Ｃにおいてインバータ２１を流出した冷却水が通路３３を流れるように（図１３の実線矢印）通路調節装置３１を制御し、モータ１０２およびヒータコア１３を流れてきた冷却水がバイパス通路１７を流れて電池スタック１０１に流入するように（図１３の実線矢印）サーモスタット１６を制御する。この処理により、インバータ２１から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動して最初にモータ１０２で放熱される。そして、冷却水は、ラジエータ１５を経ることなくインバータ２１に戻り、この一連の経路を循環し続け、冷却水によって運ばれた熱はモータ１０２に継続的に供給される。このようにして、モータ１０２の温度が昇温するようになり、モータ１０２の暖機が行われる。
【０１６５】
車室内への暖房能力が不足しているときなどのヒータコア１３に対する暖機の要求がある場合には、制御装置１２０は第６実施形態における説明と同様の作動を実行し、同様の作用効果が得られる。
【０１６６】
本実施形態の熱マネージメントシステムは、走行用の駆動源として内燃機関を備えていない車両（例えば、電気自動車、燃料電池自動車）に適用されるシステムであり、冷却水が循環する一つの回路に暖機を必要とする各機器（電池スタック１０１、モータ１０２、ヒータコア１３等）を備える形態である。この構成によれば、走行用のモータ１０２を冷却するための回路を活用して、他の機器の暖機を可能とすることにより、熱マネージメントシステムを簡単化することができ、当該熱の供給経路を要する設置スペースの低減化が図れる。したがって、コスト面および車両のエネルギー活用面に優れた熱マネージメントシステムを提供できる。また、この構成によれば、モータ１０２を通過する流体を電池またはヒータコア１３の暖機および冷却の両方に使用することができる。
【０１６７】
（第８実施形態）
第８実施形態では、本発明に係る熱マネージメントシステムの一例である、非効率作動によって発生した熱を空気を介して移動させ、電池を暖機する電池暖機装置について説明する。本実施の形態で説明する熱マネージメントシステムの一例である電池暖機装置は、例えば自動車走行用モータの駆動電源等として用いられる電池を暖機する装置に関する。また、この非効率作動は、スイッチング電源装置を通常の動作状態に比べて発熱量が増加するように作動させる発熱増大作動の一例である。
【０１６８】
従来より、電池は、発電された電力を充電し、充電された電力を放電して機器に供給するために使用されるが、その内部抵抗は電池の温度が低温になるしたがって大きくなるため、特に低温状態における放電時の電流や電圧は不足しがちであり、また充電時には電池セルに過電圧が印加されて損傷の可能性が高くなるという問題がある。このため、低温時には電池を暖機する技術が従来から行われている。
【０１６９】
このような従来の電池暖機装置としては、例えば特開２００４−２６５７７１号公報（以下、従来の技術文献１とも称する）や特開平７−９４２０２号公報（以下、従来の技術文献２とも称する）に記載の装置が知られている。この従来の電池暖機装置はいずれも、車両用の燃料電池の始動冷機時における発電効率を向上するために、燃料電池を暖機する装置である。
【０１７０】
従来の技術文献１に係る従来の装置は、燃料電池の内部を流通する冷却水が循環する循環回路を備え、燃料電池の温度が２０℃よりも低いときに燃料電池を断続運転して発電し、発電した電力により電気ヒータを発熱させて冷却水を加熱し、燃料電池を昇温させるものである。
【０１７１】
従来の技術文献２に係る従来の装置は、従来の技術文献１に係る従来の装置と同様に、燃料電池を加温または冷却する冷却水が循環する循環回路を備え、循環回路に設けられる貯水タンクに内蔵されたヒータに始動冷機時に通電することにより、燃料電池の暖機を促進する。
【０１７２】
しかしながら、いずれの従来技術においても、電池を暖機するためのヒータ等の専用機器が必要であり、電池暖機装置を構成する部品点数が多くなり、当該専用機器およびこれに関連する機器を新たに搭載することによる搭載スペースが大きくなるという問題があった。そこで、第８実施形態では、上記問題点に鑑みて、電池を暖機するための専用の機器が不要でコスト低減および装置の小型化が図れる電池暖機装置を提供する。
【０１７３】
本実施形態の電池暖機装置は、前述の実施形態と同様に、内燃機関と電池に充電された電力によって駆動されるモータとを組み合わせて走行駆動源とするハイブリッド自動車、電池に充電された電力によって駆動されるモータを走行駆動源として推進する電気自動車、燃料電池と二次電池のハイブリッドシステムである燃料電池自動車等に用いられ、走行用モータの駆動電源等となる電池等を所定条件が成立する暖機時に暖める。電池は、例えばニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池、有機ラジカル電池であり、筐体内に収納された状態で自動車の座席下、後部座席とトランクルームとの間の空間、運転席と助手席の間の空間などに配置される。
【０１７４】
第８実施形態について図１４〜図１９を用いて説明する。図１４は、第８実施形態の電池暖機装置を説明するためのブロック図である。図１５は、第８実施形態に係る電池スタック１０１、送風部材１３０および電子部品の全体的構成を説明するための斜視図である。図１６は、電池暖機装置の暖機時の熱の移動を説明するための概略図である。図１５において、直方体状の各電池モジュール１０５が細長く延びる方向を長手方向Ｙ（送風方向Ｙともいう）とし、長手方向Ｙに直交する方向であって電池モジュール１０５が複数個並ぶ方向を積層方向Ｘとし、長手方向Ｙと積層方向Ｘの両方に垂直な方向を高さ方向Ｚ（上下方向Ｚともいう）とする。
【０１７５】
図１４および図１５に示すように、電池暖機装置は、主に、複数個の電池モジュール１０５の集合体であるモジュール集合体としての電池スタック１０１と、複数個の電池モジュール１０５の充電および放電または温度調節に用いられる電子部品とによって構成され、さらに電池スタック１０１を冷却する送風を供給する送風部材１３０を合わせて一体化した単位が組み電池または電池パックとして自動車に搭載される。電池スタック１０１は、電気的に直列接続された複数個の電池モジュール１０５をその長手方向Ｙの側面を対向させるように並べて配置され、これらを一体化して構成されたものであり、筐体（図示せず）内に収納されている。上記電子部品は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０、送風部材１３０を駆動するモータ１３１、インバータによって制御される各部品、各種の電子式制御装置等であり、例えばスイッチング電源装置であるパワー素子によって調整される電力で作動される部品である。パワー素子の動作は制御装置１２０によって制御される。
【０１７６】
筐体は、メンテナンスのために少なくとも一面を取り外し可能に構成された直方体状ケースであり、樹脂または鋼板で形成されている。筐体には、車両側に筐体をボルト締め等により固定するための取付部、および機器収納ボックスが設けられている。
【０１７７】
機器ボックスには、電池状態（例えば電圧、温度等）を監視する各種センサからの検出結果が入力される電池監視ユニット１０８と、電池監視ユニット１０８と通信可能に構成されＤＣ／ＤＣコンバータ１１０の電力授受（電力変換）を制御するとともに、送風部材１３０のモータ１３１の駆動を制御する制御装置１２０と、各機器を接続するワイヤハーネス等と、が収納されている。電池監視ユニット１０８は、各電池モジュール１０５の状態を監視する電池ＥＣＵ（電池の電子式制御ユニット）であり、電池スタック１０１と多数の配線にて接続されている。
【０１７８】
電池監視ユニット１０８は、主機バッテリ（高圧電池）である電池スタック１０１の温度情報、電流情報、電圧情報、内部抵抗情報、周囲温度情報等が入力される高圧電池センサ信号検出部１１３と、補機バッテリ１０４（低圧電池）の温度情報、電流情報、電圧情報、内部抵抗情報、周囲温度情報等が入力される低圧電池センサ信号検出部１１２と、を含んで構成されている。
【０１７９】
制御装置１２０は、高圧電池センサ信号検出部１１３および低圧電池センサ信号検出部１１２の出力信号を受信し、車両ＥＣＵ１０３と演算部１２２に出力する信号送受信部１２１と、信号送受信部１２１の出力する各電池センサの検出情報に基づいて電池状況を演算する演算部１２２と、演算結果に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ１１０の電力授受（電力変換）を制御する制御部１２３と、を含んで構成されている。また、制御装置１２０は、送風部材１３０のモータ１３１に供給される電力を調整するパワー素子（スイッチング電源装置、図示せず）の作動を制御するようになっている。制御装置１２０には、イグニッションスイッチ１０６がオンして補機バッテリ１０４の電力が供給されることにより電源が入るようになっている。
【０１８０】
制御装置１２０は、送風部材１３０のファンの回転数を検出し、ファンが吸い込む空気の温度を検出する。制御装置１２０は、ファンの吸気温度、高圧電池センサ信号検出部１１３が出力する電池温度、および予め記憶された制御プログラムに基づいて演算を行い、電池温度が適正な温度範囲となるようにファン１３４の回転数を制御して電池冷却を適切に調整する。制御装置１２０の制御部１２３は、例えば電圧のパルス波のデューティ比を変化させて変調するＰＷＭ制御を行い、ＰＷＭ制御によりモータ１３１の回転数を目標とする冷却能力に応じて可変制御し、温度センサ等で検出される電池スタック１０１の温度を制御している。制御装置１２０は、通信コネクタに接続される通信線を介して信号送受信部１２１によって車両の各種制御装置（例えば車両ＥＣＵ１０３）と通信可能に構成されている。
【０１８１】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０は、電池モジュール１０５の充放電を制御するために用いられる機器である。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０は、ハイブリッド自動車の発電用および走行用のモータ１０２等の高負荷に電力授受（電力変換）可能に接続された電池スタック１０１（高圧電池、主機バッテリ）を含む高圧電源系と、低圧負荷１０７に電力を供給する補機バッテリ１０４（低圧電池）を含む低圧電源系と、の間に設けられる電子部品である。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０は、モータ１０２等の高負荷に対する電力変換や低負荷に供給する電力変換を、パワー素子１１１（スイッチング電源装置の一例）によって調整するように構成されている。
【０１８２】
パワー素子１１１は、例えば、トランジスタとダイオードからなり、電力を変換、調整するために電気回路の一部をオン・オフできるスイッチング素子である。制御装置１２０は、パワー素子１１１に入力される駆動周波数およびデューティ比（入力電圧のオン・オフ時間の割合）の少なくとも一方を変更することで、出力電圧のレベルを変化させることができる。高圧電池の主機バッテリ（例えば定格約３００Ｖ）である電池スタック１０１から耐圧電池の補機バッテリ１０４（定格１２Ｖ）に電力を出力する場合、制御装置１２０は通常、効率が９０％程度になるようにパワー素子１１１の作動を制御する。
【０１８３】
そして、制御装置１２０がパワー素子１１１に入力される駆動周波数およびデューティ比の少なくとも一方を前述の通常時よりも増加させて、効率が２０％程度である非効率作動になるようにパワー素子１１１の作動を制御する。この制御により、図１６に示すように、パワー素子１１１が発熱し、電子部品であるＤＣ／ＤＣコンバータ１１０側から放熱が起こり、電池モジュール１０５を暖機することになる。図１６は、電池暖機装置の暖機時の熱の移動を説明するための概略図である。制御装置１２０は、電池モジュール１０５が低温状態であることを検出したときに、この非効率作動を実施する。
【０１８４】
この非効率作動を実施する方法については、第１実施形態において図３〜図６を参照しながら行った説明と同様であり、当該第１実施形態に記載の説明を参照されたい。
【０１８５】
また、制御装置１２０は、電池モジュール１０５が低温状態であることを検出するときに、電池モジュール１０５の温度、電圧値、電流値または内部抵抗値を含む電池情報、電池の周囲温度（例えば外気温度）を含む電池モジュール１０５の環境情報、および電池暖機装置を構成する各制御機器の温度または作動状態（例えば、電流、電圧）を含むシステム情報を含む各種情報のうち、少なくとも一つを用いる。すなわち、電池モジュール１０５の低温状態を検出する手段としては、電池モジュール１０５の温度を検出するだけでなく、電池モジュール１０５の温度に対して相関関係のある前述の各種情報を活用してもよい。これによれば、電池モジュール１０５の低温状態検出において、多面的な検出方法を実施することができる。また、上記各種情報のうち複数の情報を用いる場合にはより確実な検出を実施することができる。
【０１８６】
次に、電池スタック１０１周辺の電子部品について説明する。電池状態を検出するハーネスユニットは、各電池モジュール１０５の電池状態を検出する各種センサと、各種センサが検出した信号を電池監視ユニット１０８に伝送する配線と、を備えている。電池状態を監視する各種センサは、電池モジュール１０５毎に設けられ、その配線は各電池モジュール１０５の上部表面から引き出される。したがって、電池モジュール１０５毎に配線が引き出されるので、ハーネスユニットはこの配線を積層方向他方Ｘ２側に導くために設けられている。電池スタック１０１の負極端子および正極端子は、長手方向の一方Ｙ１側に位置する電池スタックの一側面１５０における長手方向端部１５０ａ，１５０ｂの近傍にそれぞれ設けられている。
【０１８７】
高負荷であるモータ１０２と電池スタック１０１との間には、電池からの電力供給を制御するためのリレー装置（システムメインリレーまたはＳＭＲという。図示せず）が電池スタック１０１の負極端子、正極端子にそれぞれに接続されている。各リレー装置は、制御装置１２０によって制御されて、電池スタック１０１に対して通電される電流の供給および遮断を行うことができる。
【０１８８】
正極端子とリレー装置との間には、サービスプラグ（図示せず）が設けられている。サービスプラグは、挿脱可能に構成されており、メンテナンス時等に引き抜かれることにより、主電流路を断ち切り遮断することができる。負極端子と接続されているリレー装置には、電池スタック１０１の電流を検出する電流センサ（図示せず）が設けられている。電流センサで検出された電流信号は、充電電流、放電電流として電池監視ユニット１０８の高圧電池センサ信号検出部１１３に出力される。電池スタック１０１の負極端子、正極端子はリレー装置を介して走行用のモータ１０２等の高負荷の装置に接続されている。
【０１８９】
次に、電池スタック１０１を構成する各電池モジュールについて説明する。各電池モジュール１０５は、電気絶縁性樹脂の外装ケースによってその外周面を被覆された扁平状直方体である。各電池モジュール１０５には、正極端子および負極端子が長手方向両端側に離れて配置されており、この両端子部は外装ケースから露出している。電池モジュール１０５は、筐体内で長手方向Ｙに所定間隔をあけて２個縦長に並ぶように配される。また縦長に２個並べられた一組の電池モジュール１０５は、積層方向Ｘに筐体内全体を占めるように密着して複数組並べられて、積層方向Ｘに積層されるようになっている。
【０１９０】
このように筐体内全体に配されたすべての電池モジュール１０５は、電池スタックの一側面１５０の長手方向端部１５０ａ側の第１の電池モジュールにおける負極端子から始まって、各電池モジュール１０５間を接続する導電部材としての各電極部によって筐体内を電池モジュールの長手方向Ｙに往復しながら積層方向一方Ｘ１側で電池スタックの一側面１５０の長手方向端部１５０ｂ側の第７の電池モジュールの正極端子に至るまで通電可能に直列接続されている。第１の電池モジュールの負極端子は、電池スタックの負極端子に接続されており、第７の電池モジュールの正極端子は、電池スタック１０１の正極端子に接続されている。
【０１９１】
したがって、第１の電池モジュールの負極端子と通電可能に接続されている電極部は、電池スタック１０１の負電極部に相当する。また、第７の電池モジュールの正極端子は、電池スタック１０１の正電極部に相当する。第１の電池モジュールの長手方向他方Ｙ２側の正極端子は、第２の電池モジュールの長手方向一方Ｙ１側の負極端子に長手方向Ｙに延びる電極部によって接続されて、両者は通電する。さらに、第２の電池モジュールの長手方向他方Ｙ２側の正極端子は、積層方向一方Ｘ１に隣接する第３の電池モジュールの長手方向他方Ｙ２側の負極端子に積層方向Ｘに延びる電極部によって接続されて、両者は通電する。第３の電池モジュールよりも長手方向一方Ｙ１側にある第４の電池モジュールの負極端子は、第３の電池モジュールの長手方向一方Ｙ１側の正極端子に長手方向Ｙに延びる電極部によって接続される。さらに第４の電池モジュールの積層方向一方Ｘ１に隣接する第５の電池モジュールは、積層方向Ｘに延びる電極部によって第４の電池モジュールと通電されている。
【０１９２】
以降同様に、隣り合う位置にある異極端子（正極端子および負極端子）は、両者を接続する電極部によって、第７の電池モジュールに至るまで長手方向Ｙに往復して蛇行するように直列接続されている。第７の電池モジュールの負極端子は、電極部によって長手方向他方Ｙ２側である第６の電池モジュールの正極端子と通電している。換言すれば、筐体内のすべての電池モジュール１０５は、第１の電池モジュールの長手方向一方Ｙ１側の電極部から第７の電池モジュールの長手方向他方Ｙ２側の電極部に至るまで、電流がジグザク状または蛇行状に流れるように電極部を介して電気的に直列接続されている。
【０１９３】
また、各電極部の上に電池モジュール１０５からの熱が伝わる冷却フィン１５１ａ〜１５１ｄ（以下、不特定の冷却フィンを示すときには符号１５１を付して示す）が設けられる。冷却フィン１５１は、筐体内の電池モジュール１０５における正極端子および負極端子の上方向Ｚ１に各端子（正極端子または負極端子）にそれぞれ設けられる。冷却フィン１５１は、アルミニウム合金等で構成される周知の波形状フィンであり、山部および谷部が積層方向Ｘに交互に繰り返され、山部と谷部の間を冷却風の吹出し方向に流れるように長手方向Ｙに伸長するように形成されている。
【０１９４】
次に、送風部材１３０の構成について説明する。送風部材１３０は、筐体の上下面以外の面であって、電池モジュール１０５の長手方向Ｙの側面に略直交する電池スタックの一側面１５０に隣接して一体的に設けられている。送風部材１３０は、電池スタックの一側面１５０の積層方向Ｘ（電池スタック１０１の長手方向）の横幅にわたる吹出口を有し、電池スタック１０１に対して冷却風を提供する。送風部材１３０は、主に遠心ファンの一例である２個のシロッコファンと、シロッコファンを回転駆動するモータ１３１と、シロッコファンが収納されている２個のケーシング１３３とから構成されている。送風部材１３０のケーシング１３３は、電池スタックの一側面１５０に略平行な方向（積層方向Ｘ）に空気を吸い込む吸込口１３６，１３７が形成されており、吸込口１３６，１３７から吹出口に向けて末広がりとなる流路１３５を内部に含んでいる。
【０１９５】
シロッコファンは略水平に配されたモータ１３１の回転軸１３２の両端にそれぞれ固定されている。ファンの回転軸１３２は、対向する電池スタック１０１の上下方向の高さ寸法Ｈの間にその軸心高さが含まれるように配置されている。ケーシング１３３は、モータ１３１の両側に固定支持された２個のシロッコファンのそれぞれの周囲を囲むスロール部を有するケーシングであり、１個のケーシング１３３について軸方向の両側面に開口する吸込口１３６，１３７を備えている。ケーシング１３３は一体に形成された取付脚をボルト等の締結手段により締め付けることにより車両側部品または機器収納ボックスに固定されている。
【０１９６】
ケーシング１３３は、吸込口１３６，１３７から吸い込まれた空気を電池スタック１０１の上部表面に向けて吹き出す吹出口を備えている。ケーシング１３３の内壁面とシロッコファンの前向きブレードとの間に形成される通路から吹出口に至る通風路には、吹出口側に末広がりとなる流路１３５が設けられている。当該末広がりの通風路はシロッコファンの上方に配され、吹出口は筐体内の上部に臨むように配置されている。吹出口の積層方向Ｘの長さは、積層方向Ｘにおける電池スタック１０１の長さ寸法Ｌ２に略等しい。
【０１９７】
このように吹出口側に向かう末広がりの流路１３５を形成する拡がり部を備えることにより、吹出し風を筐体内の横方向の広範囲に均等化するように吹出口に導くことができる。また、ケーシング１３３の吹出し方向（長手方向Ｙ）の寸法を小さく形成できる。
【０１９８】
吹出口は、高さ方向Ｚの長さ（上下方向長さ）が横幅よりも短い扁平状開口である。回転軸１３２の軸方向に並んでいる２個の吹出口が占める横幅は、対向する電池スタック１０１の横方向（電池モジュール１０５の積層方向Ｘ）の全幅と同等程度となるように構成されている。吹出口は、シロッコファンよりも高い位置で、シロッコファンよりも電池スタック１０１に近い位置で開口している。ケーシング１３３は、シロッコファンの上方から拡がり部によってシロッコファンの側方および電池スタック１０１側に膨出する形状であり、吹出口に達している。
【０１９９】
吹出口から吹き出される冷却風は、電池スタック１０１の上部表面に向かって流れ、吹出し方向上部側および下流側の各電池モジュール１０５の上部表面に達する。筐体には、吹出口から吹き出された空気が冷却フィン１５１で吸熱した後、排出される排出口が設けられている。この排出口は、吹出口と向き合うように筐体の側面に設けられている。換言すると、排出口は、筐体の長手方向他方Ｙ２側であって、積層方向Ｘに延びる側面の上方向Ｚ１に設けられる。排出口は、好ましくは、吹出口および冷却フィン１５１と略同じ高さに設けられる。
【０２００】
また、吹出口から吹き出される冷却風は、電池スタック１０１の上部表面に対して低風量であるが比較的流速が速く高静圧の流れとなる。このような拡がり部および吹出口を備えることにより、小型化したケーシング１３３内および筐体内に形成される狭い流路に対しても騒音を抑えた冷却風を提供することができる。そして、吸込口１３６，１３７から吸い込まれた冷却風は、ケーシング１３３内の末広がりの流路１３５を通って吹出口から吹き出されるが、その高さ位置は筐体内の上部であり、その横方向範囲は送風部材１３０が対向する電池スタック１０１の略横幅に及んでいるので、冷却風は筐体内の上部全体に行き渡ることになる。
【０２０１】
また、送風部材１３０において、ひとつのモータ１３１の両側に位置づけられた一対のケーシング１３３は、拡がり部が中央に向けての拡がり度合いよりも、外側に向けて大きく広がっている。換言すれば、各ケーシング１３３には、シロッコファンが積層方向Ｘにおけるケーシング１３３の中央部よりもモータ１３１寄りに配置されており、これに伴って積層方向Ｘにおけるケーシング１３３の形状は、スクロール部が積層方向Ｘにおける電池スタック１０１の中央部寄りに位置し、重心が積層方向Ｘの中央部側に偏ったものとなっている。すなわち、ケーシング１３３のスクロール部の軸方向（積層方向Ｘ）の長さは、積層方向Ｘにおける電池スタック１０１の長さ寸法Ｌ２よりも短くなっている。これにより、ケーシング１３３の側方に延びる空間は、電池スタックの一側面１５０の長手方向端部１５０ａ，１５０ｂに至るまで大きな空きスペースとなっている（以上、図１５参照）。
【０２０２】
上記電子部品は、ケーシング１３３の側方であって、電池スタックの一側面１５０の長手方向端部１５０ａ，１５０ｂよりも内側を占める空間に配置されることが好ましい。電子部品は、吸込口１３６または吸込口１３７の側方で、電池スタックの一側面１５０の長手方向端部１５０ａ，１５０ｂよりも内側を占める空間に配置されていてもよい。換言すれば、電子部品は、電池スタック１０１の上下方向の高さ寸法Ｈと、積層方向Ｘにおける電池スタック１０１の長さ寸法Ｌ２と、電池モジュールの長手方向における送風部材１３０の長さ寸法Ｌ３と、で囲まれる直方体状の内部空間のどこかに配置されている。つまり、この内部空間において送風部材１３０が占有していない空きスペースは本来デッドスペースとなるため、電子部品は、この空きスペースを有効に活用すべく配置される。したがって、電子部品は、この直方体状の内部空間に配置されるため、その外側に突出することなく、装置全体としての小型化が促進され、高い車両への搭載性が得られる。
【０２０３】
次に、本電池暖機装置が実行する電池の暖機運転について図１７を参照して説明する。図１７は、電池暖機装置において電池の温度制御を行うときの流れを示すフローチャートである。図１７に示す制御は、制御装置１２０によって実行される。
【０２０４】
まず、制御装置１２０に電源が投入されると、制御装置１２０は、電池モジュール１０５の温度に関する情報を読み込む（ステップ１１０）。本フローチャートでは、電池温度Ｔｄを検出する。次に、検出された電池温度Ｔｄが所定温度Ｔ１未満であるか否かを判定する（ステップ１２０）。この判定は、電池モジュール１０５が効率的な作動ができない低温状態、つまり、電池の暖機を必要とする状態であるかどうかを判定するものである。
【０２０５】
ステップ１２０で電池温度Ｔｄが所定温度Ｔ１未満でないと判定されると、暖機運転は不要であるため、ステップ１５０に飛び、電池モジュール１０５が効率的な作動ができる所定の温度範囲（適切な温度範囲）となるように温度制御を行う運転（主制御）を実施し、再びステップ１１０に戻る。ステップ１５０では、例えば電池冷却制御を実施する。電池冷却制御では、送風部材１３０により電池スタック１０１の上面に送風することにより、電池の温度を所定の温度範囲に制御して効率的な運転を実施できる環境にする。
【０２０６】
一方、ステップ１２０で電池温度Ｔｄが所定温度Ｔ１未満であると判定されると、暖機運転が必要な温度状態であると判断し、電子部品の出力電力を調整するパワー素子１１１（スイッチング電源装置）について前述の非効率作動させる処理を実行する（ステップ１３０）。具体的には、通常作動時の入力制御信号よりも、駆動周波数を増加したり、デューティ比を増加したり、スイッチングの立ち上げ時間等を増加したりする入力制御信号をパワー素子１１１に印加する。このように周波数の可変、デューティ比の可変、スイッチングの立ち上げ時間等の可変などによる入力信号処理により、電流値および電圧値が増減する過渡状態の回数や過渡状態の時間が通常作動時よりも多くなる。この作用によって、素子の発熱回数や平均発熱量が増加して通常作動時に比べて外部への放熱量が増加する。この放熱が周囲の電池スタック１０１に伝わり、電池モジュール１０５の暖機が行われ、電池温度が昇温するようになる。
【０２０７】
このステップ１３０の非効率作動は、ステップ１４０で電池温度Ｔｄが所定温度Ｔ１未満でないと判定されるまで継続される。電池温度Ｔｄが所定温度Ｔ１未満でないと判定すると、暖機が必要でなくなり暖機運転を終了し、前述のステップ１５０に移行する。
【０２０８】
図１８は、電池の暖機時に、パワー素子１１１（スイッチング電源装置）に入力される駆動周波数と電池の温度との関係を示したマップ（相関図）である。図１９は、電池の暖機時に、パワー素子（スイッチング電源装置）に入力されるデューティ比と電池の温度との関係を示したマップ（相関図）である。図１８および図１９に示すように、制御装置１２０は、パワー素子１１１に入力される駆動周波数およびデューティ比の少なくとも一方の増加量を、電池モジュール１０５の低温状態の度合いに応じて変化させるようにしてもよい。具体的には、当該駆動周波数（Ｈｚ）および当該デューティ比（％）はともに、電池温度Ｔｄが低い温度になるほど、高くなるように制御される。例えば、電池温度Ｔｄが０℃以上の場合は一定値に制御されるが、０℃未満の場合は低温になるほど高くなるように制御される。
【０２０９】
これによれば、パワー素子１１１に入力される駆動周波数およびデューティ比の少なくとも一方の増加量を電池モジュールの低温レベルに応じて変化させるので、低温状態を適温状態に迅速にもっていけるようになる。これにより暖機運転がさらに促進され、電池の制御性の向上に寄与できる。
【０２１０】
本実施形態の電池暖機装置がもたらす作用効果について述べる。電池暖機装置は、複数個の電池モジュール１０５を通電可能に接続して一体にしてなる電池スタック１０１に対して、所定の条件が成立するときに放熱して暖機することができる。電池暖機装置は、複数個の電池モジュール１０５の充放電および温度調節に用いられ、パワー素子１１１によって調整される電力によって作動するＤＣ／ＤＣコンバータ１１０と、パワー素子１１１の動作を制御する制御装置１２０と、を備える。制御装置１２０は、電池モジュール１０５が低温状態であることを検出したときに、パワー素子１１１を、電流値および電圧値が増減する過渡状態の回数または過渡状態の時間が通常の動作状態に比べて多い非効率作動に動作させることにより、発熱させて電池モジュール１０５を暖機する。
【０２１１】
この構成によれば、電流値および電圧値が増減する過渡状態の回数または過渡状態の時間が通常の動作状態に比べて多くなるようにパワー素子１１１（スイッチング電源装置）を作動させることにより、電子部品はスイッチング損失、導通損失等が通常状態よりも多く発生して発熱するようになる。また、電子部品はその運転効率が低下し発熱するようになる。このように電池モジュール１０５が低温状態のときに敢えて通常の作動とは異なる非効率な作動を実施する。これにより、既設の電子部品からの放熱が促進されることになる。したがって、電池の暖機運転において、電池の充放電および温度調節に用いられる既設の機器を有効活用することができ、暖機用の機器を追加する必要がなく、コストの低減および装置の小型化が実現できる。
【０２１２】
また、電池モジュール１０５を暖機するときに非効率作動に動作される電子部品は、電池スタック１０１を含む高圧負荷に電力授受（電力変換）可能に接続される高圧電源系と低圧負荷に電力を供給する低圧電源系との間の電力授受（電力変換）を行うＤＣ／ＤＣコンバータ１１０であることが好ましい。
【０２１３】
この構成を採用した場合には、既設の機器であるＤＣ／ＤＣコンバータを有効活用するため、暖機用の機器を追加することなく、電池の暖機を実施することができる。
【０２１４】
また、ケーシング１３３が末広がりの流路１３５を有することにより、送風部材１３０の体格は吹出口から吸込口１３６，１３７にかけて幅が狭くなり、ケーシング１３３の側方に形成可能な空きスペースを広く設定することができる。これにより、電池スタックの一側面１５０に隣接する送風部材１３０の占有空間が低減され、電池スタックの一側面１５０側のいわゆるデッドスペースを大きく確保することができる。そして、電子部品が、ケーシング１３３の側方で、電池スタックの一側面１５０の長手方向端部１５０ａ，１５０ｂよりも内側を占める空間に配置されるため、電子部品が電池スタック１０１と送風部材１３０で形成される略直方体空間から突出することがなく、装置全体をコンパクトにまとめた状態で、車両に設置することができる。上記構成では、換言すれば、電池スタック１０１と送風部材１３０の大きさや形状（例えば、拡がり部を有するケーシング１３３の特有な形状）の違いによるデッドスペースを有効活用した電子部品の配置が提供できる。したがって、デッドスペースを活用した電子部品の一体的配置により、車両への搭載性が向上する。
【０２１５】
また、送風部材１３０は、末広がりの流路１３５を備えることにより、電池スタック１０１に対して均一化した流速分布の冷却風を提供できるとともに、送風部材の体格を小さくすることができ、空きスペースを確保することができる。
【０２１６】
さらに、送風部材１３０は、末広がりの流路１３５に加え、遠心ファンを備えることにより、高静圧の冷却風を提供でき、小型化に伴う狭い流路に送風を行っても低騒音で省エネルギーの冷却装置となる。
【０２１７】
さらに、吹出口は高さの低い扁平状の吹出口であることにより、小風量でも流速の速い冷却風を提供できるので、低騒音化を満たしつつも電池モジュール１０５を冷却する能力を確保することができる。
【０２１８】
また、電池モジュール１０５を暖機するときに非効率作動に動作される電子部品は、送風部材１３０のケーシング１３３の側方であって、電池スタックの一側面１５０の長手方向端部１５０ａ，１５０ｂよりも内側を占める空間に配置されていることが好ましい。
【０２１９】
この構成を採用した場合には、当該電子部品を、電池スタック１０１の長手方向（積層方向Ｘ）の空きスペースと、ケーシング１３３の高さ方向Ｚの長さにわたる空きスペースとの両方を最大限に活用して設置することができる。さらに、非効率作動時に電子部品が放出する熱量を送風部材１３０によって空気とともに搬送できるので、電池スタック１０１に対して効果的に供給することができる。
【０２２０】
また、電池モジュール１０５を暖機するときに非効率作動に動作される電子部品は、車両ＥＣＵ１０３または電池監視ユニット１０８であってもよい。この構成を採用した場合には、電池スタック１０１の長手方向（積層方向Ｘ）の空きスペースと、ケーシング１３３の高さ方向Ｚの幅にわたる空きスペースとの両方を最大限に活用して車両ＥＣＵ１０３または電池監視ユニット１０８を設置することができる。さらに、車両ＥＣＵ１０３または電池監視ユニット１０８の形状を当該空きスペースを有効活用する設計が可能になり、電池暖機装置のさらなる小型化が図れる。
【０２２１】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【０２２２】
例えば、上記実施形態において説明した構成および作動は、水または空気を介して加温される電池スタック１０１は、ハイブリッド自動車や電気自動車で使用される走行用のモータに対して電力を供給する電池、燃料電池自動車で使用される燃料電池等に広く適用されるものである。
【０２２３】
上記各実施形態において、回路中に配置された電池等の暖房要求を要する機器は、その配置箇所が回路中の図示される箇所に限定されるものではない。すなわち、当該機器は、発熱増大作動により電子部品から発生された熱を供給可能な箇所に配置されていればよく、その配置箇所は任意である。
【０２２４】
また、上記実施形態において、前述の発熱増大作動を行わず、第２冷却水回路２０の冷却水をラジエータ２４で放熱させながらエンジン１１に流通させて循環させる制御を行った場合には、第２冷却水回路２０の冷却水を活用してエンジン１１を冷却することができる。これによって、エンジン１１の冷却を要する場合に支援し、促進することができる。
【０２２５】
また、空気を介して電池を冷却する方式（いわゆる空冷方式）を採用する場合には、前述の発熱増大作動を行わず、第２冷却水回路２０の冷却水をラジエータ２４で放熱させながらヒータコア１３に流通させるとともに、送風部材１３０により電池に対して送風を行うことにより、第２冷却水回路２０の冷却水を活用して電池を冷却することもできる。
【０２２６】
また、上記実施形態において送風部材１３０は、ファンの回転軸１３２が水平方向になるように構成されているが、電池暖機装置を自動車に設置するときには、吹出口が水平方向に伸長する形態で上方に位置するように設置してもよいし、あるいは、ファンの回転軸１３２が鉛直方向になるように設置してもよい。前者の場合は高さが低い設置空間に適した配置が実現でき、後者の場合は横幅の狭い設置空間に適した設置が実現できる。
【０２２７】
また、上記実施形態において、複数個の電池モジュール１０５は、筐体内で送風部材１３０からの冷却風の吹出し方向に対して垂直な方向（図１５のＸ方向）に所定の隙間をあけて並べて配置するようにしてもよい。この場合には、冷却風は、吹出し方向に対して垂直な方向に並ぶ電池モジュール１０５の長手方向側面間に形成された複数の所定の隙間に沿うように流れ込み、これを通って筐体に設けられた排出口に向かって流れながら各電池モジュール１０５を吸熱冷却し、排出口から筐体の外部に排出される。
【符号の説明】
【０２２８】
１１…エンジン
１３…ヒータコア
２１…インバータ（電子部品）
５０…空調用冷凍サイクル
１０１…電池スタック（高圧電池）
１０２…モータ
１０４…補機バッテリ（低圧電池）
１０５…電池モジュール
１０９…昇圧コンバータ（電子部品）
１１０…ＤＣ／ＤＣコンバータ（電子部品）
１１１…パワー素子（スイッチング電源装置）
１２０…制御装置
１３０…送風部材
１３３…ケーシング
１３５…流路
１３６，１３７…吸込口
１５０…電池スタックの一側面
１５０ａ，１５０ｂ…長手方向端部
【図１】
2010119282.tif 000003
【図２】
2010119282.tif 000004
【図３】
2010119282.tif 000005
【図４】
2010119282.tif 000006
【図５】
2010119282.tif 000007
【図６】
2010119282.tif 000008
【図７】
2010119282.tif 000009
【図８】
2010119282.tif 000010
【図９】
2010119282.tif 000011
【図１０】
2010119282.tif 000012
【図１１】
2010119282.tif 000013
【図１２】
2010119282.tif 000014
【図１３】
2010119282.tif 000015
【図１４】
2010119282.tif 000016
【図１５】
2010119282.tif 000017
【図１６】
2010119282.tif 000018
【図１７】
2010119282.tif 000019
【図１８】
2010119282.tif 000020
【図１９】
2010119282.tif 000021