JP2009126256A - 車両の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車や電気自動車で、冷却媒体の流路に、電池、インバータ及びモータを適切に配置して効率的に冷却する。
【解決手段】車両の冷却装置（１）は、モータ（１３）と、該モータの駆動用の電池（１５）と、該電池の電力を変換してモータに伝えるインバータ（１２）とを備える。車両の冷却装置は、所定の流路を循環すると共に、モータ、電池及びインバータを夫々冷却可能な冷却媒体と、流路に配置され、外部との熱交換を介して冷却媒体を冷却可能な熱交換手段（１２）とを備え、電池は、流路において少なくともモータの下流側に配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばハイブリッド車、電気自動車等の車両に搭載される駆動用電池、インバータ、モータ等を冷却する車両の冷却装置の技術分野に関する。

この種の冷却装置を備える装置には、例えば、二次電池を冷却後の、例えば、油、エチレングリコール等の不凍液や水である冷却媒体を、インバータ及びモータの冷却に利用する駆動システムが提案されている（特許文献１参照）。或いは、モータとインバータとを水冷するための共通のラジエータ及び冷却水ポンプを備えるパラレルハイブリッド電気トラックが提案されている（特許文献２参照）。

また、この種の冷却装置には、バッテリ、モータ、インバータ等の発熱体の温度等に基づいて、流路を変更すると共に、空調装置を利用して発熱体を冷却する発熱体冷却システムが提案されている（特許文献３参照）。或いは、冷却水の温度に基づいて流路を変更して、インバータ及びモータを冷却する冷却システムが提案されている（特許文献４参照）。

特開２００７−１２９８５８号公報 特開２００２−６７７０５号公報 特開２００７−６９７３３号公報 特開平１１−１０７７４９号公報

しかしながら、上述の背景技術によれば、電池、インバータ、モータ等の冷却媒体の経路における配置が十分には開示されておらず、その配置の順番によっては、電池等を効率的に冷却することが困難であるという技術的問題点がある。

本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、電池、インバータ及びモータを効率的に冷却することができる車両の冷却装置を提供することを課題とする。

本発明の車両の冷却装置は、上記課題を解決するために、モータと、該モータの駆動用の電池と、該電池の電力を変換して前記モータに伝えるインバータとを備える車両の冷却装置であって、所定の流路を循環すると共に、前記モータ、前記電池及び前記インバータを夫々冷却可能な冷却媒体と、前記流路に配置され、外部との熱交換を介して前記冷却媒体を冷却可能な熱交換手段とを備え、前記電池は、前記流路において少なくとも前記モータの下流側に配置されている。

本発明の車両の冷却装置によれば、当該車両の冷却装置は、モータと、該モータの駆動用の例えばニッケル水素電池等の電池と、該電池の電力を変換してモータに伝えるインバータとを備える例えば、ハイブリッド車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ：ＨＶ）や電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ：ＥＶ）等の車両に搭載される。尚、本発明に係る「モータ」は、純粋なモータ（電動機）であってもよいし、モータジェネレータ（電動発電機）において実現されるモータであってもよい。即ち、モータとして機能し得る限りにおいて、典型的にはハイブリッド車両に用いられるモータジェネレータを意味してもかまわない。

例えば絶縁油等の冷却媒体は、例えば配管等によって規定される所定の流路を循環すると共に、モータ、電池及びインバータを夫々冷却可能である。例えばラジエータである熱交換手段は、冷却媒体の流路に配置され、当該熱交換手段内を流れる冷却媒体を外気によって冷却可能である。

電池は、冷却媒体の流路において少なくともモータの下流側に配置されている。即ち、冷却媒体は、典型的には、熱交換手段を通過した後にインバータ及びモータを通過し、その後電池を通過して再び熱交換手段にもどることとなる。

本願発明者の研究によれば、一般に、インバータ及びモータの冷却には冷却水が用いられている。すると、電池を漏電の恐れの無い、例えば絶縁油等によって冷却するためには、新たに絶縁油用のラジエータを設ける必要があり、絶縁油用のラジエータを設置するスペースを確保しなければならない。他方、電池を冷却水によって冷却してラジエータを共有するには、漏電を防止するために、例えば電池に放熱板等を設け、該放熱板を介して間接的に電池を冷却しなければならず、冷却効率が低下する。また、単に、ラジエータを共有したのでは、インバータ、モータ及び電池各々の必要冷却要求に応じることが困難であることが判明している。

しかるに本発明では、冷却媒体の流路において、比較的発熱量の小さい電池が少なくとも比較的発熱量の大きいモータの下流側に配置されている。このため、冷却媒体が電池の熱によって暖められることがなく、冷却媒体及びモータ間の温度差を比較的大きくすることができる。従って、各素子の冷却要求に応じて効率的に冷却することができる。 加えて、冷却媒体を絶縁油とすれば、電池を直接冷却することができるので、冷却効率を向上することができる。更に、熱交換手段、冷却媒体等をインバータ及びモータと電池とで共有することができるので、製造コストの増加を抑制することができると共に、重量を軽減することができ、実用上非常に有利である。

尚、インバータは、冷却媒体の流路において、典型的には、モータの上流側又はモータと並列になるように配置されている。

本発明の車両の冷却装置の一態様では、前記モータ、前記電池及び前記インバータは、前記流路における前記熱交換手段の下流側に、前記熱交換手段に近い側から、前記インバータ、前記モータ、前記電池の順に配置されている。

この態様によれば、冷却媒体の流路における熱交換手段の下流側に、熱交換手段に近い側から、性能の温度依存性があり温度管理が重要となるインバータ、モータ、電池の順に配置されている。即ち、熱交換手段の下流側に、冷却要求の高い素子から順に配置されている。即ち、熱交換手段によって冷却された冷却媒体は、インバータ、モータ、電池の順に通過した後に再び熱交換手段に戻ることとなる。このため、熱交換手段を通過した後の温度の低い冷却媒体によって最も冷却要求の高い素子が冷却されることとなる。従って、各素子の冷却要求に応じて効率的に冷却することができる。

或いは、本発明の車両の冷却装置の他の態様では、前記インバータ及び前記モータが前記流路において並列に位置するように配置されている。

この態様によれば、インバータ及びモータは、冷却媒体の流路において並列に位置するように配置されている。このため、例えばインバータ及びモータ各々の冷却要求が同程度である場合に、両者を効率的に冷却することができ、実用上非常に有利である。

本発明の車両の冷却装置の他の態様では、前記電池の電池温度を検出する電池温度検出手段と、前記流路を変更可能な第１流路可変手段と、前記検出された電池温度が電池温度閾値より低い第１の場合に、前記冷却媒体が前記電池を介することなく循環するように前記流路を変更するように前記第１流路可変手段を制御し、前記検出された電池温度が前記電池温度閾値より高い第２の場合に、前記流路を維持するように前記第１流路可変手段を制御する制御手段とを更に備える。

この態様によれば、例えば温度センサである電池温度検出手段は、電池の電池温度を検出する。尚、電池温度検出手段は、直接的に電池温度を検出しなくてよく、例えば、電池の出力や使用時間等の何らかの物理量或いはパラメータに基づいて、間接的に検出又は推定してもよい。例えば、弁、ポンプ等を備えて構成される第１流路可変手段は、冷却媒体の流路を変更可能である。

例えば、プロセッサ、メモリ等を備えて構成される制御手段は、検出された電池温度が電池温度閾値より低い第１の場合に、冷却媒体が電池を介することなく循環するように流路を変更するように第１流路可変手段を制御する。一方、制御手段は、検出された温度が電池温度閾値より高い第２の場合に、流路を維持するように（即ち、冷却媒体が熱交換手段を通過した後に、インバータ、モータ及び電池を介して、熱交換手段に戻るように）第１流路可変手段を制御する。尚、検出された温度が電池温度閾値に等しい場合については、第1の場合及び第２の場合のいずれに含めて扱ってもよい。

尚、本発明に係る「電池温度閾値」とは、冷却媒体の流路を電池を介しない流路に変更するか否かを決定する値であり、予め固定値として又は何らかのパラメータに応じた可変値として設定される値である。このような電池温度閾値は、経験的若しくは実験的に又はシミュレーションによって、例えば電池温度と電池出力との関係を求めて、該求められた関係に基づいて、電池の冷却が不要な温度として、或いは該温度より所定値だけ低い温度として設定すればよい。

本願発明者の研究によれば、一般に、外気温が例えば氷点下等の冷間時では、電池が所定の電力を出力できない可能性がある。この場合に、冷却媒体が電池を介して循環すると、その冷却作用によって、電池が暖機されずに当該車両の走行状態に影響を与える可能性がある。他方、電池を暖機するために冷却媒体の循環を中止してしまうと、インバータ及びモータの冷却ができず、例えばオーバーヒートする可能性があることが判明している。

しかるに本発明では、電池の冷却が不要な第１の場合には、制御手段によって、冷却媒体が電池を介することなく循環するように流路を変更するように第１流路可変手段が制御される。このため、電池が電気供給の開始時等に自己の発熱作用によって暖機されると共に、インバータ及びモータを冷却することができる。一方、電池の冷却が必要な第２の場合には、制御手段によって、冷却媒体が電池を介して循環するように流路を維持するように第１流路可変手段が制御される。

第１流路可変手段を備える態様によれば、前記冷却媒体の媒体温度を検出する媒体温度検出手段を更に備え、前記制御手段は、前記第１の場合に、前記検出された媒体温度が前記検出された電池温度よりも高いことを条件に、前記流路を維持するように前記第１流路可変手段を制御してもよい。

このように構成すれば、冷却媒体の熱によっても電池を暖機することができるので、比較的速やかに電池を暖機することができると共に、エネルギー利用効率を向上することができ実用上非常に有利である。

例えば温度センサである媒体温度検出手段は、冷却媒体の媒体温度を検出する。尚、媒体温度検出手段は、直接的に媒体温度を検出しなくてよく、例えば、冷却媒体の粘度等の何らかの物理量或いはパラメータに基づいて、間接的に検出又は推定してもよい。制御手段は、第１の場合に、検出された媒体温度が検出された電池温度よりも高いことを条件に、冷却媒体が電池を介して循環するように流路を維持するように第１流路可変手段を制御する。

第１流路可変手段を備える態様によれば、前記電池は、複数の電池セルを含み、前記電池温度検出手段は、前記複数の電池セル各々のセル温度を相互に独立して検出し、前記制御手段は、前記第１の場合に、前記検出された複数のセル温度間の温度差が温度差閾値より大きいことを条件に、前記電池が前記モータの上流側及び下流側に所定時間毎に交互に位置するように前記流路を変更するように前記第１流路可変手段を制御してもよい。

このように構成すれば、複数の電池セル間のセル温度のばらつきによって、電池の出力性能が低下することを防止することができ実用上非常に有利である。尚、電池の出力性能はセル温度のうちの最低値によって決定されることが本願発明者の研究により判明している。この際、冷却媒体の流路は、各セルの内部や外壁周囲を貫通或いは通過するように設けられてもよい。

制御手段は、第１の場合に、検出された複数のセル温度間の温度差が温度差閾値より大きいことを条件に、電池がモータの上流側及び下流側に所定時間毎に交互に位置するように流路を変更するように第１流路可変手段を制御する。ここで、「電池がモータの上流側及び下流側に所定時間毎に交互に位置する」とは、例えば配管等の内部において、冷却媒体の流れる方向が所定時間毎に反転することを意味する。従って、流路が変更されることによって、電池周辺の冷却媒体が攪拌されることとなる。

尚、本発明に係る「所定時間」は、例えば１秒であり、冷却媒体が移動することによって電池温度が、例えば摂氏１０度等、大きく低下しない（即ち、冷却されない）時間として設定されている。また、本発明に係る「温度差閾値」とは、冷却媒体の流路を所定時間毎に変更するか否かを決定する値であり、予め固定値として又は何らかのパラメータに応じた可変値として設定される値である。このような温度差閾値は、経験的若しくは実験的に又はシミュレーションによって、例えば、セル温度間の温度差と電池出力の変動との関係を求め、該求められた関係に基づいて、電池出力の変動が許容範囲から外れる温度差として、或いは該温度差から所定値だけ小さい値として設定すればよい。

本発明の車両の冷却装置の他の態様では、前記冷却媒体の媒体温度に応じて前記流路を変更可能であり、前記媒体温度が媒体温度閾値より低いことを条件に、前記冷却媒体が前記熱交換手段を介することなく循環するように前記流路を変更する第２流路可変手段を更に備える。

この態様によれば、第２流路可変手段は、冷却媒体の媒体温度に応じて流路を変更可能である。第２流路可変手段は、媒体温度が媒体温度閾値より低いことを条件に、冷却媒体が熱交換手段を介することなく循環するように流路を変更する。尚、第２流路可変手段がサーモスタットである場合は、該サーモスタットの開弁温度を媒体温度閾値とすればよい。或いは、第２流路可変手段が、電子サーモスタット又は弁である場合は、第２流路可変手段が媒体温度に応じて、例えば、プロセッサ、メモリ等を備えて構成される制御手段によって制御されるようにすればよい。

冷間時であって媒体温度が電池温度より高い場合、インバータ及びモータの温度上昇が抑制され、且つ、冷却媒体及び電池間における熱の移動によって冷却媒体が冷却されるので、熱交換手段によらずに、十分にインバータ及びモータの温度を適温に保つことが可能であると考察される。

従って、上述の如く、媒体温度が媒体温度閾値より低い場合に熱交換手段を介することなく冷却媒体が循環すれば、冷却媒体の熱が熱交換手段によって放散されることが無いので、よりエネルギー利用効率を向上することができる。

尚、本発明に係る「媒体温度閾値」とは、冷却媒体の流路を熱交換手段を介しない流路に変更するか否かを決定する値であり、予め固定値として又は何らかのパラメータに応じた可変値として設定される値である。このような媒体温度閾値は、経験的若しくは実験的に又はシミュレーションによって、例えばインバータの温度と媒体温度との関係を求めて、該求められた関係に基づいて、インバータの積極的な冷却が必要な温度より所定値だけ低い温度として設定すればよい。

本発明の車両の冷却装置の他の態様では、前記電池を収容し、断熱材を含んでなる電池収容ケースを更に備える。

この態様によれば、電池収容ケースは、断熱材を含んでなり、電池を収容する。この際、冷却媒体の流路は、電池収容ケースの内側、例えば、電池とケースの内壁との隙間を縫って通過するように設けられてもよい。これにより、例えば電池を暖機する際に、冷却媒体が外気により冷却されることを防止して、速やかに電池を暖機することができると共に、エネルギー利用効率を向上することができ実用上非常に有利である。

尚、本発明に係る「電池収容ケース」は、電池を収容する専用のケースに限らず、例えば、電池を収容できるように径を太くした配管でもよい。この場合は当該配管の周囲を、例えばガラスウール等の断熱材によって覆えばよい。

本発明の車両の冷却装置の他の態様では、前記冷却媒体は、絶縁油である。

この態様によれば、インバータ、モータ及び電池を直接冷却することができ冷却効率を向上することができる。即ち、導電性の液体により、これらが短絡や漏電することを未然防止できる。加えて、例えば、電池に放熱板等を設ける場合に比べて製造コストを低減することができると共に、省スペース化を図ることができ、実用上非常に有利である。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされよう。

以下、本発明の車両の冷却装置に係る実施形態を図面に基づいて説明する。

＜第１実施形態＞
本発明の車両の冷却装置に係る第１実施形態を、図１を参照して説明する。ここに、図１は、第１実施形態に係る冷却装置の構成を示すブロック図である。尚、図中の矢印は、冷却媒体の流れる方向を示している。

図１において、冷却装置１は、本発明に係る「熱交換手段」の一例としてのラジエータ１１と、絶縁油である冷却媒体を循環させるポンプ１４と、インバータ１２、モータ１３及び電池１５を介してラジエータ１１に戻るように配置された配管１６とを備えて構成されている。尚、ラジエータ１１や冷却媒体は、例えばハイブリッド車両におけるエンジン冷却用のラジエータと共通であってもよいし、独立であってもよい。

図１に示すように、冷却媒体の流路においてラジエータ１１の下流側に、該ラジエータ１１に近い側から、インバータ１２、モータ１３、電池１５の順に、即ち、冷却要求の高い素子から順に直列に配置されている。その動作時に、ポンプ１４によって、配管１６内を図中の矢印で示した方向に冷却媒体が流れることによって、インバータ１２、モータ１３及び電池１５が夫々冷却される。

仮に、インバータ１２、モータ１３及び電池１５等の素子の冷却要求を考慮せずに、冷却媒体の流路に素子が配置されると、他の素子を冷却したことにより温度が上昇した（即ち、冷却能力の低下した）冷却媒体によって、冷却要求の高い素子が冷却される可能性がある。或いは、冷却要求の高い素子が適切に冷却されない可能性がある。

しかるに本実施形態では、冷却媒体の流路に、ラジエータ１１に近い側から冷却要求の高い素子から順に配置されている。このため、インバータ１２、モータ１３及び電池１５の各素子が夫々適切に冷却されることとなる。従って、インバータ１２、モータ１３及び電池１５を効率的に冷却することができる。加えて、冷却媒体が絶縁油であるので、電池１５を直接冷却することができ、冷却効率を向上することができる。

尚、モータ、インバータ及び電池の仕様、性能、使用環境等によって、冷却要求の高い順序がここで示した順序と異なる場合には、冷却要求の高い順番に、流路の上流側から配置すればよい。

＜第２実施形態＞
本発明の車両の冷却装置に係る第２実施形態を、図２及び図３を参照して説明する。第２実施形態では、バイパス配管、切替弁、及び該切替弁の制御装置が設けられている以外は、第１実施形態の構成と同様である。よって、第２実施形態について、第１実施形態と重複する説明を省略すると共に、図面上における共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点についてのみ、図２及び図３を参照して説明する。ここに、図２は、図１と同趣旨の、第２実施形態に係る冷却装置の構成を示すブロック図である。

図２において、冷却装置２は、電池１５の温度を検出する温度センサ２１と、冷却媒体が電池１５を介することなく循環可能なバイパス配管１７と、冷却媒体の流路を切り替え可能な切替弁３１と、該切替弁３１を駆動可能なアクチュエータ３２と、該アクチュエータ３２を制御するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）４０とを備えて構成されている。ここに、本実施形態に係る「温度センサ２１」は、本発明に係る「電池温度検出手段」の一例であり、本実施形態に係る「切替弁３１」及び「アクチュエータ３２」は、本発明に係る「第１流路可変手段」の一例である。

ＥＣＵ４０は、制御部４０１、判定部４０２、記憶部４０３及び入出力部４０４を備えて構成されている。ここに、本実施形態に係る「制御部４０１」は、本発明に係る「制御手段」の一例である。記憶部４０３は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、バックアップＲＯＭ、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリである。本実施形態では、各種電子制御用のＥＣＵ４０の一部を、冷却装置２の一部として用いている。

冷却装置２の動作時に、制御部４０１が、バイパス配管１７の入口１７ａを閉鎖するように切替弁３１を駆動するようにアクチュエータ３２を制御することにより、冷却媒体はインバータ１２、モータ１３及び電池１５を夫々介して循環する。一方、制御部４０１が、入口１７ａを開放するように切替弁３１を駆動するようにアクチュエータ３２を制御することにより、冷却媒体は電池１５を介することなく、図２中の矢印で示すように循環する。

次に以上のように構成された冷却装置２を搭載する車両の主に走行中において、ＥＣＵ４０が実行する流路切替処理について、図３のフローチャートを参照して説明する。この流路切替処理は、主に車両の走行中に、例えば定期的に又は不定期的に、或いは連続してコンマ数秒〜数秒毎に周期的に実行される。

図３において、先ず、温度センサ２１は、電池１５の電池温度を検出する（ステップＳ１０１）。続いて、判定部４０２は、バイパスｆｌａｇがＯＮであるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。ここに、「バイパスｆｌａｇがＯＮである」とは、バイパス配管１７の入口１７ａが開放されている状態を意味する。一方、「バイパスｆｌａｇがＯＦＦである」とは、入口１７ａが閉鎖されている状態を意味する。

バイパスｆｌａｇがＯＮであると判定された場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、判定部４０２は検出された電池温度が、予め記憶部４０３に格納されている、例えば摂氏５０度である電池温度閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。

電池温度閾値以上であると判定された場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、即ち、電池１５を積極的に冷却する必要がある場合、制御部４０１は、バイパス配管１７の入口１７ａを閉鎖するように切替弁３１を駆動するようにアクチュエータ３２を制御する（ステップＳ１０４）と共に、バイパスｆｌａｇをＯＦＦにして（ステップＳ１０５）、一旦処理を終了する。この場合、冷却媒体は、インバータ１２、モータ１３及び電池１５を夫々介して循環する。

電池温度閾値より低いと判定された場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、即ち、電池１５を暖機する必要がある場合、又は電池１５を積極的に冷却する必要がない場合、一旦処理を終了する。この場合、冷却媒体は電池１５を介することなく循環する。

ステップＳ１０２において、バイパスｆｌａｇがＯＦＦであると判定された場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、判定部４０２は検出された電池温度が、電池温度閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。電池温度閾値以上であると判定された場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、一旦処理を終了する。この場合、冷却媒体は、インバータ１２、モータ１３及び電池１５を夫々介して循環する。

電池温度閾値より低いと判定された場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、制御部４０１は、バイパス配管１７の入口１７ａを開放するように切替弁３１を駆動するようにアクチュエータ３２を制御する（ステップＳ１０７）と共に、バイパスｆｌａｇをＯＮにして（ステップＳ１０８）、一旦処理を終了する。この場合、冷却媒体は電池１５を介することなく循環する。

尚、ステップＳ１０３及びＳ１０６において、「検出された電池温度が電池温度閾値より低いと判定された場合」及び「検出された電池温度が電池温度閾値以上である判定された場合」は、夫々、本発明に係る「第１の場合」及び「第２の場合」の一例である。

本実施形態では、上述の如く検出された電池温度に応じて、冷却媒体の流路を切り替えているので、例えば冷間時等、電池１５の暖機が必要な場合に、電池１５を暖機しつつ、インバータ１２及びモータ１３を夫々冷却することができる。一方、電池１５の冷却が必要な場合には、電池１５を冷却することができる。

＜第３実施形態＞
本発明の車両の冷却装置に係る第３実施形態を、図４及び図５を参照して説明する。第３実施形態では、冷却媒体の媒体温度を検出する温度センサが設けられていること、及びＥＣＵ４０が実行する流路切替処理が異なっていること以外は、第２実施形態の構成と同様である。よって、第３実施形態について、第２実施形態と重複する説明を省略すると共に、図面上における共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点についてのみ、図４及び図５を参照して説明する。ここに、図４は、図２と同趣旨の、第３実施形態に係る冷却装置の構成を示すブロック図である。

図４において、冷却装置３は、冷却媒体の媒体温度を検出する、本発明に係る「媒体温度検出手段」の一例としての温度センサ２２を備えて構成されている。

次に、ＥＣＵ４０が実行する流路切替処理について、図５のフローチャートを参照して説明する。

図５において、温度センサ２２は、冷却媒体の媒体温度を検出する（ステップＳ２０１）。尚、媒体温度の検出は、ステップＳ１０１の電池温度の検出と相前後して行われてもよい。次に、判定部４０２は、バイパスｆｌａｇがＯＮであるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。

バイパスｆｌａｇがＯＮであると判定された場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、判定部４０２は、検出された電池温度が電池温度閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０３）。電池温度閾値以上であると判定された場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、制御部４０１は、バイパス配管１７の入口１７ａを閉鎖するように切替弁３１を駆動するようにアクチュエータ３２を制御する（ステップＳ２０５）と共に、バイパスｆｌａｇをＯＦＦにして（ステップＳ２０６）、一旦処理を終了する。この場合、冷却媒体は、インバータ１２、モータ１３及び電池１５を夫々介して循環する。

電池温度閾値より低いと判定された場合（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、判定部４０２は、検出された媒体温度が検出された電池温度より高いか否かを判定する（ステップｓ２０４）。検出された電池温度より高いと判定された場合（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、即ち、冷却媒体の熱を利用して電池１５を暖機できると期待される場合、続いてステップＳ２０５の処理が実行される。一方、検出された電池温度以下であると判定された場合（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、一旦処理を終了する。この場合、冷却媒体は電池１５を介することなく循環する。

バイパスｆｌａｇがＯＦＦであると判定された場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、判定部４０２は、検出された電池温度が電池温度閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０７）。電池温度閾値以上であると判定された場合（ステップＳ２０７：Ｙｅｓ）、一旦処理を終了する。この場合、冷却媒体は、インバータ１２、モータ１３及び電池１５を夫々介して循環する。

電池温度閾値より低いと判定された場合（ステップＳ２０７：Ｎｏ）、判定部４０２は、検出された媒体温度が検出された電池温度より高いか否かを判定する（ステップＳ２０８）。検出された電池温度より高いと判定された場合（ステップＳ２０８：Ｙｅｓ）、一旦処理を終了する。この場合、冷却媒体は、インバータ１２、モータ１３及び電池１５を夫々介して循環する。

検出された電池温度以下であると判定された場合（ステップＳ２０８：Ｎｏ）、制御部４０１は、バイパス配管１７の入口１７ａを開放するように切替弁３１を駆動するようにアクチュエータ３２を制御する（ステップＳ２０９）と共に、バイパスｆｌａｇをＯＮにして（ステップＳ２１０）、一旦処理を終了する。この場合、冷却媒体は電池１５を介することなく循環する。

本実施形態では特に、検出された媒体温度と検出された電池温度との関係に基づいて冷却媒体の流路を切り替えているので、電池１５を暖機する際に、比較的速やかに暖機することができると共に、エネルギー利用効率を向上することができ実用上非常に有利である。

＜第４実施形態＞
本発明の車両の冷却装置に係る第４実施形態を、図６を参照して説明する。第４実施形態では、別のバイパス配管及びサーモスタットが設けられている以外は、第３実施形態の構成と同様である。よって、第４実施形態について、第３実施形態と重複する説明を省略すると共に、図面上における共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点についてのみ、図６を参照して説明する。ここに、図６は、図４と同趣旨の、第４実施形態に係る冷却装置の構成を示すブロック図である。

図６において、冷却装置４は、冷却媒体がラジエータ１１を介することなく循環可能なバイパス配管１８と、該バイパス配管１８の出口に設けられた、本発明に係る「第２流路可変手段」の一例としてのサーモスタット１９とを備えて構成されている。サーモスタット１９の、本発明に係る「媒体温度閾値」の一例としての開弁温度は、例えば摂氏４０度に設定されている。従って、冷却媒体の媒体温度が開弁温度より低ければ、冷却媒体はラジエータ１１を介することなく循環する。一方、媒体温度が開弁温度以上であれば、冷却媒体はラジエータ１１を介して循環する。尚、ＥＣＵ４０は、冷却媒体がラジエータ１１を介することなく循環するか否かにかかわらず、図５に示した流路切替処理を実行する。

本実施形態では特に、冷却媒体の媒体温度が媒体温度閾値より低く（即ち、インバータ１２及びモータ１３の積極的な冷却が必要なく）、且つ電池１５の電池温度より高い場合に、冷却媒体の熱がラジエータ１１によって放散されることを防止すると共に、冷却媒体の熱によって電池１５を暖機することができる。従って、エネルギー利用効率をより向上することができ、実用上非常に有利である。

（変形例）
次に、第４実施形態に係る冷却装置の変形例について、図７及び図８を参照して説明する。本変形例では、サーモスタットに代えて切替弁が設けられている。ここに、図７は、図６と同趣旨の、第４実施形態の変形例に係る冷却装置の構成を示すブロック図である。

図６において、冷却装置５は、バイパス配管１８の出口１８ａに設けられた切替弁３３と、該切替弁３３を駆動可能なアクチュエータとを備えて構成されている。冷却装置５の動作時に、制御部４０１が、バイパス配管１８の出口１８ａを閉鎖するように切替弁３３を駆動するようにアクチュエータ３４を制御することにより、冷却媒体はラジエータ１１を介して循環する。一方、制御部４０１が、出口１８ａを開放するように切替弁３３を駆動するようにアクチュエータ３４を制御することにより、冷却媒体はラジエータ１１を介することなく循環する。

次に、本変形例においてＥＣＵ４０が実行する流路切替処理について、図８のフローチャートを参照して説明する。

図８において、判定部４０２は、図５に示したフローチャートにおけるステップＳ２０４：Ｎｏ、Ｓ２０６、Ｓ２０７：Ｙｅｓ又はＳ２１０の処理の後に、第２バイパスｆｌａｇがＯＮであるか否かを判定する（ステップＳ３０１）。ここに、「第２バイパスｆｌａｇがＯＮである」とは、バイパス配管１８の出口１８ａが開放されている状態を意味する。一方、「第２バイパスｆｌａｇがＯＦＦである」とは、出口１８ａが閉鎖されている状態を意味する。

第２バイパスｆｌａｇがＯＮであると判定された場合（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）、判定部４０２は、検出された媒体温度が、予め記憶部４０３に格納されている、例えば摂氏４０度である媒体温度閾値より低いか否かを判定する（ステップＳ３０２）。媒体温度閾値より低いと判定された場合（ステップＳ３０２：Ｙｅｓ）、一旦処理を終了する。この場合、冷却媒体はラジエータ１１を介することなく循環する。

媒体温度閾値以上であると判定された場合（ステップＳ３０２：Ｎｏ）、制御部４０１は、バイパス配管１８の出口１８ａを閉鎖するように切替弁３３を駆動するようにアクチュエータ３４を制御する（ステップＳ３０３）と共に、第２バイパスｆｌａｇをＯＦＦにして（ステップＳ３０４）、一旦処理を終了する。この場合、冷却媒体はラジエータ１１を介して循環する。

ステップＳ３０１において、第２バイパスｆｌａｇがＯＦＦであると判定された場合（ステップＳ３０１：Ｎｏ）、判定部４０２は、検出された媒体温度が媒体温度閾値より低いか否かを判定する（ステップＳ３０５）。

媒体温度閾値より低いと判定された場合（ステップＳ３０５：Ｙｅｓ）、制御部４０１は、バイパス配管１８の出口１８ａを開放するように切替弁３３を駆動するようにアクチュエータ３４を制御する（ステップＳ３０６）と共に、第２バイパスｆｌａｇをＯＮにして（ステップＳ３０７）、一旦処理を終了する。この場合、冷却媒体はラジエータ１１を介することなく循環する。一方、媒体温度閾値以上であると判定された場合（ステップＳ３０５：Ｎｏ）、一旦処理を終了する。この場合、冷却媒体はラジエータ１１を介して循環する。

＜第５実施形態＞
本発明の車両の冷却装置に係る第５実施形態を、図９乃至図１１を参照して説明する。第５実施形態では、複数の電池セルを含む電池を収容し、断熱材を含んでなる電池収容ケースが設けられている以外は、第４実施形態の構成と同様である。よって、第５実施形態について、第４実施形態と重複する説明を省略すると共に、図面上における共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点についてのみ、図９乃至図１１を参照して説明する。ここに、図９は、図６と同趣旨の、第５実施形態に係る冷却装置の構成を示すブロック図である。尚、本実施形態に係る「ポンプ１４」は、本発明に係る「第１流路可変手段」の他の例である。

図９において、冷却装置６は、複数の電池セル１５１乃至１５４を含む電池１５と、該電池１５を収容し、例えばガラスウール等の断熱材５０１を含んでなる電池収容ケース５０と、複数の電池セル１５１乃至１５４のセル温度夫々を相互に独立して検出する、本発明に係る「電池温度検出手段」の他の例である温度センサ２３とを備えて構成されている。

冷却装置６の動作時であって、バイパス配管１７の入口１７ａが開放されている場合（即ち、電池１５を暖機する必要がある場合、又は電池１５を積極的に冷却する必要がない場合）に、検出された複数のセル温度間の温度差（以下、「セル間温度差」とも言う）が、例えば摂氏１０度である温度差閾値より大きいと判定部４０２によって判定されると、制御部４０１は、セル間温度差を解消するために、入口１７ａを閉鎖するように切替弁３１を駆動するようにアクチュエータ３２を制御すると共に、所定時間毎（例えば１秒毎）に冷却媒体の流れる方向が反転するようにポンプ１４を制御する（以下、「セル温度均一処理」とも言う）。

尚、本実施形態に係る「セル間温度差」とは、典型的には、複数のセル温度のうち最大のものと最小のものとの差を意味する。また、「セル温度均一処理」は、少なくともセル間温度差が温度差閾値以下になるように実行されればよく、複数のセル温度全てが均一になるように実行されなくてもよい。

ここで、セル温度均一処理が実行されている際における電池収容ケース５０内の冷却媒体について、図１０を参照して説明を加える。図１０は、電池収容ケース５０内の冷却媒体を示す概念図である。

バイパス配管１７の入口１７ａが開放されている場合は、電池収容ケース５０内の冷却媒体は滞留しているので、電池収容ケース５０外の冷却媒体よりも高温になっている。この状態で、入口１７ａが閉鎖され、図９の配管１６内を冷却媒体が反時計回りに循環するようにポンプ１４が制御されると、図１０（ａ）に示すように、電池収容ケース５０内の比較的高温の冷却媒体である高温媒体６１が、比較的低温の冷却媒体である低温媒体６２によって、図１０（ａ）における電池収容ケース５０の上側に押し出される。一方、図９の配管１６内を冷却媒体が時計回りに循環するようにポンプ１４が制御されると、図１０（ｂ）に示すように、高温媒体６１が低温媒体６２によって、図１０（ｂ）における電池収容ケース５０の下側に押し出される。

尚、本実施形態に係る「所定時間」は、上記の処理によって、電池収容ケース５０内の高温媒体６１が全て押し出されないような時間として設定されている。

次に、本実施形態においてＥＣＵ４０が実行する流路切替処理を、図１１のフローチャートを参照して説明する。

図１１において、判定部４０２は、図５に示したフローチャートにおけるステップＳ２０４：Ｎｏ又はＳ２１０の処理の後に、セル間温度差が、予め記憶部４０３に格納されている温度差閾値より大きいか否かを判定する（ステップＳ４０１）。温度差閾値以下であると判定された場合（ステップＳ４０１：Ｎｏ）、一旦処理を終了する。この場合、冷却媒体は電池１５を介することなく循環する。

温度差閾値より大きいと判定された場合（ステップＳ４０１：Ｙｅｓ）、制御部４０１は、バイパス配管１７の入口１７ａを閉鎖するように切替弁３１を駆動するようにアクチュエータ３２を制御する（ステップＳ４０２）と共に、バイパスｆｌａｇをＯＦＦにする（ステップＳ４０３）。

続いて、制御部４０１は、所定時間毎に冷却媒体の流れる方向が反転するようにポンプ１４を制御する（ステップＳ４０４）。セル温度均一処理が開始されてから、例えば６秒等の所定時間後、温度センサ２３は、複数の電池セル１５１乃至１５４の温度夫々を検出する（ステップＳ４０５）。続いて、判定部４０２は、再び、セル間温度差が温度差閾値より大きいか否かを判定する（ステップＳ４０６）。温度差閾値より大きいと判定された場合（ステップＳ４０６：Ｙｅｓ）、次にステップＳ４０４の処理が実行される。以後、セル間温度差が温度差閾値以下であると判定されるまで、ステップＳ４０４乃至Ｓ４０６の処理が繰り返される。

温度差閾値以下であると判定された場合（ステップＳ４０６：Ｎｏ）、制御部４０１は、バイパス配管１７の入口１７ａを開放するように切替弁３１を駆動するようにアクチュエータ３２を制御する（ステップＳ４０７）と共に、バイパスｆｌａｇをＯＮにして（ステップＳ４０８）、処理を一旦終了する。これにより、冷却媒体は再び電池１５を介することなく循環する。

本実施形態では特に、セル間温度差に応じてセル温度均一処理が実行されるので、複数の電池セル１５１乃至１５４間のセル温度のばらつきによって、電池１５の出力性能が低下することを防止することができ実用上非常に有利である。

＜第６実施形態＞
本発明の車両の冷却装置に係る第６実施形態を、図１２を参照して説明する。第６実施形態では、インバータ及びモータが並列に配置されている以外は、第１実施形態の構成と同様である。よって、第６実施形態について、第１実施形態と重複する説明を省略すると共に、図面上における共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点についてのみ、図１２を参照して説明する。ここに、図１２は、図１と同趣旨の、第６実施形態に係る冷却装置の構成を示すブロック図である。

図１２に示すように、ラジエータ１１によって冷却された冷却媒体は、その一部がモータ１３を介することなく循環し、他の部分がインバータ１２を介することなく循環することとなる。このため、インバータ１２及びモータ１３各々の冷却要求が同程度である場合に、両者を効率的に冷却することができる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両の冷却装置もまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。

第１実施形態に係る冷却装置の構成を示すブロック図である。 第２実施形態に係る冷却装置の構成を示すブロック図である。 第２実施形態に係るＥＣＵが実行する流路切替処理を示すフローチャートである。 第３実施形態に係る冷却装置の構成を示すブロック図である。 第３実施形態に係るＥＣＵが実行する流路切替処理を示すフローチャートである。 第４実施形態に係る冷却装置の構成を示すブロック図である。 第４実施形態の変形例に係る冷却装置の構成を示すブロック図である。 第４実施形態の変形例に係るＥＣＵが実行する流路切替処理を示すフローチャートである。 第５実施形態に係る冷却装置の構成を示すブロック図である。 第５実施形態に係る電池収容ケース内の冷却媒体を示す概念図である。 第５実施形態に係るＥＣＵが実行する流路切替処理を示すフローチャートである。 第６実施形態に係る冷却装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１〜７…冷却装置、１１…ラジエータ、１２…インバータ、１３…モータ、１４…ポンプ、１５…電池、１６…配管、１７、１８…バイパス配管、１９…サーモスタット、２１〜２３…温度センサ、３１、３３…切替弁、３２、３４…アクチュエータ、４０…ＥＣＵ、５０…電池収容ケース、６１…高温媒体、６２…低温媒体、１５１〜１５４…電池セル、４０１…制御部、４０２…判定部、４０３…記憶部、４０４…入出力部、５０１…断熱材

Claims (9)

1. モータと、該モータの駆動用の電池と、該電池の電力を変換して前記モータに伝えるインバータとを備える車両の冷却装置であって、
   所定の流路を循環すると共に、前記モータ、前記電池及び前記インバータを夫々冷却可能な冷却媒体と、
   前記流路に配置され、外部との熱交換を介して前記冷却媒体を冷却可能な熱交換手段と
   を備え、
   前記電池は、前記流路において少なくとも前記モータの下流側に配置されている
   ことを特徴とする車両の冷却装置。
2. 前記モータ、前記電池及び前記インバータは、前記流路における前記熱交換手段の下流側に、前記熱交換手段に近い側から、前記インバータ、前記モータ、前記電池の順に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の車両の冷却装置。
3. 前記インバータ及び前記モータが前記流路において並列に位置するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の車両の冷却装置。
4. 前記電池の電池温度を検出する電池温度検出手段と、
   前記流路を変更可能な第１流路可変手段と、
   前記検出された電池温度が電池温度閾値より低い第１の場合に、前記冷却媒体が前記電池を介することなく循環するように前記流路を変更するように前記第１流路可変手段を制御し、前記検出された電池温度が前記電池温度閾値より高い第２の場合に、前記流路を維持するように前記第１流路可変手段を制御する制御手段と
   を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車両の冷却装置。
5. 前記冷却媒体の媒体温度を検出する媒体温度検出手段を更に備え、
   前記制御手段は、前記第１の場合に、前記検出された媒体温度が前記検出された電池温度よりも高いことを条件に、前記流路を維持するように前記第１流路可変手段を制御する
   ことを特徴とする請求項４に記載の車両の冷却装置。
6. 前記電池は、複数の電池セルを含み、
   前記電池温度検出手段は、前記複数の電池セル各々のセル温度を相互に独立して検出し、
   前記制御手段は、前記第１の場合に、前記検出された複数のセル温度間の温度差が温度差閾値より大きいことを条件に、前記電池が前記モータの上流側及び下流側に所定時間毎に交互に位置するように前記流路を変更するように前記第１流路可変手段を制御する
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の車両の冷却装置。
7. 前記冷却媒体の媒体温度に応じて前記流路を変更可能であり、前記媒体温度が媒体温度閾値より低いことを条件に、前記冷却媒体が前記熱交換手段を介することなく循環するように前記流路を変更する第２流路可変手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の車両の冷却装置。
8. 前記電池を収容し、断熱材を含んでなる電池収容ケースを更に備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の車両の冷却装置。
9. 前記冷却媒体は、絶縁油であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の車両の冷却装置。

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