(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される電子機器と、
電力を供給する電力供給部と、
前記電力供給部から供給される電力により動作し、それぞれがペルチェ素子を含む複数の冷却部と、
前記複数の冷却部の吸熱側に配置される管であり、前記冷却部の吸熱によって冷却される空気を、前記電子機器に向かわせる第１の管と、
前記電力供給部から供給される電力に応じて、動作させる冷却部の数を決め冷却部を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記冷却部を複数動作させるように制御する場合、前記冷却部の使用頻度を示す値に基づき、動作させる冷却部の順番を異ならせるように制御するとともに、第１の順番で動作させたときの使用頻度を示す値と、前記第１の順番とは逆順となる第２の順番で動作させたときの使用頻度を示す値とを比較し、該比較結果に基づき前記冷却部の動作順が前記第１の順番または前記第２の順番のいずれかとなるように制御することを特徴とする車両。
【請求項２】
車両に搭載される電子機器と、
電力を供給する電力供給部と、
前記電力供給部から供給される電力により動作し、それぞれがペルチェ素子を含む複数の冷却部と、
前記複数の冷却部の吸熱側に配置される管であり、前記冷却部の吸熱によって冷却される空気を、前記電子機器に向かわせる第１の管と、
前記電力供給部から供給される電力に応じて、動作させる冷却部の数を決め冷却部を制御する制御部と、
前記冷却部の吸熱によって冷却される前記第１の管内の空気を、前記電子機器に向かわせる送風機を有し、
前記制御部は、前記電力供給部からの電力供給が規定を満たさない場合、前記動作させる冷却部の数をゼロとし、前記送風機のみの稼働となるように制御することを特徴とする車両。
【請求項３】
前記制御部は、前記冷却部を複数動作させるように制御する場合、前記冷却部の使用頻度を示す値に基づき、動作させる冷却部の順番を異ならせるように制御することを特徴とする請求項２に記載の車両。
【請求項４】
前記制御部は、前記冷却部を複数動作させるように制御する場合、第１の順番で動作させたときの使用頻度を示す値と、前記第１の順番とは逆順となる第２の順番で動作させたときの使用頻度を示す値とを比較し、該比較結果に基づき前記冷却部の動作順が前記第１の順番または前記第２の順番のいずれかとなるように制御する請求項３に記載の車両。
【請求項５】
さらに、前記複数の冷却部の排熱側に配置される管であり、外気を吸気し、前記冷却部の排熱を外気に向けて排出する第２の管を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の車両。
【請求項６】
前記冷却部の吸熱によって冷却される前記第１の管内の空気を、前記電子機器に向かわせる送風機を有し、
前記制御部は、前記電力供給部からの電力供給が規定を満たさない場合、前記動作させる冷却部の数をゼロとし、前記送風機のみの稼働となるように制御することを特徴とする請求項１に記載の車両。
【請求項７】
前記電子機器の温度の情報を取得するセンサを有し、
前記制御部は、さらに、前記センサから前記電子機器の温度の情報を取得し、該温度情報の値が規定値を上回っている場合に、前記冷却部の数を決め、該決めた数の冷却部が動作するように制御することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の車両。
【請求項８】
前記制御部は、前記車両のエンジンが停止しているか否かを判定し、停止している場合、前記冷却部の数を決め、該決めた数の冷却部が動作するように制御することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の車両。
【請求項９】
前記制御部は、前記冷却部の成績係数に基づき、前記数を決めることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の車両。
【請求項１０】
前記電子機器は、前記車両を走行させるモータに供給される電力を蓄電するバッテリ、電圧を昇圧または降圧するコンバータ、電力を直流から交流へ変換するインバータのうちのいずれか１つまたは複数であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の車両。
【請求項１１】
前記電力供給部は、ソーラパネルで変換された電力を蓄電するバッテリ、または補機バッテリのいずれかであることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の車両。
【請求項１２】
電力を供給する電力供給部と、
前記電力供給部から供給される電力により動作し、それぞれがペルチェ素子を含む複数の冷却部と、
前記複数の冷却部の吸熱側に配置される管であり、前記冷却部の吸熱によって冷却される空気を、車室内に向かわせる第１の管と、
前記電力供給部から供給される電力に応じて、動作させる冷却部の数を決め冷却部を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記冷却部を複数動作させるように制御する場合、前記冷却部の使用頻度を示す値に基づき、動作させる冷却部の順番を異ならせるように制御するとともに、第１の順番で動作させたときの使用頻度を示す値と、前記第１の順番とは逆順となる第２の順番で動作させたときの使用頻度を示す値とを比較し、該比較結果に基づき前記冷却部の動作順が前記第１の順番または前記第２の順番のいずれかとなるように制御することを特徴とする車両。
【請求項１３】
電力を供給する電力供給部と、
前記電力供給部から供給される電力により動作し、それぞれがペルチェ素子を含む複数の冷却部と、
前記複数の冷却部の吸熱側に配置される管であり、前記冷却部の吸熱によって冷却される空気を、車室内に向かわせる第１の管と、
前記電力供給部から供給される電力に応じて、動作させる冷却部の数を決め冷却部を制御する制御部と、
前記冷却部の吸熱によって冷却される前記第１の管内の空気を、前記車室内に向かわせる送風機を有し、
前記制御部は、前記電力供給部からの電力供給が規定を満たさない場合、前記動作させる冷却部の数をゼロとし、前記送風機のみの稼働となるように制御することを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリなどの温度を調節する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、車両には、バッテリ等の温度を調節するための冷却機構が搭載されている。この冷却機構は、通常、車両のイグニッションスイッチがオフされた車両停車状態では作動しないため、車両停車後にバッテリ内の温度が徐々に上昇する。これは、バッテリの劣化を促進させる要因となる。また、車両には、バッテリの制御に関わるインバータ、コンバータなどの電子機器が搭載されており、これらの電子機器も冷媒により冷却される場合がある。
【０００３】
温度調整に関しての技術として、駆動用の電池を備える車両に搭載される電池の温度調節装置であって、車両のキャビンから取り込まれた空気の流路において電池の上流側に配置されており、温度が相互に異なるように制御可能な第１部分及び第２部分を有し、第１部分又は第２部分により取り込まれた空気を選択的に加熱可能又は冷却するペルチェ素子と、電池の温度を検出する温度検出手段と、検出された温度に応じて、取り込まれた空気を加熱又は冷却するようにペルチェ素子を制御する制御手段とを備えた温度調節装置が開示されている（例えば特許文献１）。
【０００４】
また、自動車に取り付けられる冷暖房システムであって、冷暖房手段としてのペルチェ素子と、これを作動させる太陽電池と、車室内の温度を検出する温度検出手段を備え、エンジン停止中に、太陽電池により発電した電力で、上記温度検出手段の検出信号にもとづきペルチェ素子を冷房または暖房作動させるようにしたことを特徴とするシステムが開示されている（例えば特許文献２）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１１０８２９号公報
【特許文献２】特開平１１−３４６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ペルチェ素子は、投入される電力に応じてＣＯＰ（Coefficient of Performance）が変動するところ、特許文献１及び２ではこの点が考慮されていない。
【０００７】
本願発明は、ペルチェ素子の特性を踏まえて、車両に搭載される電子機器または車室内を適切に効率よく冷却することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本願発明に係る車両は、（１）車両に搭載される電子機器と、電力を供給する電力供給部と、前記電力供給部から供給される電力により動作し、それぞれがペルチェ素子を含む複数の冷却部と、前記複数の冷却部の吸熱側に配置される管であり、前記冷却部の吸熱によって冷却される空気を、前記電子機器に向かわせる第１の管と、前記電力供給部から供給される電力に応じて、動作させる冷却部の数を決め冷却部を制御する制御部と、を有する。そして、前記制御部は、前記冷却部を複数動作させるように制御する場合、前記冷却部の使用頻度を示す値に基づき、動作させる冷却部の順番を異ならせるように制御するとともに、第１の順番で動作させたときの使用頻度を示す値と、前記第１の順番とは逆順となる第２の順番で動作させたときの使用頻度を示す値とを比較し、該比較結果に基づき前記冷却部の動作順が前記第１の順番または前記第２の順番のいずれかとなるように制御する。
さらに、本願発明に係る車両は、（２）車両に搭載される電子機器と、電力を供給する電力供給部と、前記電力供給部から供給される電力により動作し、それぞれがペルチェ素子を含む複数の冷却部と、前記複数の冷却部の吸熱側に配置される管であり、前記冷却部の吸熱によって冷却される空気を、前記電子機器に向かわせる第１の管と、前記電力供給部から供給される電力に応じて、動作させる冷却部の数を決め冷却部を制御する制御部と、前記冷却部の吸熱によって冷却される前記第１の管内の空気を、前記電子機器に向かわせる送風機を有する。そして、前記制御部は、前記電力供給部からの電力供給が規定を満たさない場合、前記動作させる冷却部の数をゼロとし、前記送風機のみの稼働となるように制御する。
【０００９】
（３）上記（２）の構成において、前記制御部は、さらに、前記冷却部を複数動作させるように制御する場合、前記冷却部の使用頻度を示す値に基づき、動作させる冷却部の順番を異ならせるように制御する。またこの場合、（４）前記制御部は、前記冷却部を複数動作させるように制御する場合、第１の順番で動作させたときの使用頻度を示す値と、前記第１の順番とは逆順となる第２の順番で動作させたときの使用頻度を示す値とを比較し、該比較結果に基づき前記冷却部の動作順が前記第１の順番または前記第２の順番のいずれかとなるように制御する。このようにすることで、冷却部間での使用頻度のバラツキを低減させることができる。
【００１０】
（５）上記（１）又は（２）の構成において、さらに、前記複数の冷却部の排熱側に配置される管であり、外気を吸気し、前記冷却部の排熱を外気に向けて排出する第２の管を有する。このように、冷却部の排熱を外気へ排気させることで、冷却部の冷却性能がより向上する。
【００１１】
（６）上記（１）の構成において、前記冷却部の吸熱によって冷却される前記第１の管内の空気を、前記電子機器に向かわせる送風機を有し、前記制御部は、前記電力供給部からの電力供給が規定を満たさない場合、前記動作させる冷却部の数をゼロとし、前記送風機のみの稼働となるように制御する。このようにすることで、送風機を用いた冷却が可能となるとともに、供給電力が不足している場合は冷却部の動作を停止させることができる。
【００１２】
（７）上記（１）又は（２）の構成において、前記電子機器の温度の情報を取得するセンサを有し、前記制御部は、さらに、前記センサから前記電子機器の温度の情報を取得し、該温度情報の値が規定値を上回っている場合に、前記冷却部の数を決め、該決めた数の冷却部が動作するように制御する。このようにすることで、動作不要な場合はその動作を禁止させることができ、不必要な冷却制御を抑制できる。
【００１３】
（８）上記（１）又は（２）の構成において、前記制御部は、前記車両のエンジンが停止しているか否かを判定し、停止している場合、前記冷却部の数を決め、該決めた数の冷却部が動作するように制御する。このようにすることで、上記冷却制御をエンジンが停止している場合のみに制限させることができ、エンジンが駆動している場合は他の冷却機構等を用いることを可能とする。
【００１４】
（９）上記（１）又は（２）の構成において、前記制御部は、前記冷却部の成績係数に基づき、前記数を決める。このようにすることで、より高効率で冷却制御が可能となる。
【００１５】
（１０）上記（１）又は（２）の構成において、前記電子機器は、前記車両を走行させるモータに供給される電力を蓄電するバッテリ、電圧を昇圧または降圧するコンバータ、電力を直流から交流へ変換するインバータのうちのいずれか１つまたは複数であることを特徴とし、また（１１）前記電力供給部は、ソーラパネルで変換された電力を蓄電するバッテリ、または補機バッテリのいずれかであることを特徴とする。
【００１６】
上記目的を達成するために、本願発明に係る車両は、（１２）電力を供給する電力供給部と、前記電力供給部から供給される電力により動作し、それぞれがペルチェ素子を含む複数の冷却部と、前記複数の冷却部の吸熱側に配置される管であり、前記冷却部の吸熱によって冷却される空気を、車室内に向かわせる第１の管と、前記電力供給部から供給される電力に応じて、動作させる冷却部の数を決め冷却部を制御する制御部と、を有する構成であってもよい。このとき、前記制御部は、前記冷却部を複数動作させるように制御する場合、前記冷却部の使用頻度を示す値に基づき、動作させる冷却部の順番を異ならせるように制御するとともに、第１の順番で動作させたときの使用頻度を示す値と、前記第１の順番とは逆順となる第２の順番で動作させたときの使用頻度を示す値とを比較し、該比較結果に基づき前記冷却部の動作順が前記第１の順番または前記第２の順番のいずれかとなるように制御する。
さらに、本願発明に係る車両は、（１３）電力を供給する電力供給部と、前記電力供給部から供給される電力により動作し、それぞれがペルチェ素子を含む複数の冷却部と、前記複数の冷却部の吸熱側に配置される管であり、前記冷却部の吸熱によって冷却される空気を、車室内に向かわせる第１の管と、前記電力供給部から供給される電力に応じて、動作させる冷却部の数を決め冷却部を制御する制御部と、前記冷却部の吸熱によって冷却される前記第１の管内の空気を、前記車室内に向かわせる送風機を有し、前記制御部は、前記電力供給部からの電力供給が規定を満たさない場合、前記動作させる冷却部の数をゼロとし、前記送風機のみの稼働となるように制御することができる。
【発明の効果】
【００１７】
上記構成によれば、ペルチェ素子の特性を踏まえて、車両に搭載される電子機器または車室内を適切に効率よく冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】車両の斜視図である。
【図２】実施形態１のバッテリを冷却する冷却システムの概略図である。
【図３】ペルチェユニットの斜視図である。
【図４】ペルチェユニットの断面図である。
【図５】１モジュール当たりの供給電力と成績係数との関係を示す図である。
【図６】実施形態１の冷却システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】実施形態２の冷却システムの概略図である（モジュール８３Ａ、８３Ｂ動作）。
【図８】実施形態２の冷却システムの概略図である（モジュール８３Ｄ、８３Ｅ動作）。
【図９】実施形態２のペルチェユニットの拡大構成図である。
【図１０】実施形態２の冷却システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（実施形態１）
図１を参照しながら、本実施形態に係る車両の概略構成について説明する。図１は、車両の斜視図であり、一部の要素を透視して図示する。Ｆｒは車両の前進方向(前側方向)を示しており、Ｒｒは車両の後進方向（後側方向）を示しており、Ｒｈは車両の進行方向（Ｆｒ方向）に向かって右側の方向を示しており、Ｌｈは車両の進行方向（Ｆｒ方向）に向かって左側の方向を示している。
【００２０】
図２は、車両２００が有する、バッテリを冷却する冷却システムの概略図である。車両２００は、バッテリ１２（第１のバッテリに相当する）の出力を用いてモータを駆動する第１の駆動経路とエンジン２による第２の駆動経路とを有するハイブリッド車両である。ただし、車両２００は、第１及び第２の駆動経路のうち第１の駆動経路のみを有する電気車両であってもよい。また、車両２００は、第１及び第２の駆動経路を有すると共に、車両外部の外部電源を用いてバッテリ１２を充電可能なプラグインハイブリッド車両であってもよい。
【００２１】
バッテリパック１は、バッテリケース１１と、バッテリケース１１の内部に収容されたバッテリ１２（図２参照）とを含む。バッテリ１２は、複数の単電池を直列に接続したり、或いは複数の単電池を並列に接続した電池ブロックを直列に接続することにより構成してもよい。単電池は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などの二次電池、或いはキャパシタであってもよい。バッテリ１２は、例えば、車両２００のリアシートのＲｒ側に形成されたラゲージルームに設置される。
【００２２】
バッテリパック１のバッテリケース１１には、車両Ｌｈ側に循環ダクト２６（第１の管に相当する）が接続されており、車両Ｒｈ側に循環ブロワ２７（送風機に相当する）が設けられている。循環ブロワ２７が作動すると、循環ダクト２６を介して、バッテリケース１１の内外において空気を循環させることができる。循環ダクト２６は、ペルチェユニット２５の吸熱側に接続されている。循環ダクト２６の内部を循環する空気は、ペルチェユニット２５の吸熱側を通過することにより冷却される。これにより、冷却された空気を用いてバッテリ１２を冷却できるため、バッテリ１２の劣化を抑制できる。
【００２３】
吸気管２０（第２の管に相当する）の内部には、換気ファン２８が設けられている。吸気管２０の終端部には、車両外に向かって突出する排気口２３が形成されている。吸気管２０は、ペルチェユニット２５の排熱側を通過するようになっている。換気ファン２８が作動すると、吸気口２１から取り込まれた外気は、排熱側を通過した際に温度上昇し、換気口２３から車両外に放出される。
【００２４】
車両停車状態で車両２００が炎天下に放置されている場合には、エアコン３の作動が停止しているため、車室内及びバッテリケース１１の内部の温度が徐々に上昇して、車外の温度よりも高くなる。例えば、車外の温度が４０℃である場合、車室内の温度は５０〜６０℃になる。実施形態１では、循環ブロワ２７を作動させることにより、循環ダクト２６内部を空気が循環する。循環ダクト２６の内部を循環する空気は、ペルチェユニット２５における熱交換作用により、冷却される。したがって、冷却された空気を用いてバッテリ１２を冷却することができる。これにより、バッテリ１２の温度が下がり、バッテリ１２の温度上昇による劣化を抑制できる。
【００２５】
次に、図１及び図２を参照しながら、車両の構成について更に詳細に説明する。図２において、点線の矢印は信号が流れる方向を示しており、実線の矢印は電力が供給される方向を示している。また、太い黒色の矢印は空気が流れる方向を示している。
【００２６】
車両２００は、上記構成に加えて、さらに、コントローラ１０、ペルチェユニット２５、ソーラパネル４０、ソーラ用バッテリ５０、補機バッテリ６０、電源切替スイッチ７０、車外温度センサ７１、バッテリ温度センサ７４、スイッチ７５、７６を備える。
【００２７】
車外温度センサ７１は、車両２００の外部の温度に関する情報を取得し、この取得した情報をコントローラ１０に出力する。温度に関する情報は、サーミスタの抵抗値であってもよい。この場合、コントローラ１０は、サーミスタの抵抗値の変化から、車室外の温度を算出する。ここで、車外温度センサ７１は、図１に図示するように、車両２００のＦｒ方向の端部に配置することができる。
【００２８】
バッテリ温度センサ７４は、バッテリ１２の温度に関する情報を取得し、この取得した情報をコントローラ１０に出力する。温度に関する情報は、サーミスタの抵抗値であってもよい。また、温度に関する情報は、バッテリ１２を構成する個々の単電池から取得してもよいし、或いは複数の単電池を纏めた電池ブロックから取得してもよい。ここで、コントローラ１０は、バッテリ温度センサ７４から取得した情報を用いて、バッテリ１２の蓄電量を推定したり、バッテリ１２の冷却制御を行ったりする。
【００２９】
ここで、バッテリ１２の冷却制御とは、充放電により発熱したバッテリ１２を適正な温度に維持するために、循環ブロワ２７、換気ファン２８及びペルチェユニット２５を作動させる制御のことである。車両が駆動している状態の場合、電源切替スイッチ７０は補機バッテリ６０に接続され、循環ブロワ２７、換気ファン２８及びペルチェユニット２５は、補機バッテリ６０から電力の供給を受けることにより作動する。一方車両停止状態時では、電源切替スイッチ７０はソーラ用バッテリ５０に接続され、冷却制御はソーラ用バッテリ５０から供給される電力により行われる。
【００３０】
コントローラ１０は、車両２００の種々の制御を行う。コントローラ１０は、ＣＰＵ、ＭＰＵであってもよいし、或いはこれらのＣＰＵなどにおいて行われる少なくとも一部の処理を回路的に実行するＡＳＩＣ回路を含んでいてもよい。また、ＣＰＵなどの個数は、単数であってもよいし、複数であってもよい。したがって、例えば、バッテリ１２の充放電を制御するＣＰＵと、換気ファン２８、循環ブロワ２７等の駆動を制御するＣＰＵとが、異なっていても良い。
【００３１】
ソーラパネル４０は、図１に図示するように、車両２００の屋根を構成するムーンルーフガラスに内蔵されている。ソーラパネル４０は、複数のソーラセルを含む。ソーラセルは、多結晶シリコンからなる半導体の１種で、光エネルギを直接電気に変換する。Ｎ型半導体及びＰ型半導体の２種の材料から構成されているソーラセルに太陽光が照射されると、ソーラセルからマイナス電荷（電子）とプラス電荷（孔）が生成される。マイナス電荷はＮ型半導体に集まり、プラス電荷はＰ型半導体に集められる。ソーラパネル４０で得られた電力は、ソーラ用バッテリ５０に蓄電される。ソーラ用バッテリ５０は、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池などの二次電池、或いはキャパシタであってもよい。
【００３２】
補機バッテリ６０は、車室内のオーディオ機器に電力を供給したり、或いは上述したバッテリ１２の冷却制御を行う際に、循環ブロワ２７等に対して作動電力を供給する。補機バッテリ６０は、バッテリ１２から電力を供給することにより蓄電される。
【００３３】
ソーラ用バッテリ５０及び補機バッテリ６０は、電源切替スイッチ７０を介して換気ファン２８、循環ブロワ２７及びペルチェユニット２５に接続されている。コントローラ１０は、電源切替スイッチ７０に対して駆動信号（例えば、Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ信号）を出力することにより、ソーラ用バッテリ５０から換気ファン２８、循環ブロワ２７及びペルチェユニット２５に対する電力の供給を許容する位置と、補機バッテリ６０から換気ファン２８、循環ブロワ２７及びペルチェユニット２５に対する電力の供給を許容する位置との間で動作する。
【００３４】
スイッチ７５は、コントローラ１０からの駆動信号に基づき、オンとオフとの間で切り替わる。スイッチ７５がオンになると、ソーラ用バッテリ５０又は補機バッテリ６０から循環ブロワ２７に対する電力の供給が許容される。スイッチ７５がオフになると、ソーラ用バッテリ５０及び補機バッテリ６０から循環ブロワ２７に対する電力の供給が禁止される。
【００３５】
スイッチ７６は、コントローラ１０からの駆動信号に基づき、オンとオフとの間で切り替わる。スイッチ７６がオンになると、ソーラ用バッテリ５０又は補機バッテリ６０から換気ファン２８に対する電力の供給が許容される。スイッチ７６がオフになると、ソーラ用バッテリ５０及び補機バッテリ６０から換気ファン２８に対する電力の供給が禁止される。
【００３６】
ペルチェユニット２５には、コントローラ１０からの駆動信号に基づき、オンとオフとの間で切り替わるペルチェ用スイッチ７７が設けられている。ペルチェ用スイッチ７７がオンになると、ソーラ用バッテリ５０又は補機バッテリ６０からペルチェユニット２５に対する電力の供給が許容される。ペルチェ用スイッチ７７がオフになると、ソーラ用バッテリ５０及び補機バッテリ６０からペルチェユニット２５に対する電力の供給が禁止される。
【００３７】
ペルチェユニット２５は、５つのペルチェモジュール８３Ａ〜８３Ｅ（複数の冷却部）を有する。ペルチェモジュール８３Ａ〜８３Ｅは、直列接続可能なように整列して配置されている。また、ペルチェユニット２５は、稼動させるペルチェモジュールの数を切替えることが可能な各スイッチを有する。図２の例では、ペルチェモジュール８３Ａ、８３Ｂの２つが駆動している状態である（図中、黒色のペルチェモジュールは駆動状態、白色のペルチェモジュールは停止状態を意味する。）。このようにペルチェモジュール８３Ａ、８３Ｂの２つを駆動させる場合、接点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３Ａが接する状態（オン状態）となるように各スイッチを制御する。
【００３８】
同様に、１つのペルチェモジュールのみを駆動させる場合は、接点Ｐ１、Ｐ２Ａが接する状態となるように各スイッチが制御され、３つのペルチェモジュールを駆動させる場合は、接点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４Ａが接するように各スイッチが制御される。４つの場合は、接点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５Ａが接するように各スイッチが制御され、５つの場合は、接点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５が接するように各スイッチが制御される。これらペルチェユニット２５内の各スイッチの制御も、コントローラ１０の駆動信号に基づき行われる。尚、本実施形態ではペルチェモジュールの個数は５つとしているが、適宜変更することができる。
【００３９】
次に、図３、図４を参照しながら、ペルチェユニット２５の上記スイッチ以外の構成について詳細に説明する。図３は、ペルチェユニットの斜視図であり、図４は、図３のＸ１−Ｘ２面でペルチェユニット２５を切断した断面図である。ペルチェユニット２５は、吸熱ケース８１、排熱ケース８２及びペルチェモジュール８３Ａ〜８３Ｅを含む。ペルチェモジュール８３Ａ〜８３Ｅは、吸熱ケース８１及び排熱ケース８２に挟まれており、吸熱ケース８１の長手方向に沿って所定間隔で配列されている。ペルチェモジュール８３Ａ〜８３Ｅは、全て同じ構成であり、モジュール本体８３Ｘ、複数の吸熱側フィン８３Ｙ及び複数の排熱側フィン８３Ｚを含んでいる。
【００４０】
モジュール本体８３Ｘは、Ｘ−Ｙ面を含む面内に配列される複数のＰ型熱電半導体及びＮ型熱電半導体と、これらの熱電半導体のＺ軸方向の両端部にそれぞれ接合される銅電極とを含む。吸熱側フィン８３Ｙは、吸熱ケース８１と向き合う一方の銅電極に形成されており、排熱側フィン８３Ｚは、排熱ケース８２と向き合う他方の銅電極に形成されている。
【００４１】
モジュール本体８３Ｘと吸熱ケース８１との間に吸熱側フィン８３Ｙが介在することにより、循環ダクト２６の一部が形成される。モジュール本体８３Ｘと排熱ケース８２との間に排熱側フィン８３Ｚが介在することにより、吸気管２０の一部が形成される。
【００４２】
Ｎ型熱電半導体からＰ型熱電半導体に向かって直流電流を流すと、吸熱ケース８１に対向する一方の銅電極から、排熱ケース８２に対向する他方の銅電極に向かって放熱が行われる。したがって、ソーラ用バッテリ５０、もしくは補機バッテリ６０からモジュール本体８３Ｘの銅電極に対して電流を流すことにより、循環ダクト２６の内部を流れる空気を冷却することができる。また、モジュール本体８３Ｘに対して複数の吸熱側フィン８３Ｙが設けられることにより、循環ダクト２６の内部を流れる空気に対する受熱面積が増大するため、冷却効果を高めることができる。同様に、モジュール本体８３Ｘに対して複数の排熱側フィン８３Ｚが設けられることにより、吸気管２０の内部を流れる外気に対する放熱面積が増大するため、放熱効果を高めることができる。
【００４３】
次に、ペルチェ素子の冷却効率について説明する。ペルチェ素子の冷却側での吸熱量は、
Ｑｃ＝αｅＴｅＩ  −  ＲｅＩ＾２／２  −  ＫｅΔＴ  ・・・  （式１）
（Ｑｃ：吸熱量［Ｗ］、Ｔｅ：冷却側絶対温度［Ｋ］、Ｉ：電流値［Ａ］、
ΔＴ：素子の温度差［Ｋ］、αｅ：素子のゼーベック係数［Ｖ／Ｋ］、
Ｒｅ：素子の抵抗値［Ω］、Ｋｅ：素子の熱コンダクタンス［Ｗ／Ｋ］）
で与えられる。尚、上記式１の第１項は電流によるペルチェ効果であり、第２項は素子に発生するジュール熱であり、片面（冷却側）のみであるため１／２となる。また第３項は、素子の放熱側から冷却側に戻る熱量である。
また、冷却機器などのエネルギ消費効率の指標として使われる係数である成績係数ＣＯＰ（Coefficient of Performance）は、
ＣＯＰ＝Ｑｃ  ／  （Ｒｅ×Ｉ＾２）  ・・・  （式２）
により算出される。
【００４４】
式１、式２から、ペルチェモジュールは図５に示す曲線の特性を有する（図５の数値は一例）。例えば供給電力量が１０Ｗの場合で、５モジュール稼動させると、１モジュール当りの電力は２Ｗ（１０／５）となる。これを図５に照らし合わせると、ＣＯＰは１となる。よって、供給電力量が１０Ｗの場合において、５モジュール稼動させると、冷却能力は１０Ｗ（５×２×１）相当となる。また一方、供給電力量が１０Ｗの場合において１モジュール稼動させる場合、１モジュール当り１０Ｗ（１０／１）であるため、ＣＯＰは３となる。よって供給電力量が１０Ｗとする場合において、１モジュール稼動させると、冷却能力は３０Ｗ（１×１０×３）相当となる。このように、供給電力量が１０Ｗの場合は５モジュール稼動よりも１モジュールで稼動させた方が効率がよい。
【００４５】
また、供給電力量が３０Ｗとする場合、５モジュール稼動させると、１モジュール当りで６Ｗ（３０／５）となる。これを図５に照らし合わせると、ＣＯＰは２．２となる。よって、供給電力量が３０Ｗとする場合において５モジュール稼動させると、冷却能力は６６Ｗ（５×６×２．２）相当となる。また一方、供給電力量が３０Ｗの場合で、３モジュール稼動の場合、１モジュール当り１０Ｗ（３０／３）であるため、ＣＯＰは３となる（図５参照）。よって供給電力量が３０Ｗの場合において３モジュール稼動させると、冷却能力は９０Ｗ（３×１０×３）相当となる。このことから、供給電力量が３０Ｗの場合は、５モジュール稼動させるよりも３モジュール稼動させる方が高効率となる。
【００４６】
このように、１つ当りのペルチェモジュールへの供給電力（付与電流）によって、ＣＯＰで示される効率が異なるため、使用するモジュール数を変えることで、より最適な効率とすることができる。本実施形態では、ソーラ用バッテリ５０もしくは補機バッテリ６０からの付与電流値もしくは供給電力値と、最適なモジュール数（ＣＯＰの値が高くなるモジュール数）とを対応付けて記憶装置（不図示）に記憶させておき、コントローラ１０が測定電流値もしくは供給電力値から最適なモジュール数を導出する。
【００４７】
次に、図６のフローチャートを参照しながら、コントローラ１０が行う制御について説明する。尚、本例ではソーラ用バッテリ５０から電力が供給されるものとするが、補機バッテリ６０からでも構わない。
【００４８】
コントローラ１０は、イグニッションスイッチのオン／オフを判定することで、エンジン２が停止しているかを判定する（Ｓ１０１）。エンジンが停止している場合（Ｓ１０１、ＹＥＳ）、コントローラ１０は、電池温度の値をバッテリ温度センサ７４より取得し、取得された電池温度の値と予め定義されている所定値とを比較する（Ｓ１０２）。電池温度の値が所定値未満である場合（Ｓ１０２、ＮＯ）、処理は終了する。電池温度の値が所定値以上である場合（Ｓ１０２、ＹＥＳ）、コントローラ１０は、電流計９１、９２の読取信号を取得する（Ｓ１０３）。この際、電流値を計測するため、コントローラ１０は、スイッチ７５、７６およびスイッチ７７をオンとし、またペルチェモジュールを駆動させるようにペルチェユニット２５内の各スイッチを制御してもよい。
【００４９】
次にコントローラ１０は、測定される電流値が第１閾値以上であるかを判定する（Ｓ１０４）。尚、第１閾値は、循環ブロワ２７、換気ファン２８、およびペルチェユニット２５が駆動可能な値であるとする。電流値が第１閾値以上である場合（Ｓ１０４、ＹＥＳ）、コントローラ１０は、循環ブロワ２７、換気ファン２８が共に駆動するように、スイッチ７５、７６を制御する（Ｓ１０５）。
【００５０】
コントローラ１０は、使用するペルチェモジュールの数を、測定される電流値に基づき導出して決定し（Ｓ１０６）、導出した数となるように、ペルチェユニット２５内の各スイッチに対し制御信号を出力する（Ｓ１０７）。これにより、ペルチェユニット２５内の各スイッチが切り替わる。駆動状態となったペルチェモジュールにより、循環ダクト２６内の空気が冷却され、循環ブロワ２７により冷却された空気がバッテリ１２に送風される（Ｓ１０８）。その後処理はＳ１０２に戻る。
【００５１】
Ｓ１０４の判定に説明を戻す。取得される電流値が第１閾値未満である場合（Ｓ１０４、ＮＯ）、コントローラ１０は、取得される電流値と第２閾値とを比較する（Ｓ１０９）。ここでの第２閾値は、循環ブロワ２７が駆動可能な値であるとし、第１閾値よりも小さい値とする。第２閾値以上である場合（Ｓ１０９、ＹＥＳ）、コントローラ１０は、循環ブロワ２７のみが駆動するように、スイッチ７５、７６を制御して（Ｓ１１０）、処理はＳ１０８に進む。尚、Ｓ１１０が行われるときに、ペルチェユニット２５が駆動している場合、コントローラ１０は、ペルチェユニット２５のスイッチ７７をオフにして、換気ファン２８のみによるバッテリ冷却となるように制御する。
【００５２】
一方、取得される電流値が第２閾値未満である場合（Ｓ１０９、ＮＯ）、処理は終了するが、この際、コントローラ１０は、循環ブロワ２７、換気ファン２８、ペルチェユニット２５が駆動している場合はペルチェユニット２５のスイッチ７７、およびスイッチ７５、７６を全てオフにする。
【００５３】
尚、Ｓ１１０では、循環ブロワ２７のみを駆動させるとしているが、ペルチェユニット２５のみを停止させ、循環ブロワ２７、換気ファン２８を駆動させる実装でもよい。この場合第２閾値は、循環ブロワ２７、換気ファン２８の両方が駆動可能な値となる。
【００５４】
このように、炎天下に車両２００を駐車する際に、循環ブロワ２７及びペルチェユニット２５を作動して、循環ダクト２６の内部を循環する空気を冷却することによりバッテリ温度を冷却することができる。したがって、バッテリ１２の劣化を抑制することができる。
【００５５】
また、冷却制御において、ペルチェユニット２５、換気ファン２８及び循環ブロワ２７を動作させるために必要なエネルギは十分に小さいため、車両２００の屋根に設置できるような小サイズのソーラパネル４０であっても、ペルチェユニット２５、換気ファン２８及び循環ブロワ２７を冷却制御において駆動するのに十分なエネルギを得ることができる。また十分に必要なエネルギが得られない場合でも、ペルチェモジュールの数を調整し、且つ高効率とすることが可能である。
【００５６】
（変形例１）
上述のフローチャートでは、ステップＳ１０２において、バッテリ１２の温度と所定値とを対比したが、これに限られるものではなく、バッテリ温度と外気温度とを比較してもよい。この場合、コントローラ１０は、車外温度センサ７１から車外の温度値を取得し、バッテリ１２の温度と比較する。
【００５７】
（変形例２）
上述の実施形態では、電流値と閾値とを比較することで車両停車状態における冷却制御を行ったが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、車両停車状態でのソーラパネル４０の発電量をモニタし、この発電量が閾値を超えたときに、ペルチェユニット２５、換気ファン２８及び循環ブロワ２７を作動させることにより、冷却制御を行ってもよい。
【００５８】
（変形例３）
上述の実施形態では、ソーラパネル４０が車両２００に搭載されているが、本願発明はこれに限られるものではなく、車両外部に設けられたソーラパネルから供給される電力によりペルチェユニット２５、換気ファン２８及び循環ブロワ２７を駆動してもよい。例えば、充電スタンドでバッテリ１２を充電する場合、通常、車両２００は停止しているため、充電スタンドに設けられた太陽光パネルから供給される電力を用いてペルチェユニット２５、換気ファン２８及び循環ブロワ２７を作動させ、車両停車状態におけるバッテリ１２の温度上昇を抑制してもよい。つまり、本願発明は、ソーラパネル４０を有しない車両に対しても適用することができる。
【００５９】
（変形例４）
上述の実施形態では、バッテリ１２の温度上昇を抑制する実装について記したが、車室内の温度上昇を抑制する実装であってもよい。この場合、循環ダクト２６を車室内と連通するように配管することで、循環ブロワ２７に相当する室内送風ブロワにより、車室内の空気を吸気して、ペルチェユニット２５で冷却された空気を車室内に送風する循環流が形成される。またこの場合、図６のフローチャートにおいて、Ｓ１０２では、不図示の車室内温度センサによって計測される車室内温度と所定値とが比較される。
【００６０】
（変形例５）
また、上述の実施形態では、バッテリ１２の温度上昇を抑制する実装について記したが、これに限られず、車両に搭載され、冷却が必要となる他の電子機器に対しても適用することができる。当該他の電子機器は、コンバータ、インバータであってもよい。ここで、コンバータは、バッテリ１２などから負荷（例えば、走行用モータ）に供給される電圧を昇圧したり、或いはジェネレータで得られた回生エネルギを蓄電する際に、電圧を降圧したりする。インバータは、バッテリ１２等から供給される電力を直流から三相交流に変換して、負荷（例えば走行用モータ）に供給する。したがって、本発明は、例えばバッテリ１２およびインバータを交互に冷却する場合、或いはインバータおよびコンバータを交互に冷却する場合にも適用することができる。
【００６１】
（変形例６）
上述の実施形態では、コントローラ１０は、成績係数（ＣＯＰ）に基づきペルチェモジュールの動作数を判定するものとしたが、成績係数を考慮せず、単純に、供給される電力が少ない場合は、ペルチェモジュールの動作数が少なくなるように制御し（最低ゼロとする）、一方供給される電力が多い場合は、ペルチェモジュールの動作数が多くなるように制御する（本実施形態では最高で５）、との実装であってもよい。
【００６２】
（実施形態２）
実施形態１では、ペルチェモジュールの数を、冷却効率の良くなる数になるように制御する例を示したが、実施形態１の態様でペルチェモジュールを駆動させる場合、ペルチェモジュール８３Ａの使用頻度が最も高くなり、次いで、使用頻度の順位はペルチェモジュール８３Ｂ、８３Ｃ、８３Ｄの順となり、最も使用頻度が低いペルチェモジュールは８３Ｅとなる。このように、実施形態１ではペルチェモジュール間での使用頻度にバラツキが生じ、使用頻度が高いペルチェモジュールは、その分劣化が進む。実施形態２では、この使用頻度のバラツキを低減させる実装例について説明する。
【００６３】
実施形態２では、ペルチェモジュールを動作させる場合に一意に規定された順番で動作させるのみならず、当該順番の逆順となるようにも動作を制御することで、ペルチェモジュールの使用頻度のバラツキを低減させる。実施形態２の構成例を図７、図８に示す。実施形態２の態様は、図７、図８に示すように、各スイッチや配線が実施形態１とは異なるペルチェユニット２５Ａを有する構成となる。図７、図８は、２つのペルチェモジュールを駆動させるときの各スイッチのオン／オフの状態を示している。図７は、ペルチェモジュール８３Ａを優先的に使用する場合のスイッチの状態であり、一方、図８は、ペルチェモジュール８３Ｅを優先的に使用する場合のスイッチの状態を示している。
【００６４】
また実施形態２では、使用頻度を示す値として、電流の積算値を用いる。すなわち、実施形態２のコントローラ１０は、ペルチェモジュール８３Ａを優先的に使用したときの電流積算値、およびペルチェモジュール８３Ｅを優先的に使用したときの電流積算値をそれぞれ個別に計上して記憶装置に記憶させる。コントローラ１０は、この２つの電流積算値を比較して、数値の小さい方のモジュールを優先的に使用するように制御する。
【００６５】
また、ペルチェモジュールの駆動数を増加させる場合、コントローラ１０は、ペルチェモジュール８３Ａを優先的に駆動させる場合とペルチェモジュール８３Ｅを優先的に駆動させる場合とで、駆動優先順序が逆転するように各スイッチを制御する。すなわち、ペルチェモジュール８３Ａを優先的に駆動させる場合、コントローラ１０は、まずペルチェモジュール８３Ａを駆動させ、駆動数を増加させる場合は８３Ｂ、８３Ｃ、８３Ｄ、８３Ｅの順に駆動させる。一方ペルチェモジュール８３Ｅを優先的に駆動させる場合、コントローラ１０は、まずペルチェモジュール８３Ｅを駆動させ、駆動数を増加させる場合は８３Ｄ、８３Ｃ、８３Ｂ、８３Ａの順に駆動させる。
【００６６】
このように本実施形態では、整列配置されるペルチェモジュールのうち、両端に配置されるペルチェモジュールのいずれを優先して駆動させるかを判定する。また駆動数が増加する場合、次に駆動するペルチェモジュールは、既に駆動しているペルチェモジュールの隣のモジュールとなる。コントローラ１０は、このような動作となるようにペルチェユニット２５Ａ内の各スイッチを制御する。
【００６７】
図９にペルチェユニット２５Ａの拡大構成図を示し、駆動数に応じた各スイッチの状態について具体的に説明する。尚、図９の破線矢印は電流の向きを示す。
【００６８】
ペルチェモジュール８３Ａを優先的に駆動させる場合において、モジュールの駆動数を１つとする場合、Ｐ１０、Ｐ１２、Ｐ２４がオンとなるように各スイッチが制御される。同様に、
・モジュールの駆動数を２つとする場合、Ｐ１０、Ｐ１３、Ｐ１５、Ｐ２４がオンとなるように各スイッチが制御される。
・モジュールの駆動数を３つとする場合、Ｐ１０、Ｐ１３、Ｐ１６、Ｐ１８、Ｐ２４がオンとなるように各スイッチが制御される。
・モジュールの駆動数を４つとする場合、Ｐ１０、Ｐ１３、Ｐ１６、Ｐ１９、Ｐ２１、Ｐ２４がオンとなるように各スイッチが制御される。
・モジュールの駆動数を５つとする場合、Ｐ１０、Ｐ１３、Ｐ１６、Ｐ１９、Ｐ２２がオンとなるように各スイッチが制御される。このとき、Ｐ２４はオフとなる。
【００６９】
一方、ペルチェモジュール８３Ｅを優先的に駆動させる場合において、モジュールの駆動数を１つとする場合、Ｐ１１、Ｐ２３がオンとなるように各スイッチが制御される（Ｐ２４はオフとなる）。同様に、
・モジュールの駆動数を２つとする場合、Ｐ１１、Ｐ２０、Ｐ２２がオンとなるように各スイッチが制御される。
・モジュールの駆動数を３つとする場合、Ｐ１１、Ｐ１７、Ｐ１９、Ｐ２２がオンとなるように各スイッチが制御される。
・モジュールの駆動数を４つとする場合、Ｐ１１、Ｐ１４、Ｐ１６、Ｐ１９、Ｐ２２がオンとなるように各スイッチが制御される。
・モジュールの駆動数を５つとする場合、Ｐ１０、Ｐ１３、Ｐ１６、Ｐ１９、Ｐ２２がオンとなるように各スイッチが制御される。
コントローラ１０は、上記でオンとなる接点以外はオフ状態となるように制御する。
【００７０】
このようにペルチェユニット２５Ａ内の各スイッチがコントローラ１０からの駆動信号に基づき制御されることで、数や優先順位に応じて各ペルチェモジュールが直列接続となり、且つ、各ペルチェモジュール間の使用頻度のバラツキを低減させることができる。
【００７１】
実施形態２のコントローラ１０の動作を、図９のフローチャートを参照しつつ説明する。尚、図６と同一符号は同一処理であるため、説明を割愛する。Ｓ１０５の後、コントローラ１０は、現時点の電流積算値を比較し（Ｓ２０１）、電流積算値の小さい方を選定する（Ｓ２０２）。その後、コントローラ１０は、実施形態１と同様処理で駆動させるペルチェモジュールの数を判定し（Ｓ１０６）、Ｓ２０２での選定、およびＳ１０６の判定に基づき、上記の通りペルチェモジュール２５Ａ内の各スイッチを切り替える（Ｓ１０７Ａ）。
【００７２】
実施形態２についても、上記実施形態１で説明した各変形例を適用させることができる。
【００７３】
制御部は、コントローラ１０を含む。また制御部は、コントローラ１０とペルチェユニット２５（２５Ａ）内の各スイッチとによって構成されてもよい。
【００７４】
冷却部は、実施形態１、実施形態２では、ペルチェモジュール８３Ａ〜８３Ｅに対応する。尚、冷却部をペルチェモジュール８３Ａ〜８３Ｅとしたのはあくまで一例であり、単体のペルチェ素子を冷却部としてもよい。このように、冷却部は、少なくとも１つのペルチェ素子を含むものであればよい。
【００７５】
以上詳説したように、各実施形態によって、駆動させるペルチェモジュールを可変とすることができ、また効率良くペルチェモジュールを駆動させることができる。
【符号の説明】
【００７６】
１  バッテリパック      ２  エンジン      ３  エアコン      １０  コントローラ
１１  バッテリケース      １２  バッテリ      ２０  吸気管      ２１  吸気口    
２３  排気口      ２５  ペルチェユニット      ２６  循環ダクト、２７  循環ブロワ
２８  換気ファン      ４０  ソーラパネル、５０  ソーラ用バッテリ      
６０  補機バッテリ      ７０  電源切替スイッチ      ７１  車外温度センサ
７４  バッテリ温度センサ      ７５、７６、７７  スイッチ      ８１  吸熱ケース
８２  排熱ケース      ８３Ａ〜８３Ｅ  ペルチェモジュール
８３Ｘ  モジュール本体      ８３Ｙ  吸熱側フィン      ８３Ｚ  排熱側フィン
９１、９２  電流計
【図１】
0005862229.tif 000002
【図２】
0005862229.tif 000003
【図３】
0005862229.tif 000004
【図４】
0005862229.tif 000005
【図５】
0005862229.tif 000006
【図６】
0005862229.tif 000007
【図７】
0005862229.tif 000008
【図８】
0005862229.tif 000009
【図９】
0005862229.tif 000010
【図１０】
0005862229.tif 000011