(57)【要約】【課題】エネルギーを著しく消費すること無くバッテリを冷却し又は加熱する。【解決手段】ハイブリッド車両のバッテリ温度調整装置は、内燃機関１１の排熱により吸収液を加熱させて気相を分離させる再生器２１と、大気に接するように設けられ気相を凝縮させるか或いは凝縮液を蒸発させる第２凝縮蒸発器２２と、バッテリ収容室１３に設けられ気相を凝縮させるか或いは凝縮液を蒸発させる第１凝縮蒸発器２３と、第２凝縮蒸発器と第１凝縮蒸発器を連結する連絡通路２８と、連絡通路に設けられた減圧器２９と、吸収液に気相を吸収させて相対的に希釈化させる吸収器２４と、吸収液を循環させる吸収液循環手段３６と、再生器の気相を第２凝縮蒸発器又は第１凝縮蒸発器のいずれか一方に供給する気相切替弁３１と、第２凝縮蒸発器又は第１凝縮蒸発器のいずれか一方で蒸発した気相を吸収器２４に供給する導入切替弁３３を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関(11)と、前記内燃機関(11)に連結された電動発電機(12)と、バッテリ収容室(13)に収容され前記電動発電機(12)を駆動し又は前記電動発電機(12)が発電した電力を蓄電するバッテリ(14)と、を備えたハイブリッド車両において、
前記内燃機関(11)の排熱により吸収液を加熱させて気相を分離させることにより前記吸収液の濃度を相対的に高める再生器(21)と、
前記バッテリ(14)と熱交換可能に設けられ前記再生器(21)において前記吸収液から分離された気相を凝縮させて凝縮液を形成するか或いは凝縮液を蒸発させて蒸気を形成する第１凝縮蒸発器(23)と、
車外空気と熱交換可能に設けられ前記再生器(21)において前記吸収液から分離された気相を凝縮させて凝縮液を形成するか或いは凝縮液を蒸発させて蒸気を形成する第２凝縮蒸発器(22)と、
前記第２凝縮蒸発器(22)と前記第１凝縮蒸発器(23)を連結して，前記第２凝縮蒸発器(22)で形成された凝縮液を前記第１凝縮蒸発器(23)に供給するか，或いは前記第１凝縮蒸発器(23)で形成された凝縮液を前記第２凝縮蒸発器(22)に供給する連絡通路(28)と、
前記連絡通路(28)に設けられた減圧器(29)と、
前記再生器(21)における気相の分離により相対的に濃縮された液相状の吸収液と，前記第２凝縮蒸発器(22)又は前記第１凝縮蒸発器(23)のいずれか一方において蒸発された気相とを接触させることにより，前記吸収液に前記気相を吸収させて相対的に希釈化させる吸収器(24)と、
前記再生器(21)と前記吸収器(24)を繋ぐ循環通路(27,34)において吸収液を循環させる吸収液循環手段(36)と、
前記再生器(21)において前記吸収液から分離された気相を前記第２凝縮蒸発器(22)又は前記第１凝縮蒸発器(23)のいずれか一方に供給する気相切替弁(31)と、
前記第２凝縮蒸発器(22)又は前記第１凝縮蒸発器(23)のいずれか一方において蒸発された気相を前記吸収器(24)に供給する導入切替弁(33)と
を備えたことを特徴とするハイブリッド車両のバッテリ温度調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関と電動発電機という特性の異なる２種類の動力源を備え、電動発電機を駆動し又はその電動発電機が発電した電力を蓄電するバッテリが収容室に収容されたハイブリッド車両のバッテリ温度調整装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関と電動発電機という特性の異なる２種類の動力源を備えたハイブリッド車両が開発されて実用化に至っている。このハイブリッド車両では、前述した２種類の動力源の駆動力を状況に応じて最適に組合わせることで、各動力源の長所を活かし短所を補うようにしている。
【０００３】
一方、そのようなハイブリッド車両には、電動発電機を駆動し又はその電動発電機が発電した電力を蓄電するバッテリが設けられる。そのバッテリは、その充電中に発熱し、電動発電機を駆動するために使用されるとき、すなわち放電中にも発熱するものとして知られている。そして、そのバッテリは、通常、密閉されたバッテリ収容室内に収容されるようになっている。このために、このようなハイブリッド車両に搭載されたバッテリは、かなりの高温となると考えられる。
【０００４】
しかし、そのようなハイブリッド車両に用いられるバッテリは、ある程度の温度以上、例えば５０℃以上になると、性能が低下するばかりでなく、寿命が著しく低下する。したがって、バッテリを冷却することが必要となっている。
【０００５】
そこで、バッテリ収容室に外気を導入し、その外気によってバッテリを冷却することや（例えば、特許文献１参照。）、電気自動車であって、冷暖房装置を備えている場合には、その冷暖房装置により直接的にバッテリを冷却し又は加熱すること（例えば、特許文献２参照。）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５２−３５０２３号公報
【特許文献２】特開平５−２６２１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、バッテリの使用環境は、下限値においても存在する。即ち，バッテリは、所定の温度以上で無ければ性能を発揮できない。このため、冷間時において、その車両を効率よく始動させるためには、バッテリを最初に加熱する必要がある。けれども、外気によってバッテリを冷却することは、バッテリを冷却できても、そのバッテリを加熱させることはできない不具合がある。その一方、冷暖房装置により直接的にバッテリを冷却し又は加熱することは、冷却のみならず加熱することもできるけれども、電気自動車であるので、そのバッテリの熱容量の大きさから、冷暖房装置がそのバッテリを冷却し又は加熱するために消費するエネルギーが比較的大きくなる不具合があった。
【０００８】
本発明の目的は、エネルギーを著しく消費すること無くバッテリを冷却し又は加熱し得るハイブリッド車両のバッテリ温度調整装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、内燃機関と、内燃機関に連結された電動発電機と、バッテリ収容室に収容され電動発電機を駆動し又は電動発電機が発電した電力を蓄電するバッテリと、を備えたハイブリッド車両の改良である。
【００１０】
その特徴ある構成は、内燃機関の排熱により吸収液を加熱させて気相を分離させることにより吸収液の濃度を相対的に高める再生器と、バッテリと熱交換可能に設けられ再生器において吸収液から分離された気相を凝縮させて凝縮液を形成するか或いは凝縮液を蒸発させて蒸気を形成する第１凝縮蒸発器と、車外空気と熱交換可能に設けられ再生器において吸収液から分離された気相を凝縮させて凝縮液を形成するか或いは凝縮液を蒸発させて蒸気を形成する第２凝縮蒸発器と、第２凝縮蒸発器と第１凝縮蒸発器を連結して，第２凝縮蒸発器で形成された凝縮液を第１凝縮蒸発器に供給するか，或いは第１凝縮蒸発器で形成された凝縮液を第２凝縮蒸発器に供給する連絡通路と、その連絡通路に設けられた減圧器と、再生器における気相の分離により相対的に濃縮された液相状の吸収液と，第２凝縮蒸発器又は第１凝縮蒸発器のいずれか一方において蒸発された気相とを接触させることにより，吸収液に気相を吸収させて相対的に希釈化させる吸収器と、再生器と吸収器を繋ぐ循環通路において吸収液を循環させる吸収液循環手段と、再生器において吸収液から分離された気相を第２凝縮蒸発器又は第１凝縮蒸発器のいずれか一方に供給する気相切替弁と、第２凝縮蒸発器又は第１凝縮蒸発器のいずれか一方において蒸発された気相を吸収器に供給する導入切替弁とを備えたところにある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のハイブリッド車両のバッテリ温度調整装置では、気相切替弁が、再生器において吸収液から分離された気相を第１凝縮蒸発器に供給するようにすれば、第１凝縮蒸発器は、その気相を凝縮させて凝縮液を形成することになる。そして、その第１凝縮蒸発器は、その気相が凝縮する際に生じる凝縮潜熱をバッテリと熱交換し、複数のバッテリを加熱することができる。
【００１２】
一方、気相切替弁が、再生器において吸収液から分離された気相を第２凝縮蒸発器に供給するようにすれば、その気相は第２凝縮蒸発器において凝縮し、その凝縮液が第１凝縮蒸発器において蒸発することになる。すると、その第１凝縮蒸発器は、その凝縮液が蒸発する際にバッテリと熱交換し、そのバッテリから気化熱を奪うので、複数のバッテリを冷却することができる。
【００１３】
そして、再生器における吸収液からの気相の分離は、内燃機関の排熱により行われる。このように、本発明のハイブリッド車両のバッテリ温度調整装置では、内燃機関の排熱を利用してバッテリを冷却し又は加熱するので、そのような排熱を利用しない冷暖房装置がそのバッテリを直接的に冷却し又は加熱する場合に比較して、エネルギーを著しく消費すること無くバッテリを所望の温度範囲内に維持させることができるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明実施形態のハイブリッド車両のバッテリ温度調整装置を示す構成図である。
【図２】そのバッテリ温度調整装置によりバッテリを加熱する状態を示す図１に対応する構成図である。
【図３】そのバッテリ温度調整装置によりバッテリを冷却する状態を示す図１に対応する構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１に示すように、本発明のバッテリ温度調整装置２０は、ハイブリッド車両１０に搭載されるものである。このハイブリッド車両１０は、内燃機関１１と、その内燃機関１１に連結された電動発電機１２を備える。内燃機関１１は、車両１０の前部に設けられ、電動発電機１２はその内燃機関１１に直接又は図示しないクラッチを介して連結される。電動発電機１２はコントローラ１６により制御され、コントローラ１６は走行状態に応じて内燃機関１１と電動発電機１２の駆動力を状況に応じて最適に組合わせるように構成される。
【００１７】
また、このハイブリッド車両１０は、その床部分にバッテリ収容室１３が形成され、このバッテリ収容室１３には、電動発電機１２を駆動し又は発電した電力を蓄電する複数のバッテリ１４が収容される。そして、このようなハイブリッド車両１０に用いられる本発明のバッテリ温度調整装置２０は、再生器２１と、第１凝縮蒸発器２３と、第２凝縮蒸発器２２と、吸収器２４を備える。
【００１８】
再生器２１は、内部に液相状の吸収液が設けられ、その吸収液を加熱させるための熱交換器である。再生器２１は車外空間に開放して設けられており、再生器２１内の吸収液を内燃機関１１の排熱により加熱させるため、内燃機関１１から排出される高温の排気ガス（例えば４００〜９００℃の温度）が流れる排気通路１１ａの一部又は全部がその内部を通過可能に構成される。ここで、吸収液はハロゲンおよびアルカリ金属の化合物を溶媒に溶解させた液を利用できる。例えば、吸収液としては、臭化リチウム水溶液、ヨウ化リチウム水溶液等が例示される。
【００１９】
内燃機関１１の排熱である高温の排ガスにより再生器２１において吸収液が加熱されると、その吸収液は沸騰し、水蒸気（気相）は液相状の吸収液（液相）から分離して、吸収液の濃度は相対的に高められる。そして、液相状の吸収液は再生器２１の底側に溜まり、吸収液の液面の上方に気相状の水蒸気が溜まることになる。従って、再生器２１には、その上部に水蒸気（気相）を排出する気相排出管２６の一端２６ａが接続され、その下部に濃度が高められた吸収液を排出する第１供給通路２７の一端２７ａが接続される。
【００２０】
第１凝縮蒸発器２３及び第２凝縮蒸発器２２は同一構造であって、吸収液から分離された水蒸気を凝縮させて凝縮液（液相状の水）を形成させるか、或いは、そのように形成された凝縮液を再び蒸発させて蒸気を形成するように構成される。従って、第１凝縮蒸発器２３及び第２凝縮蒸発器２２は、いずれか一方において形成された凝縮液をいずれか他方に導くための連絡通路２８により接続される。そして、この連絡通路２８には、減圧器（キャピラリー）２９が設けられ、いずれか一方において形成された凝縮液を減圧しつついずれか他方に導くように構成される。
【００２１】
第１凝縮蒸発器２３及び第２凝縮蒸発器２２は、水蒸気を凝縮させて凝縮液（液相状の水）を形成させる場合、水蒸気が凝縮する際に生じる凝縮潜熱を周囲に放出するように構成される。逆に、その凝縮液を再び蒸発させて蒸気を形成するような場合には、凝縮液が蒸発する際に、その気化熱を周囲から吸収して、その周囲を冷却可能に構成される。そして、第２凝縮蒸発器２２は、車外空気と熱交換を行って、その凝縮潜熱を大気に放出し又はその大気から気化熱を吸収するように、車体の外部に露出して大気に接するように設けられる。これに対して、第１凝縮蒸発器２３は、バッテリ１４との熱交換が可能なように、バッテリ収容室１３に設けられる。即ち、この第１凝縮蒸発器２３は、その凝縮潜熱をバッテリ収容室１３の内部に放出し又はそのバッテリ収容室１３の内部から気化熱を吸収するように、バッテリ収容室１３の内部にバッテリ１４とともに設けられる。
【００２２】
再生器２１に一端２６ａが接続された気相排出管２６には、気相切替弁３１が設けられて、その他端が２つに分けられる。その気相排出管２６の一方の他端２６ｂは第２凝縮蒸発器２２に接続され、その気相排出管２６の他方の他端２６ｃは第１凝縮蒸発器２３に接続される。そして、この気相切替弁３１は、２つに分けられた気相排出管２６の一方又は他方の他端２６ｂ，２６ｃを、気相排出管２６の一端２６ａに選択的に流通させることにより、再生器２１において吸収液から分離された気相を、気相排出管２６を介して第２凝縮蒸発器２２又は第１凝縮蒸発器２３のいずれか一方に供給するように構成される。
【００２３】
吸収器２４は、再生器２１において相対的に濃縮されて高粘性化された液相状の吸収液と、第２凝縮蒸発器２２又は第１凝縮蒸発器２３で蒸発された水蒸気（気相）とを接触させるように構成される。従って、吸収器２４には、その上部に水蒸気（気相）を導入する気相導入管３２の一端３２ａが接続される。
【００２４】
気相導入管３２には、導入切替弁３３が設けられて、その他端が２つに分けられる。そして、その気相導入管３２の一方の他端３２ｂは第２凝縮蒸発器２２に接続され、その気相導入管３２の他方の他端３２ｃは第１凝縮蒸発器２３に接続される。そして、この導入切替弁３３は、２つに分けられた気相導入管３２の一方又は他方の他端３２ｂ，３２ｃを、気相導入管３２の一端３２ａに選択的に流通させることにより、第２凝縮蒸発器２２又は第１凝縮蒸発器２３のいずれか一方において蒸発された気相を吸収器２４に供給するように構成される。
【００２５】
吸収器２４は、高粘性化された吸収液に水蒸気（気相）を吸収させて吸収液を相対的に希釈化させて粘性を低下させるように構成されたものであるので、吸収器２４の底側には第２供給通路３４の一端３４ａが接続され、第２供給通路３４の他端３４ｂは再生器２１に接続される。また、この第２供給通路３４には吸収液循環手段として機能する循環ポンプ３６が設けられる。そして、循環ポンプ３６が駆動すると、吸収器２４において希釈化させて低粘性化された吸収液は、第２供給通路３４を介して再生器２１に向けて供給可能に構成される。
【００２６】
一方、一端２７ａが再生器２１に接続された第１供給通路２７の他端２７ｂは吸収器２４に接続され、このように、再生器２１と吸収器２４を繋ぐ第１及び第２供給通路２７，３４は、吸収液を循環させる循環通路を構成する。即ち、循環ポンプ３６により、再生器２１及び吸収器２４を繋ぐ循環通路において吸収液を循環可能に構成される。なお、循環通路を構成する第１及び第２供給通路２７，３４内は大気圧よりも減圧されている。故に、再生器２１において加熱された吸収液は、沸騰して気相が分離して濃度が相対的に高められ、その濃度が高められた吸収液が再生器２１に供給されることになる。
【００２７】
次に、このように構成されたハイブリッド車両のバッテリ温度調整装置の動作を説明する。
【００２８】
最初に、バッテリ１４を加熱する場合を説明する。この場合、図２に示すように、気相切替弁３１は、気相排出管２６の他方の他端２６ｃを気相排出管２６の一端２６ａに流通させ、再生器２１において吸収液から分離された気相を、気相排出管２６を介して第１凝縮蒸発器２３に供給するように切り替える。一方、導入切替弁３３は、気相導入管３２の一方の他端３２ｂをその一端３２ａ流通させ、第２凝縮蒸発器２２において蒸発された気相を吸収器２４に供給するように切り替える。このような気相切替弁３１及び導入切替弁３３による切替えは、電動発電機１２を制御するコントローラ１６がバッテリ１４の温度を検出して自動的に行うものとする。
【００２９】
この状態で内燃機関１１を始動させるとともに、循環ポンプ３６により再生器２１及び吸収器２４を繋ぐ循環通路２７，３４において吸収液を循環させる。すると、内燃機関１１は稼動することにより比較的高温の排気ガスを放出させる。この排ガスの熱は内燃機関１１の排熱であり、その排ガスが通過する再生器２１では、その排熱により吸収液が加熱されることになる。加熱された吸収液は再生器２１内において沸騰し、気液混合状態となる。そして、吸収液の液相および水蒸気（気相）は互いに分離し、吸収液の濃度は相対的に高められる。再生器２１において相対的に濃縮された液相状の吸収液は、再生器２１から第１供給通路２７を介して吸収器２４に流れることになる。
【００３０】
一方、再生器２１において液相状の吸収液から分離された水蒸気（気相）は、差圧に基づいて、再生器２１から気相排出管２６を介して第１凝縮蒸発器２３に流れる。水蒸気は、第１凝縮蒸発器２３おいて凝縮されて凝縮潜熱を発生させつつ凝縮液（液相状の水）を形成させる。第１凝縮蒸発器２３は、その凝縮潜熱をバッテリ収容室１３の内部に放出し、そのバッテリ収容室１３の内部の温度を上昇させる。このように、バッテリ収容室１３の内部の温度を上昇させることにより、そこに収容されている複数のバッテリ１４を加熱させることになる。
【００３１】
第１凝縮蒸発器２３で凝縮された凝縮液は、その後差圧に基づいて、連絡通路２８を介して第２凝縮蒸発器２２に流れ、その第２凝縮蒸発器２２において蒸発する。第２凝縮蒸発器２２において蒸発した気相は気相導入管３２を介して吸収器２４に流れる。この吸収器２４には濃縮された液相状の吸収液が存在し、第２凝縮蒸発器２２から吸収器２４に供給された水蒸気と接触する。これにより、濃縮されて高粘性化された吸収液に水蒸気（気相）を吸収器２４において吸収させ、吸収液を相対的に希釈化させて粘性を低下させる。吸収器２４において希釈化された吸収液は、第２供給通路３４を介して再生器２１に流れ、再生器２１において内燃機関１１により再び加熱されて沸騰することになる。
【００３２】
次に、バッテリ１４を冷却する場合を説明する。この場合、例えば、電動発電機１２を制御するコントローラ１６がバッテリ１４の温度を検出して、気相切替弁３１及び導入切替弁３３を切替える。そして、図３に示すように、気相切替弁３１は、気相排出管２６の一方の他端２６ｂを気相排出管２６の一端２６ａに流通させ、再生器２１において吸収液から分離された気相を、気相排出管２６を介して第２凝縮蒸発器２２に供給するように切り替える。一方、導入切替弁３３は、気相導入管３２の他方の他端３２ｃをその一端３２ａ流通させ、第１凝縮蒸発器２３において蒸発された気相を吸収器２４に供給するように切り替える。
【００３３】
すると、内燃機関１１の排ガスが通過する再生器２１では、その排熱により吸収液が加熱されて沸騰し、吸収液から分離された水蒸気（気相）は、差圧に基づいて、再生器２１から気相排出管２６を介して第２凝縮蒸発器２２に流れる。水蒸気は、第２凝縮蒸発器２２おいて凝縮されて凝縮潜熱を発生させつつ凝縮液（液相状の水）を形成させる。第２凝縮蒸発器２２で凝縮された凝縮液は、その後差圧に基づいて、連絡通路２８を介して第１凝縮蒸発器２３に流れ、その第１凝縮蒸発器２３において蒸発する。この凝縮液の蒸発の際に第１凝縮蒸発器２３は、バッテリ収容室１３の内部から気化熱を吸収し、そのバッテリ収容室１３の内部の温度を低下させる。このように、バッテリ収容室１３の内部の温度を低下させることにより、そこに収容されている複数のバッテリ１４を冷却する。
【００３４】
その後、第１凝縮蒸発器２３において蒸発した気相は気相導入管３２を介して吸収器２４に流れる。この吸収器２４には濃縮された液相状の吸収液が存在し、第１凝縮蒸発器２３から吸収器２４に供給された水蒸気と接触する。これにより、濃縮されて高粘性化された吸収液に水蒸気（気相）を吸収器２４において吸収させ、吸収液を相対的に希釈化させて粘性を低下させる。吸収器２４において希釈化された吸収液は、第２供給通路３４を介して再生器２１に流れ、再生器２１において内燃機関１１により再び加熱されて沸騰することになる。
【００３５】
上述したように、本発明のハイブリッド車両のバッテリ温度調整装置２０では、内燃機関１１の排熱である比較的高温の排ガスにより吸収液を蒸発させて気相を得、その気相が凝縮する際に生じる凝縮潜熱、或いはその凝縮液が蒸発する際に吸収する気化熱により、バッテリ１４と熱交換を行って、そのバッテリ収容室１３内部に収容された複数のバッテリを加熱又は冷却させる。このため、そのような排熱を利用しない冷暖房装置がそのバッテリを直接的に冷却し又は加熱する従来の場合に比較して、本発明では、エネルギーを著しく消費すること無くバッテリを所望の温度範囲内に維持させることができるのである。
【００３６】
なお、上述した実施の形態では、吸収液を加熱する内燃機関１１の排熱として、排ガスの熱を用いて説明したけれども、吸収液を加熱しうる限り、内燃機関１１の排熱は、排ガスの熱に限られずに、その他の内燃機関１１が発する熱であっても良い。
【００３７】
また、上述した実施の形態では、電動発電機１２を制御するコントローラ１６がバッテリ１４の温度を検出して、気相切替弁３１及び導入切替弁３３を切替える場合を説明したけれども、気相切替弁３１及び導入切替弁３３の切替えは、電動発電機１２を制御するコントローラ１６に限られない。例えば、その他のコントローラがバッテリ１４の温度を検出してそれらを切り替えるようにしても良い。
【００３８】
更に、上述した実施の形態では、車外空気と熱交換を行う第２凝縮蒸発器２２を、車体の外部に露出して大気に接するように設ける場合を説明したけれども、車外空気と熱交換が可能であれば、車外に露出させることを必要としない。例えば、第２凝縮蒸発器２２を車体の内部であるけれども、車外の空気が流通する通路に設けるようにしても良い。
【符号の説明】
【００３９】
１０  ハイブリッド車両
１１  内燃機関
１２  電動発電機
１３  バッテリ収容室
１４  バッテリ
２０  バッテリ温度調整装置
２１  再生器
２２  第２凝縮蒸発器
２３  第１凝縮蒸発器
２４  吸収器
２７  第１供給通路（循環通路）
２８  連絡通路
２９  減圧器
３１  気相切替弁
３３  導入切替弁
３４  第２供給通路（循環通路）
３６  循環ポンプ（吸収液循環手段）
【図１】
2015009719.tif 000003
【図２】
2015009719.tif 000004
【図３】
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