JP2007223570A - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの燃料消費量を増大させることなく、蓄電装置の冷却を行なうことができる冷却装置を提供する。
【解決手段】吸着剤５６．１が蒸発により生じた気化した内部媒体５８．１を吸着するため、内部媒体５８．１は継続的に蒸発し、その気化熱により冷却された冷却媒体が冷風生成用熱交換部３６に供給されて冷風７２が生成される。加熱用熱交換部３８から脱離用熱交換部５４．２に供給される加熱媒体により、吸着剤５６．２が加熱されて、吸着剤５６．２に吸着されている内部媒体５８．２の脱離が開始される。続いて、制御部６０は、吸着脱離部５０．１，５０．２において互いに逆の反応が生じるように、接続部６２，６４へ制御指令を与える。この工程を繰返すことにより、冷却された冷却媒体が継続的に冷風生成用熱交換部３６に供給されて、蓄電装置１６の冷却が行なわれる。
【選択図】図２

Description

この発明は、エンジンおよび電動機のうち少なくとも一方からの駆動力を用いて走行するハイブリッド車両の蓄電装置に用いられる冷却装置に関し、特にエンジンの排熱を利用して冷却を行なう冷却装置に関する。

近年、環境に配慮した自動車として、ハイブリッド車両（Hybrid Vehicle）が大きく注目されている。ハイブリッド車両は、従来のエンジンに加え、二次電池からなる蓄電装置と、蓄電装置からの電力により作動する電動機とをさらに駆動源とする自動車である。

このようなハイブリッド車両が十分にその走行能力を発揮するためには、蓄電装置が所定の性能を発揮できるように維持する必要がある。特に、二次電池からなる蓄電装置は、化学的作用により電気エネルギーを蓄えているため、温度の影響を受けやすい。蓄電装置は、温度が低下すると、化学的作用の活性度の低下により十分な電力を出力できず、一方温度が上昇すると、充放電電流の不安定化や劣化の促進などを生じる。

特に、ハイブリッド車両に搭載される蓄電装置では、走行状況に応じて充放電が繰返され、その充放電電流によるジュール熱が発生するので、電池温度が上昇しやすい。そのため、従来から、蓄電装置を冷却するためのさまざまな方法や構成が提案されている。

たとえば、特開平０７−７３９０６号公報（特許文献１）には、車両重量の増加を極力抑制すると共に、バッテリを充電・放電時に最適温度に維持するための電気自動車用充電装置が開示されている。この電気自動車用充電装置によれば、バッテリを収納する収納空間と車載用空気調和装置とを連通する連通路を備え、連通路を介して車載用空気調和装置からの冷却空気が収納空間に供給されるように構成される。
特開平０７−７３９０６号公報 特開２０００−１７７３７４号公報

特に、ハイブリッド車の蓄電装置は車室内に配置されることが多いため、上述の特許文献１に開示されるように、車室内用の空気調和装置（エアコン）を利用する構成が提案されてきた。

しかしながら、このような車室内用の空気調和装置を用いる場合には、車室内に加えて蓄電装置を冷却するための余分な動力が必要となる。すなわち、蓄電装置を冷却するために、エンジンから余分な出力を発生することになり、燃料消費量が不要に増大するという問題があった。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、エンジンの燃料消費量を増大させることなく、蓄電装置の冷却を行なうことができる冷却装置を提供することである。

この発明によれば、燃料の燃焼により作動するエンジンおよび電力により作動する電動機のうち少なくとも一方からの駆動力を用いて走行するハイブリッド車両に搭載される冷却装置である。この発明に係る冷却装置は、蒸発可能に封入された内部媒体と、蒸発により生じる気化した内部媒体を吸着する一方、加熱されることにより吸着した内部媒体を脱離する吸着剤とを含む第１および第２の吸着脱離部と、第１または第２の吸着脱離部から内部媒体の蒸発に伴う気化熱により冷却された冷却媒体を受けて、電動機に電力を供給可能に構成された蓄電装置を冷却する冷却部と、第１または第２の吸着脱離部において内部媒体を脱離するために、エンジンの排熱により加熱した加熱媒体を第１または第２の吸着脱離部に供給する加熱部と、第１および第２の吸着脱離部と冷却部との間に配置され、制御指令に応じて１つの吸着脱離部と冷却部とを接続する第１の接続部と、第１および第２の吸着脱離部と加熱部との間に配置され、制御指令に応じて１つの吸着脱離部と加熱部とを接続する第２の接続部と、一方の吸着脱離部を冷却部と接続し、かつ他方の吸着脱離部を加熱部と接続するように、第１および第２の接続部を制御する制御部とを備える。そして、制御部は、蓄電装置の電池状態を取得する電池状態取得手段と、電池状態取得手段により取得された電池状態に基づいて、所定の冷却能力を発揮するようにサイクル周期を決定するサイクル周期決定手段と、サイクル周期決定手段により決定されたサイクル周期に従って、冷却部および加熱部の各々と接続される吸着脱離部を交互に切替えるサイクル実行手段とを含む。

この発明によれば、冷却部は、一方の吸着脱離部から内部媒体の蒸発に伴う気化熱により冷却された冷却媒体を受けて蓄電装置を冷却し、一方、加熱部は、吸着した内部媒体を脱離するために、エンジン排熱により加熱した加熱媒体を他方の吸着脱離部に供給する。そして、制御部は、サイクル周期に従って、冷却部および加熱部の各々と接続される吸着脱離部を交互に切替える。そのため、冷却された冷却媒体が継続的に冷却部に供給されて、蓄電装置が冷却される。このように、エンジンの排熱による熱エネルギーを源として、物質の相変化を生じさせることで蓄電装置を冷却できる。したがって、エンジンの燃料消費量を増大させることなく、蓄電装置の冷却を行なうことができる。

好ましくは、電池状態取得手段は、蓄電装置の電池温度を取得する電池温度取得手段を含む。

好ましくは、電池状態取得手段は、蓄電装置の充放電電流を取得する充放電電流取得手段をさらに含む。

好ましくは、制御部は、エンジンの排熱による熱エネルギー変動を推定する熱変動推定手段をさらに含み、サイクル周期決定手段は、熱変動推定手段により熱エネルギーの増大が推定されると、より高い冷却能力を発揮できるようにサイクル周期を変更する。

好ましくは、加熱部は、エンジンの排熱による熱エネルギーを蓄え、加熱媒体を加熱するように構成された蓄熱部を含む。

この発明によれば、エンジンの燃料消費量を増大させることなく、蓄電装置の冷却を行なうことができる冷却装置を実現できる。

この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態に従う冷却装置を備えたハイブリッド車両１００の概略構成図である。

図１を参照して、ハイブリッド車両１００は、エンジン２と、電動機４と、インバータ装置（ＩＮＶ）６と、駆動軸８と、減速機１０と、蓄電装置１６とを備える。そして、ハイブリッド車両１００は、エンジン２および電動機４のうち少なくとも一方からの駆動力を用いて走行する。

エンジン２は、たとえば、ガソリン、軽油およびＬＰＧなどの燃料を燃焼させて作動する内燃機関であり、燃焼に伴う熱エネルギーを用いて駆動力を発生し、駆動軸８に伝達する。一方、駆動力の発生に用いられた後の熱エネルギーは、燃焼により生じた排気ガスとともに、車両底部に配置された排気管２５により車両後方に伝搬され、マフラー部２４を介して大気中へ放出される。

マフラー部２４は、排気管２５を介してエンジン２の排気側と接続され、主としてエンジン２における爆発燃焼に伴い発生する騒音を抑制する。なお、排気管２５の途中には、排気ガス中の有害物質を減少させる触媒装置などがさらに配置されてもよい。

電動機４は、駆動軸８を介してエンジン２と機械的に接続され、インバータ装置６を介して蓄電装置１６から受けた電力により駆動力を発生し、駆動軸８に伝達する。一例として、電動機４は、三相同期電機機であり、特に、永久磁石により構成されるロータをもつ永久磁石型三相同期電動機である。なお、ハイブリッド車両１００の回生制動時において、電動機４が駆動軸８を介して駆動されて発電機として作動するように構成してもよい。このように電動機４が発電した電力は、インバータ装置６を介して蓄電装置１６に蓄えられる。

インバータ装置６は、蓄電装置１６から直流電力を受け、図示しない外部の制御装置からのトルク指令や回転数指令に応じた三相交流電力に変換して、電動機４へ出力する。一例として、インバータ装置６は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やパワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）などの他励式半導体スイッチング素子からなる三相回路で構成される。なお、上述したように、ハイブリッド車両１００の回生制動時に電動機４が発電を行なう場合には、電動機４が発生する三相交流電力を直流に変換して蓄電装置１６へ出力する。

減速機１０は、エンジン２および電動機４からの駆動力で回転する駆動軸８の回転数を所定の減速比で変速して駆動輪１４を駆動する。なお、本実施例においては、前輪である駆動輪１４だけを駆動するハイブリッド車両１００について例示するが、電動機などをさらに搭載して、従動輪１８を駆動するように構成したハイブリッド車両に適用することも可能である。

蓄電装置１６は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池を含んで構成され、化学的作用により電気エネルギーを蓄える。そして、蓄電装置１６は、蓄えた電気エネルギーを直流電力としてインバータ装置６へ供給可能に構成される。さらに、蓄電装置１６は、インバータ装置６から供給される直流電力により充電可能に構成される。

ハイブリッド車両１００は、前席シート２０．１，２０．２と、後席シート２２とをさらに備える。そして、蓄電装置１６は、後席シート２２の車両後部側に配置される。

また、ハイブリッド車両１００は、蓄電部冷却機構３２と、加熱用熱交換部３８と、車外用熱交換部４０と、吸着脱離ユニット３０とをさらに備える。

蓄電部冷却機構３２は、蓄電装置１６と連通するように配置され、吸着脱離ユニット３０から受けた冷却媒体を受けて冷風を生成し、当該冷風を供給することにより、蓄電装置１６を冷却する。なお、蓄電装置１６は、その内部に通風路が形成され、外部から供給される冷風が通過することにより冷却される。そして、蓄電部冷却機構３２は、送風部３４と、冷風生成用熱交換部３６とを含んで構成される。

送風部３４は、吸気側から車室内の空気を取込み、冷風生成用熱交換部３６へ供給する。

冷風生成用熱交換部３６は、吸着脱離ユニット３０から受けた冷却媒体と、送風部３４から供給される車室内空気との間で熱交換を生じさせ、車室内空気を冷却して冷風を生成する。

加熱用熱交換部３８は、車両後方の底部に配置されたマフラー部２４の内部に配置される。そして、加熱用熱交換部３８は、エンジン２の排熱により加熱媒体を加熱して、当該加熱媒体を吸着脱離ユニット３０へ供給する。すなわち、加熱用熱交換部３８は、エンジン２からの排熱によりマフラー部２４に蓄積される熱エネルギーと加熱媒体との間で熱交換を生じさせ、加熱媒体を加熱する。

車外用熱交換部４０は、たとえば後部バンパー付近などの車室外に配置され、吸着脱離ユニット３０から受けた冷却媒体および加熱媒体の有する熱エネルギーを車室外に放出する。すなわち、車外用熱交換部４０は、吸着脱離ユニット３０から受けた冷却媒体および加熱媒体と、車室外の空気との間で熱交換を生じさせ、冷却媒体または加熱媒体を放熱する。

吸着脱離ユニット３０は、加熱用熱交換部３８から加熱媒体を介して入力される熱エネルギーを用いて、冷風生成用熱交換部３６から熱エネルギーを吸収するヒートポンプである。そして、吸着脱離ユニット３０の吸収（冷却）する熱エネルギーは、加熱用熱交換部３８から与えられる熱エネルギーと、車外用熱交換部４０から放出される熱エネルギーとの差に相当する。

以下では、この発明の実施の形態に従う冷却装置の動作についてより詳細に説明する。
図２は、この発明の実施の形態に従う冷却装置の一動作態様（第１フェーズ）における概略構成図である。

図３は、この発明の実施の形態に従う冷却装置の他動作態様（第２フェーズ）における概略構成図である。

図２および図３を参照して、吸着脱離ユニット３０は、吸着脱離部５０．１，５０．２と、接続部６２，６４と、制御部６０とからなる。

吸着脱離部５０．１は、内部媒体５８．１と、吸着剤５６．１と、冷却用熱交換部５２．１と、脱離用熱交換部５４．１とからなる。

内部媒体５８．１は、吸着脱離部５０．１内に蒸発可能に封入される。すなわち、吸着脱離部５０．１の内部は、気化した内部媒体５８．１以外の物質を排除した状態に保たれる。そのため、内部媒体５８．１がすべて液体化（液相状態）していれば、内部媒体５８．１の内部は、略真空となる。したがって、内部媒体５８．１は、吸着脱離部５０．１の内部圧力が内部媒体５８．１の蒸気圧に一致するまで蒸発を継続する。一例として、内部媒体５８．１は、水、アルコールまたはフロンなどからなる。

吸着剤５６．１は、吸着脱離部５０．１の上部に配置され、蒸発により生じる気化した（気相状態の）内部媒体５８．１を吸着する吸着剤である。吸着剤５６．１は、気化した内部媒体５８．１を吸着することにより、気化した内部媒体５８．１により生じる吸着脱離部５０．１の内部圧力の上昇を抑制し、内部媒体５８．１の蒸発を継続させる。

また、吸着剤５６．１は、後述する脱離用熱交換部５４．１により加熱されることにより、吸着した内部媒体５８．１を脱離する。一例として、吸着剤５６．１は、シリコン（シリカゲル）、活性炭、ゼオライト、または活性アルミナなどからなる。

冷却用熱交換部５２．１は、吸着脱離部５０．１の底部に内部媒体５８．１と接触するように配置された管部材である。そして、冷却用熱交換部５２．１は、内部媒体５８．１の蒸発に伴う気化熱によりその内部を流通する冷却媒体を冷却し、その冷却した冷却媒体を冷風生成用熱交換部３６との間で循環させる。なお、冷却媒体は、一例として水などからなる。

脱離用熱交換部５４．１は、吸着脱離部５０．１の上部に吸着剤５６．１と近接して配置された管部材である。そして、脱離用熱交換部５４．１は、加熱用熱交換部３８から受けた加熱媒体をその内部に流通させ、その周囲との間で空気を介した熱交換を行ない、吸着剤５６．１を加熱する。また、脱離用熱交換部５４．１は、加熱媒体を加熱用熱交換部３８との間で循環させる。なお、加熱媒体は、一例として水などからなる。

一方、吸着脱離部５０．２は、内部媒体５８．２と、吸着剤５６．２と、冷却用熱交換部５２．２と、脱離用熱交換部５４．２とからなる。内部媒体５８．２、吸着剤５６．２、冷却用熱交換部５２．２、および脱離用熱交換部５４．２については、上述した吸着脱離部５０．１のそれぞれ内部媒体５８．１、吸着剤５６．１、冷却用熱交換部５２．１、および脱離用熱交換部５４．１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

なお、以下の説明においては、吸着脱離部５０．１および５０．２を区別する必要ない場合には、総称的に吸着脱離部５０とも称す。

接続部６２は、吸着脱離部５０．１，５０．２と、冷風生成用熱交換部３６との間に配置され、制御部６０からの制御指令に応じて、吸着脱離部５０．１，５０．２の一方と冷風生成用熱交換部３６とを接続する四方弁である。すなわち、接続部６２は、冷風生成用熱交換部３６と接続されるポート６２．１と、車外用熱交換部４０と接続されるポート６２．２と、吸着脱離部５０．１の冷却用熱交換部５２．１と接続されるポート６２．３と、吸着脱離部５０．２の冷却用熱交換部５２．２と接続されるポート６２．４とを含む。そして、接続部６２は、制御部６０からの制御指令に応じて、冷却用熱交換部５２．１と冷風生成用熱交換部３６とを接続し、かつ、冷却用熱交換部５２．２と車外用熱交換部４０とを接続する第１フェーズ（図２）、および、冷却用熱交換部５２．２と冷風生成用熱交換部３６とを接続し、かつ、冷却用熱交換部５２．１と車外用熱交換部４０とを接続する第２フェーズ（図３）のうち、いずれかのフェーズを選択する。

接続部６４は、吸着脱離部５０．１，５０．２と、加熱用熱交換部３８との間に配置され、制御部６０からの制御指令に応じて、吸着脱離部５０．１，５０．２の一方と加熱用熱交換部３８とを接続する四方弁である。すなわち、接続部６４は、加熱用熱交換部３８と接続されるポート６４．１と、車外用熱交換部４０と接続されるポート６４．２と、吸着脱離部５０．１の脱離用熱交換部５４．１と接続されるポート６４．３と、吸着脱離部５０．２の脱離用熱交換部５４．２と接続されるポート６４．４とを含む。そして、接続部６４は、制御部６０からの制御指令に応じて、脱離用熱交換部５４．２と加熱用熱交換部３８とを接続し、かつ、脱離用熱交換部５４．１と車外用熱交換部４０とを接続する第１フェーズ（図２）、および、脱離用熱交換部５４．１と加熱用熱交換部３８とを接続し、かつ、脱離用熱交換部５４．２と車外用熱交換部４０とを接続する第２フェーズ（図３）のうち、いずれかのフェーズを選択する。

制御部６０は、一例としてＥＣＵ（Electrical Control Unit）などからなり、上述した第１または第２フェーズのいずれかを指示する制御指令を接続部６２，６４に与えることで、一方の吸着脱離部５０を冷風生成用熱交換部３６と接続し、かつ他方の吸着脱離部５０を加熱用熱交換部３８と接続する。また、制御部６０は、蓄電装置１６の図示しない温度センサおよび電流センサから、蓄電装置１６の電池状態の一例として、それぞれ電池温度Ｔｂおよび充放電電流Ｉｂを取得する。そして、制御部６０は、取得された蓄電装置１６の電池状態（電池温度Ｔｂおよび充放電電流Ｉｂ）に基づいて、所定の冷却能力を発揮するようにサイクル周期を決定する。さらに、制御部６０は、決定したサイクル周期に従って、第１フェーズおよび第２フェーズを指示する制御指令を交互に発生することにより、冷風生成用熱交換部３６および加熱用熱交換部３８の各々と接続される吸着脱離部５０を交互に切替える。

以下、このように、冷風生成用熱交換部３６および加熱用熱交換部３８の各々と接続される吸着脱離部５０を交互に切替えるサイクル（吸着脱離サイクル）について詳述する。

（第１フェーズ）
図２を参照して、吸着脱離部５０．１においては、内部媒体５８．１が蒸発し、吸着剤５６．１が蒸発により生じた気化した内部媒体５８．１を吸着する。そのため、内部媒体５８．１は継続的に蒸発し、その蒸発に伴う気化熱により、冷却用熱交換部５２．１を流通する冷却媒体が冷却される。そして、冷却媒体が、接続部６２を介して、冷却用熱交換部５２．１と冷風生成用熱交換部３６との間を循環することにより、車室内空気７０と冷風生成用熱交換部３６との間で熱交換が行なわれ、冷風７２が生成される。

さらに、脱離用熱交換部５４．１は、接続部６４を介して、車外用熱交換部４０と接続され、脱離用熱交換部５４．１の内部に存在する媒体（加熱媒体）が車外用熱交換部４０との間で循環する。そのため、吸着剤５６．１が気化した内部媒体５８．１を吸着するときに生じる吸着熱（凝縮熱）は、車外用熱交換部４０から車外へ放熱される。よって、吸着剤５６．１自体の温度上昇による吸着量の飽和を抑制できる。

一方、吸着脱離部５０．２においては、加熱用熱交換部３８から脱離用熱交換部５４．２に供給される加熱媒体により、吸着剤５６．２が加熱されて、吸着剤５６．２に吸着されている内部媒体５８．２の脱離が開始される。

さらに、冷却用熱交換部５２．１は、接続部６２を介して、車外用熱交換部４０と接続され、冷却用熱交換部５２．１の内部に存在する媒体（冷却媒体）が車外用熱交換部４０との間で循環する。そのため、吸着剤５６．２から脱離された内部媒体５８．２の凝縮に伴い生じる凝縮熱は、車外用熱交換部４０から車外へ放熱される。よって、吸着脱離部５０．２内部の雰囲気温度上昇による凝縮量の低下を抑制できる。

このように、第１フェーズにおいては、吸着脱離部５０．１において吸着反応が生じる一方、吸着脱離部５０．２において凝縮反応が生じることで、吸着脱離部５０．１により冷却された冷却媒体が冷風生成用熱交換部３６に供給される。

（第２フェーズ）
図３を参照して、第２フェーズでは、吸着脱離部５０．１，５０．２において互いに逆の反応が生じる。すなわち、吸着脱離部５０．２において吸着反応が生じる一方、吸着脱離部５０．１において凝縮反応が生じることで、吸着脱離部５０．２により冷却された冷却媒体が冷風生成用熱交換部３６に供給される。

なお、吸着脱離部５０．１，５０．２における各部の動作は、上述した第１フェーズにおいて、それぞれ内部媒体５８．１、吸着剤５６．１、冷却用熱交換部５２．１、および脱離用熱交換部５４．１における動作と、内部媒体５８．２、吸着剤５６．２、冷却用熱交換部５２．２、および脱離用熱交換部５４．２における動作とを互いに入れ替えたものと同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

（電池状態に基づくサイクル周期の決定）
制御部６０は、上述した第１フェーズおよび第２フェーズをサイクル周期に従って交互に切替える。ここで、吸着剤５６．１，５６．２の吸着量は有限であるので、所定量の内部媒体５８．１，５８．２を吸着すると、それ以上は吸着できない状態（以下では、単に「飽和状態」とも称す）に達する。蒸発開始から飽和状態に達するまでの時間は、吸着剤５６．１，５６．２の量、吸着脱離部５０．１，５０．２の容積および車外温度などに応じて定まる。

上述したように、吸着脱離ユニット３０による冷却能力は、内部媒体５８．１，５８．２の蒸発に伴う気化熱により生じるので、吸着剤５６．１，５６．２が飽和状態となり、内部媒体５８．１，５８．２が蒸発できなくなると、冷却能力は発揮されない。そのため、サイクル周期が、この蒸発開始から飽和状態に達するまでの時間（以下では、単に「飽和時間」とも称す）を超過していれば、吸着脱離ユニット３０が冷却能力を発揮できない期間が存在することになる。

そこで、制御部６０は、蓄電装置１６の電池状態に基づいて、必要とされる冷却能力を判断し、その冷却能力を発揮できるように、飽和時間を基準として、サイクル周期を決定する。一例として、制御部６０は、最大の冷却能力が必要とされる場合には、予め求めておいた飽和時間と一致するようにサイクル周期を決定し、必要とされる冷却能力が小さくなるにつれ、より長いサイクル周期を決定する。

具体的には、制御部６０は、蓄電装置１６から取得した電池温度Ｔｂと、蓄電装置１６の最適使用温度（たとえば、２５℃）との温度偏差を算出し、その温度偏差に蓄電装置１６の熱容量を乗じることで、必要な冷却熱量を算出する。そして、制御部６０は、その冷却熱量に相当する冷却能力を導出して、サイクル周期を決定する。

また、制御部６０は、蓄電装置１６から取得した充放電電流Ｉｂと、予め実験的に求めておいた蓄電装置１６の内部抵抗とに基づいて、蓄電装置１６の内部で発生する充放電に伴うジュール熱を算出する。そして、制御部６０は、算出したジュール熱に対応する冷却能力を導出して、サイクル周期を決定する。

さらに、制御部６０は、上述した電池温度Ｔｂに基づいて導出される冷却能力と、充放電電流に基づいて導出される冷却能力とを合計した総冷却能力に応じて、サイクル周期を決定することもできる。

（熱エネルギー変動の推定に基づくサイクル周期の決定）
この発明の実施の形態に従う冷却装置は、ハイブリッド車両１００に搭載される。ハイブリッド車両１００においては、可能な限り高燃焼効率を実現できるように、走行状況に応じてエンジン２が停止される。そのため、エンジンだけを搭載した従来の車両に比較して、エンジン２の排熱による熱エネルギー変動が大きくなる。加熱用熱交換部３８が配置されるマフラー部２４は、エンジン２の冷却水などに比較して、大きな熱容量を有している場合があるが、可能な限りエンジン２の排熱による熱エネルギーを吸収できるように制御することが望ましい。

そこで、制御部６０は、エンジン２の排熱による熱エネルギー変動を推定し、熱エネルギーの増大が推定されたときに、より高い冷却能力を発揮できるようにサイクル周期を変更する。すなわち、制御部６０は、冷却能力を高めて、加熱用熱交換部３８からより多くのエネルギーを吸収できるように吸着脱離ユニット３０を作動させる。このようにして、制御部６０は、エンジン２の排熱による熱エネルギー変動の影響を抑制する。

一例として、制御部６０は、図示しない外部ＥＣＵからアクセル開度ＡＣＣを受け、アクセル開度ＡＣＣが所定値以上、すなわちエンジン２での燃料消費量が所定値以上である場合において、より高い冷却能力を発揮できるようにサイクル周期を変更する。

図４は、制御部６０において実行される処理を示すフローチャートである。
図４を参照して、制御部６０は、蓄電装置１６の電池状態を取得する（ステップＳ１００）。具体的には、制御部６０は、蓄電装置１６の図示しない温度センサから電池温度Ｔｂを取得する（ステップＳ１０２）。また、制御部６０は、蓄電装置１６の図示しない電流センサから充放電電流Ｉｂを取得する（ステップＳ１０４）。

そして、制御部６０は、取得した電池状態（電池温度Ｔｂおよび充放電電流Ｉｂ）に基づいて必要な冷却能力を導出し、サイクル周期を決定する（ステップＳ１０６）。

さらに、制御部６０は、図示しない外部ＥＣＵからアクセル開度ＡＣＣを取得する（ステップＳ１０８）。そして、制御部６０は、取得したアクセル開度ＡＣＣが所定値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１１０）。

アクセル開度ＡＣＣが所定値以上である場合（ステップＳ１１０においてＹＥＳの場合）には、制御部６０は、エンジン２の排熱による熱エネルギーが増大すると推定し、より高い冷却能力を発揮できるように、ステップＳ１０６で電池状態に基づいて決定されたサイクル周期より短いサイクル周期に変更する（ステップＳ１１２）。

アクセル開度ＡＣＣが所定値以上でない場合（ステップＳ１１０においてＮＯの場合）、またはサイクル周期が変更された後（ステップＳ１１２の後）には、制御部６０は、当該サイクル周期に従って、第１フェーズおよび第２フェーズが交互に生じるように、接続部６２，６４に制御指令を与える（ステップＳ１１４）。

制御部６０は、上述の処理を所定間隔で繰返し実行する。
なお、上述のフローチャートにおいては、制御アクセル開度ＡＣＣをパラメータとしてサイクル周期を決定する構成について説明したが、他のパラメータを用いてもよい。他のパラメータとしては、エンジン回転数、エンジンパワー、エンジントルク、排気ガス温度、排気ガス流量、エンジン本体の温度、および排気管表面温度などが挙げられる。

（蓄熱部の配置）
上述したように、特にハイブリッド車両１００においては、エンジン２の排熱による熱エネルギー変動が大きい。そこで、熱エネルギーの変動に拘らず、加熱用熱交換部３８が安定的に加熱冷媒を加熱できるように、マフラー部２４に接合して、蓄熱部８０をさらに設けてもよい。

図５は、蓄熱部８０を配置したマフラー部２４の概略外観図である。
図５を参照して、マフラー部２４の内部には、加熱用熱交換部３８が配置され、接続部６４（ポート６４．１）を介して吸着脱離部５０との間で加熱媒体が循環する経路が形成される。蓄熱部８０は、その経路の一部を含み、かつ、マフラー部２４と接合して配置される。一例として、蓄熱部８０は、熱容量の大きい鉄などの金属で構成され、マフラー部２４の熱容量を増大させる作用をもつ。そのため、マフラー部２４および蓄熱部８０により、通過するエンジンの排熱からより多くの熱エネルギーが吸収される。そのため、エンジン２が断続的に停止され、エンジンの排熱による熱エネルギーの供給が停止した場合であっても、加熱用熱交換部３８は、より安定的に加熱冷媒を加熱できる。

この発明の実施の形態においては、冷風生成用熱交換部３６が「冷却部」に相当し、加熱用熱交換部３８が「加熱部」に相当し、接続部６２が「第１の接続部」に相当し、接続部６４が「第２の接続部」に相当する。そして、制御部６０が「電池状態取得手段」、「サイクル周期決定手段」および「サイクル実行手段」を実現する。さらに、制御部６０は「電池温度取得手段」、「充放電電流取得手段」および「熱変動推定手段」を実現する。

なお、この発明の実施の形態においては、加熱用熱交換部３８がマフラー部２４に配置された構成について説明したが、より多くの熱エネルギーを吸収するために、よりエンジン２に近い位置に加熱用熱交換部３８を配置することも可能である。たとえば、エキゾーストマニフォールドなどに加熱用熱交換部３８を配置してもよい。

また、この発明の実施の形態においては、車外用熱交換部４０が後部バンパー付近に配置された構成について説明したが、冷却能力を向上させるために、より高い放熱効果が得られる位置に車外用熱交換部４０を配置することも可能である。たとえば、エンジンラジエタなどと同様に、車両前方に車外用熱交換部４０を配置してもよい。

なお、この発明の実施の形態においては、エンジンと電動機が同一軸上に配置された、パラレル型ハイブリッド車両への適用例を示したが、本発明は、エンジンおよび電動機を備えるものであれば、シリーズ／パラレル型およびシリーズ型を含むいずれの構成からなるハイブリッド車両にも適用可能である。

この発明の実施の形態によれば、冷風生成用熱交換部３６は、一方の吸着脱離部５０から内部媒体の蒸発に伴う気化熱により冷却された冷却媒体を受けて蓄電装置１６を冷却し、一方、加熱用熱交換部３８は、吸着した内部媒体を脱離するために、エンジン排熱により加熱した加熱媒体を他方の吸着脱離部５０に供給する。そして、制御部６０は、サイクル周期に従って、冷風生成用熱交換部３６および加熱用熱交換部３８の各々と接続される吸着脱離部５０を交互に切替える。そのため、冷却された冷却媒体が継続的に冷風生成用熱交換部３６に供給されて、蓄電装置１６が冷却される。このように、エンジン排熱による熱エネルギーを源として、物質の相変化を生じさせることで蓄電装置１６を冷却できる。よって、エンジン２の燃料消費量を増大させることなく、蓄電装置１６の冷却を実現できる。

また、この発明の実施の形態によれば、制御部６０は、電池温度Ｔｂおよび充放電電流Ｉｂなどの蓄電装置１６の電池状態に基づいて、所定の冷却能力を発揮するようにサイクル周期を決定する。これにより、蓄電装置１６は、その電池温度が最適使用温度となるように制御されるため、過冷却による電池性能の劣化、および温度上昇による充放電電流の不安定化や劣化促進などを防止することができる。

さらに、この発明の実施の形態によれば、制御部６０は、アクセル開度ＡＣＣに基づいてエンジン２の排熱による熱エネルギー変動を推定し、熱エネルギーの増大が推定されたときに、より高い冷却能力を発揮できるようにサイクル周期を変更する。これにより、熱エネルギー変動が大きくても安定して冷却能力を発揮させることができる。よって、走行中にエンジンが停止されるハイブリッド車両への搭載に適した冷却装置を実現できる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態に従う冷却装置を備えたハイブリッド車両の概略構成図である。 この発明の実施の形態に従う冷却装置の一動作態様（第１フェーズ）における概略構成図である。 この発明の実施の形態に従う冷却装置の他動作態様（第２フェーズ）における概略構成図である。 制御部において実行される処理を示すフローチャートである。 蓄熱部を配置したマフラー部の概略外観図である。

符号の説明

２ エンジン、４ 電動機、６ インバータ装置（ＩＮＶ）、８ 駆動軸、１０ 減速機、１４ 駆動輪、１６ 蓄電装置、１８ 従動輪、２０．１，２０．２ 前席シート、２２ 後席シート、２４ マフラー部、２５ 排気管、３０ 吸着脱離ユニット、３２ 蓄電部冷却機構、３４ 送風部、３６ 冷風生成用熱交換部、３８ 加熱用熱交換部、４０ 車外用熱交換部、５０．１，５０．２ 吸着脱離部、５２．１，５２．２ 冷却用熱交換部、５４．１，５４．２ 脱離用熱交換部、５６．１，５６．２ 吸着剤、５８．１，５８．２ 内部媒体、６０ 制御部、６２，６４ 接続部、６２．１，６２．２，６２．３，６２．４，６４．１，６４．２，６４．３，６４．４ ポート、７０ 車室内空気、７２ 冷風、８０ 蓄熱部、１００ ハイブリッド車両、ＡＣＣ アクセル開度、Ｉｂ 充放電電流、Ｔｂ 電池温度。

Claims (5)

1. 燃料の燃焼により作動するエンジンおよび電力により作動する電動機のうち少なくとも一方からの駆動力を用いて走行するハイブリッド車両に搭載される冷却装置であって、
   蒸発可能に封入された内部媒体と、蒸発により生じる気化した前記内部媒体を吸着する一方、加熱されることにより吸着した前記内部媒体を脱離する吸着剤とを含む第１および第２の吸着脱離部と、
   前記第１または第２の吸着脱離部から前記内部媒体の蒸発に伴う気化熱により冷却された冷却媒体を受けて、前記電動機に電力を供給可能に構成された蓄電装置を冷却する冷却部と、
   前記第１または第２の吸着脱離部において前記内部媒体を脱離するために、前記エンジンの排熱により加熱した加熱媒体を前記第１または第２の吸着脱離部に供給する加熱部と、
   前記第１および第２の吸着脱離部と前記冷却部との間に配置され、制御指令に応じて１つの吸着脱離部と前記冷却部とを接続する第１の接続部と、
   前記第１および第２の吸着脱離部と前記加熱部との間に配置され、制御指令に応じて１つの吸着脱離部と前記加熱部とを接続する第２の接続部と、
   一方の吸着脱離部を前記冷却部と接続し、かつ他方の吸着脱離部を前記加熱部と接続するように、前記第１および第２の接続部を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記蓄電装置の電池状態を取得する電池状態取得手段と、
   前記電池状態取得手段により取得された前記電池状態に基づいて、所定の冷却能力を発揮するようにサイクル周期を決定するサイクル周期決定手段と、
   前記サイクル周期決定手段により決定された前記サイクル周期に従って、前記冷却部および前記加熱部の各々と接続される吸着脱離部を交互に切替えるサイクル実行手段とを含む、冷却装置。
2. 電池状態取得手段は、前記蓄電装置の電池温度を取得する電池温度取得手段を含む、請求項１に記載の冷却装置。
3. 電池状態取得手段は、前記蓄電装置の充放電電流を取得する充放電電流取得手段をさらに含む、請求項１または２に記載の冷却装置。
4. 前記制御部は、前記エンジンの排熱による熱エネルギー変動を推定する熱変動推定手段をさらに含み、
   前記サイクル周期決定手段は、前記熱変動推定手段により熱エネルギーの増大が推定されると、より高い冷却能力を発揮できるように前記サイクル周期を変更する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷却装置。
5. 前記加熱部は、前記エンジンの排熱による熱エネルギーを蓄え、前記加熱媒体を加熱するように構成された蓄熱部を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷却装置。

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