JP2010225485A - バッテリ温調システム - Google Patents

Abstract

【課題】スペースを大きくせずに、バッテリの冷却及び暖機が可能なバッテリ温調システムを提供する。
【解決手段】燃料電池スタック１１と、バッテリ１２と、冷却風の入口２１ａ及び出口２１ｂと暖機風の入口２２ａ及び出口２２ｂを有する筐体２０と、燃料電池スタック１１に圧縮した空気を送るエアポンプ１３と、を備えるバッテリ温調システム１であって、筐体２０の冷却風の出口２１ｂとエアポンプ１３の吸気口とを接続する第１配管３１と、エアポンプ１３の吐出口と燃料電池スタック１１とを接続する第２配管３２と、第２配管３２と筐体２０の暖機風の入口２２ａとを接続する第３配管３３と、第１配管３１と第３配管３３とを接続する第４配管３４と、第３配管３３に、バッテリ１２の暖機時に開き、バッテリ１２の冷却時に閉じる第１開閉弁４１と、第４配管３４に、バッテリ１２の暖機時に閉じ、バッテリ１２の冷却時に開く第２開閉弁４２と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリ温調システムに関する。

近年、燃料電池車やハイブリッド車の開発が急速に進められている。このような燃料電池車等は、リチウムイオン型の二次電池からなる高圧のバッテリを搭載し、加速時にバッテリを放電させることでモータをアシストしたり、減速時の回生電力を充電したりしている。

ところが、このようなバッテリの充放電性能は温度に大きく依存し、例えば、大電流を取り出す場合、発熱するバッテリを早急に冷却する必要があり、逆に、バッテリの温度が極端に低い場合、放電性能を高めるため、バッテリを暖機する必要がある。
そこで、特許文献１−２に記載される技術が提案されている。

特開２００６−３０６２１０号公報 特開２００７−２５０３７４号公報

しかしながら、特許文献１に記載された回路は、バッテリの冷却のみを目的とするため、バッテリを暖機できない。そこで、暖機用のヒータ等を設けると、設置用スペースが大きくなると共に、その重量が大きくなり、コストが高くなるという不都合がある。
次に、特許文献２に記載されたバッテリの冷却用ファンにおいて、バッテリを急速に冷却させる場合、冷却風の流量を増加させるべく、冷却用ファンを大型化する必要がある。ところが、このように大型化すると、設置用のスペースが大きくなってしまう。

そこで、本発明は、設置用のスペースを大きくせずに、バッテリの冷却及び暖機が可能なバッテリ温調システムを提供することを課題とする。

前記課題を解決するための手段として、本発明は、発電装置と、バッテリと、前記バッテリを収納し、前記バッテリを冷却する冷却風の入口及び出口と、前記バッテリを暖機する暖機風の入口及び出口とを有する筐体と、前記発電装置に圧縮した空気を送るエアポンプと、を備えるバッテリ温調システムであって、前記筐体の冷却風の出口と前記エアポンプの吸気口とを接続する第１配管と、前記エアポンプの吐出口と前記発電装置とを接続する第２配管と、前記第２配管と前記筐体の暖機風の入口とを接続する第３配管と、前記第１配管と前記第３配管とを接続する第４配管と、前記バッテリの暖機時に前記第４配管を遮断し、前記バッテリの冷却時に前記第３配管を遮断する弁機構と、を備えることを特徴とするバッテリ温調システムである。

このようなバッテリ温調システムによれば、バッテリの暖機時、弁機構が第４配管を遮断した状態で、エアポンプが作動すると、エアポンプで空気が圧縮されることで生成した暖機風が、エアポンプの吐出口から、第２配管、第３配管を通って、筐体の暖機風の入口に送られる。これにより、筐体に収納されるバッテリを急速に暖機できる。
なお、第４配管を遮断するとは、第４配管内における空気の通流を遮断、つまり、停止することを意味する。

一方、バッテリの冷却時、弁機構が第３配管を遮断した状態で、エアポンプが作動すると、冷却風が、筐体の冷却風の入口、冷却風の出口、第１配管、エアポンプ、第２配管を通流し、発電装置に送られる。ここで、エアポンプに吸気される冷却風の流量は、ファンに対して通常多いから、この流量の多い冷却風が、冷却風の入口、筐体内、出口を順に通流することになり、バッテリを急速に冷却できる。

また、バッテリの暖機から冷却に切り換わると、第４配管が遮断状態から非遮断状態（空気の通流許可状態）に切り換わるから、筐体の暖機風の入口と出口との間に、高温の暖機風が残留してとしても、この高温の暖機風は、エアポンプの作動によって、第３配管、第４配管、第１配管を通って、エアポンプの吸気口に速やかに吸気される。このように、高温の暖機風が、筐体から速やかに除去されるので、バッテリを急速に冷却できる。

このように、本発明に係るバッテリ温調システムによれば、暖機装置、冷却装置を別個に備えずに、エアポンプに吸気されるエアの吸気経路と、エアポンプから吐出されるエアの吐出経路を、バッテリの暖機時、冷却時に適宜切り換えることで、吸気されるエアを冷却風として利用し、吐出されるエアを暖機風として利用できる。
すなわち、エアポンプが、暖機装置、冷却装置の機能を備えるから、システム構成が簡易となり、その重量が大きくならず、コストが高くなることもない。また、このようにシステム構成が簡易であるから、設置スペースも大きくならず、例えば、燃料電池車、ハイブリッド車等の移動体に容易に搭載できる。

また、前記バッテリ温調システムにおいて、前記筐体は、前記バッテリを収納する筐体本体と、暖機風が通流する伝熱パイプと、を備えることを特徴とする。

このようなバッテリ温調システムによれば、バッテリの暖機時、エアポンプから吐出された暖機風は、エアポンプの吐出口から、第２配管、第３配管を通って、伝熱パイプの入口（暖機風の入口）から、伝熱パイプ内を通流した後、伝熱パイプの出口（暖機風の出口）から流出する。

すなわち、暖機風の流路断面積が急に大きくなることは無く、暖機風の圧力が大きく低下することはない。つまり、伝熱パイプの出口から流出する暖機風の圧力は、エアポンプから吐出される暖機風の圧力（吐出圧）と略等しくなる。したがって、伝熱パイプの下流に接続される装置（後記する実施形態では発電装置である燃料電池スタック）に、エアポンプの吐出圧で、空気（暖機後の暖機風）を供給できる。

また、前記バッテリ温調システムにおいて、前記筐体の冷却風の入口と外部からの空気の入口とを接続する第５配管を備えることを特徴とする。

このようなバッテリ温調システムによれば、外部からの空気の入口の位置に対応して、第５配管を適宜配置することで、外部からの空気を、第５配管を介して、筐体の冷却風の入口に導くことができる。すなわち、第５配管を備えることにより、外部からの空気の入口の位置も適宜変更自由となる。

また、前記バッテリ温調システムにおいて、前記第５配管と前記第１配管とを接続する第６配管と、前記第６配管に、前記バッテリの暖機時に開き、前記バッテリの冷却時に閉じる第１遮断弁と、を備えることを特徴とする。

このようなバッテリ温調システムによれば、バッテリの暖機時、第１遮断弁が開くので、外部からの空気が、第５配管、第６配管、第１配管を通って、エアポンプの吸気口に導かれる。つまり、外部からの空気が、筐体をバイパスし、エアポンプに吸気される空気によって、バッテリが冷却されない。これにより、エアポンプから吐出される暖機風によって、バッテリを効率的に暖機できる。
一方、バッテリの冷却時、第１遮断弁が閉じるので、外部からの空気が、冷却風として、筐体の冷却風の入口に導かれ、バッテリを速やかに冷却できる。

また、前記バッテリ温調システムにおいて、前記第５配管において、前記第６配管の接続点よりも下流に、前記バッテリの暖機時に閉じ、前記バッテリの冷却時に開く第２遮断弁を備えることを特徴とする。

このようなバッテリ温調システムによれば、バッテリの暖機時、第２遮断弁が閉じるので、外部からの空気が、筐体の冷却風の入口に導かれることを完全に遮断できる。
一方、バッテリの冷却時、第２遮断弁が開くので、外部からの空気を、筐体の冷却風の入口に導くことができる。

また、前記バッテリ温調システムにおいて、前記筐体の暖機風の出口と前記第３配管の接続点よりも下流の前記第２配管とを接続する第７配管を備えることを特徴とする。

このようなバッテリ温調システムによれば、バッテリの暖機後の暖機風が、筐体の暖機風の出口から、第７配管、第２配管を通って、発電装置に導かれる。これにより、バッテリの暖機後の暖機風を、発電装置で利用できる。

また、前記バッテリ温調システムにおいて、前記筐体の暖機風の出口と前記第３配管の接続点よりも下流の前記第２配管とを接続する第７配管と、前記第７配管と前記第５配管とを接続する第８配管と、を備えることを特徴とする。

このようなバッテリ温調システムによれば、バッテリの暖機時において、発電装置が暖機後の暖機風を必要としない場合、暖機風を、エアポンプの吐出口から、第２配管、第３配管、筐体、第７配管、第８配管、第５配管、エアポンプの吸気口の順で、循環させることができる。

また、前記バッテリ温調システムにおいて、前記第８配管に、前記発電装置の発電時であって前記バッテリの暖機時に、又は、前記発電装置の発電時であって前記バッテリの非冷却時かつ非暖機時に閉じる第３遮断弁を備えることを特徴とする。

このようなバッテリ温調システムによれば、（１）発電装置の発電時であってバッテリの暖機時に、第３遮断弁が閉じるので、筐体の暖機風の出口から排出された暖機風が、第８配管を通って第５配管に戻らず、第７配管、第２配管を通って、発電装置に供給される。
また、（２）発電装置の発電時であってバッテリの非冷却時かつ非暖機時に、第３遮断弁が閉じるので、エアポンプから吐出され、第２配管を通って発電装置に送られるべき空気が、第７配管、第８配管を通って、第５配管に戻ることはない。

また、前記バッテリ温調システムにおいて、前記第２配管において、前記第３配管の接続点と前記第７配管の接続点との間に、前記バッテリの暖機時に閉じる第４遮断弁を備えることを特徴とする。

このようなバッテリ温調システムによれば、バッテリの暖機時、第４遮断弁が閉じることにより、エアポンプからの暖機風の全てが、第３配管を通って、筐体の暖機風の入口に導かれる。これにより、バッテリを速やかに暖機できる。

また、前記バッテリ温調システムにおいて、前記第２配管と外部とを連通させる第９配管を備えることを特徴とする。

このようなバッテリ温調システムによれば、バッテリの冷却時において、発電装置がエアポンプから吐出される空気を必要としない場合、この空気を、第２配管、第９配管を介して、外部に排出できる。これにより、エアポンプは、発電装置から負荷を受けずに作動でき、エアポンプに冷却風が好適に吸気される。したがって、バッテリを効率的に冷却できる。

また、前記バッテリ温調システムにおいて、前記第９配管に、前記発電装置の発電時に閉じる第５遮断弁を備えることを特徴とする。

このようなバッテリ温調システムによれば、発電装置の発電時、第５遮断弁が閉じることにより、エアポンプから吐出された空気を、第９配管を通って外部に排出せず、発電装置に導くことができる。

また、前記バッテリ温調システムにおいて、前記第７配管において、前記第８配管の接続点と前記第２配管の接続点の間に、前記発電装置の発電停止時に閉じる第６遮断弁を備えることを特徴とする。

このようなバッテリ温調システムによれば、発電装置の発電停止時、第６遮断弁が閉じることにより、例えば、バッテリの暖機時において、筐体の暖機風の出口から排出された暖機風が、発電装置に供給されることを防止できる。

本発明によれば、設置用のスペースを大きくせずに、バッテリの冷却及び暖機が可能なバッテリ温調システムを提供することができる。

バッテリ温調システムの構成を示す平面図である。 燃料電池スタックの発電時であって、バッテリの非暖機・非冷却時における空気の通流経路を示す図である。 燃料電池スタックの発電時であって、バッテリの暖機時における空気の通流経路を示す図である。 燃料電池スタックの発電時であって、バッテリの冷却時における空気の通流経路を示す図である。 燃料電池スタックの発電停止時であって、バッテリの暖機時における空気の通流経路を示す図である。 燃料電池スタックの発電停止時であって、バッテリの冷却時における空気の通流経路を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。

≪バッテリ温調システムの構成≫
図１に示す本実施形態に係るバッテリ温調システム１は、燃料電池車Ｖ（移動体）に搭載されている。燃料電池車Ｖは、後記する燃料電池スタック１１及び／又はバッテリ１２を電源として、走行用のモータ（図示しない）を駆動させて走行するようになっている。

バッテリ温調システム１は、燃料電池スタック１１（発電装置）と、バッテリ１２と、エアポンプ１３（過給機）と、筐体２０と、第１配管３１〜第９配管３９と、常閉型の第１開閉弁４１、第２開閉弁４２、第１遮断弁５１〜第６遮断弁５６と、これらを電子制御するＥＣＵ７０（Electronic Control Unit、電子制御装置）と、を備えている。

＜燃料電池スタック＞
燃料電池スタック１１は、複数（例えば２００〜４００枚）の固体高分子型の単セルが積層して構成されたスタックである。燃料電池スタック１１は、エアポンプ１３からの空気と、水素タンク（図示しない）からの水素とをそれぞれ電気化学反応させることで発電するようになっている。
なお、燃料電池スタック１１の出力端子に接続された電力制御装置（図示しない）が、ＥＣＵ７０によって制御されることで、燃料電池スタック１１の発電が制御されるようになっている。

＜バッテリ＞
バッテリ１２は、加速時に放電することで燃料電池スタック１１の不足電力をアシスト（補助）したり、減速時にモータからの回生電力を充電する充放電可能な高圧電源である。このようなバッテリは、例えば、リチウムイオン型の単電池が複数組み合わせて構成された組電池からなり、バッテリ１２の充放電性能は、バッテリ１２の温度に依存する。
なお、バッテリ１２には、その温度を検出し、ＥＣＵ７０に出力する温度センサ（図示しない）が取り付けられている。

＜エアポンプ＞
エアポンプ１３は、吸気した空気を断熱圧縮した後、吐出することで空気を圧送する装置である。よって、吐出される空気は、圧縮により高温であると共に、吸気・吐出される空気の流量は、ファン等から送出される空気の流量よりも非常に多い。
このようなエアポンプ１３は、燃料電池スタック１１に空気を送る装置であると共に、バッテリ１２の暖機時における暖機風、冷却時における冷却風を発生させる装置である。
なお、エアポンプ１３は、燃料電池スタック１１及び／又はバッテリ１２を電源とし、その回転速度はＥＣＵ７０によって制御される。

＜筐体＞
筐体２０は、本体２１と、本体２１の下面に取り付けられた伝熱パイプ２２とを備えている。

本体２１は、例えば平形の箱状を呈し、その内部にバッテリ１２を収納している。そして、本体２１の前壁部には冷却風の入口２１ａ、後壁部には冷却風の出口２１ｂがそれぞれ形成されている。なお、入口２１ａ及び出口２１ｂは、冷却風がバッテリ１２全体に通流するように、複数形成されることが好ましい。
また、本体２１内において、バッテリ１２を構成する単電池は、相互に隙間を隔てて配置されている。そして、バッテリ１２の冷却時に、冷却風が前記隙間を通流することで、バッテリ１２が冷却されるようになっている。

＜筐体−伝熱パイプ＞
伝熱パイプ２２は、本体２１の下面に取り付けられている。そして、バッテリ１２の暖機時に、暖機風が伝熱パイプ２２内を通流することで、暖機風の熱が、伝熱パイプ２２、本体２１を介して、バッテリ１２に伝熱し、バッテリ１２が暖機されるようになっている。
なお、図１では、便宜的に、本体２１の上面に伝熱パイプ２２を記載している。

＜第１〜第９配管＞
第１配管３１〜第９配管３９の接続状態を説明する。
第１配管３１は、筐体２０の冷却風の出口２１ｂとエアポンプ１３の吸気口とを接続している。
第２配管３２は、エアポンプ１３の吐出口と、燃料電池スタック１１とを接続している。
第３配管３３は、第２配管３２と、伝熱パイプ２２の暖機風の入口２２ａとを接続している。
第４配管３４は、第１配管３１と、第３配管３３とを接続している。

第５配管３５は、筐体２０の冷却風の入口２１ａと、エアスクープＳ（外部からの空気の入口）とを接続している。
第６配管３６は、第５配管３５と、第１配管３１とを接続している。
第７配管３７は、伝熱パイプ２２の暖機風の出口２２ｂと、第３配管３３の接続点よりも下流の第２配管３２とを接続している。
第８配管３８は、第７配管３７と、第５配管３５とを接続している。
第９配管３９は、第２配管３２と車外（外部）とを連通させている。なお、図１において、第９配管３９は、燃料電池車Ｖの右側方に延びているが、これに限定されず、例えば後方に延びてもよい。

＜第１〜第２開閉弁、第１〜第６遮断弁＞
第１開閉弁４１〜第６遮断弁５６の取り付け位置を説明する。なお、第１開閉弁４１〜第６遮断弁５６は、ＥＣＵ７０によって開閉制御される常閉型の電磁弁である。

第１開閉弁４１は、第３配管３３において、第４配管３４の接続点よりも上流に設けられている。そして、第１開閉弁４１は、バッテリ１２の暖機時に開き（図３、図５参照）、冷却時に閉じる設定となっている（図４、図６参照）。
第２開閉弁４２は、第４配管３４に設けられている。そして、第２開閉弁４２は、バッテリ１２の暖機時に閉じ（図３、図５参照）、冷却時に開く設定となっている（図４、図６参照）。
すなわち、本実施形態において、バッテリ１２の暖機時に第４配管３４を遮断し、バッテリ１２の冷却時に第３配管３３を遮断する弁機構は、第１開閉弁４１と、第２開閉弁４２とを備えて構成されている。

第１遮断弁５１は、第６配管３６に設けられている。そして、第１遮断弁５１は、バッテリ１２の暖機時に開き（図３、図５参照）、冷却時に閉じる設定となっている（図４、図６参照）。
第２遮断弁５２は、第５配管３５において、第６配管３６及び第８配管３８の接続点よりも下流に設けられている。そして、第２遮断弁５２は、バッテリ１２の暖機時に閉じ（図３、図５参照）、冷却時に開く設定となっている（図４、図６参照）。

第３遮断弁５３は、第８配管３８に設けられている。そして、第３遮断弁５３は、燃料電池スタック１１の発電時であってバッテリ１２の冷却時（図４参照）、燃料電池スタック１１の発電停止時であってバッテリ１２の暖機時又は冷却時に開き（図５、図６参照）、燃料電池スタック１１の発電時であってバッテリ１２の暖機時に閉じる設定となっている（図３参照）。
第４遮断弁５４は、第２配管３２において、第３配管３３及び第９配管３９の接続点と、第７配管３７の接続点との間に設けられている。そして、第４遮断弁５４は、燃料電池スタック１１の発電時であってバッテリ１２の暖機時（図３参照）、燃料電池スタック１１の発電停止時であってバッテリ１２の暖機時又は冷却時に閉じ（図５、図６参照）、燃料電池スタック１１の発電時であってバッテリ１２の冷却時に開く設定となっている（図４参照）。

第５遮断弁５５は、第９配管３９に設けられている。そして、燃料電池スタック１１の発電停止時であってバッテリ１２の冷却時のみ開く設定となっている（図６参照）。
第６遮断弁５６は、第７配管３７において、第８配管３８の接続点と第２配管３２の接続点との間に設けられている。そして、第６遮断弁５６は、燃料電池スタック１１の発電時であってバッテリ１２の暖機時に開き（図３参照）、燃料電池スタック１１の発電時であってバッテリ１２の冷却時（図４参照）、燃料電池スタック１１の発電停止時であってバッテリ１２の暖機時又は冷却時に閉じる設定となっている（図５、図６参照）。

＜その他機器＞
第２配管３２において、第７配管３７の接続点と燃料電池スタック１１との間には、燃料電池スタック１１に向かう空気を冷却するインタークーラ６１（冷却装置）が設けられている。
第５配管３５において、エアスクープＳと第６配管３６及び第８配管３８の接続点との間には、フィルタ６２（エアクリーナ）が設けられている。

＜ＥＣＵ＞
ＥＣＵ７０は、バッテリ温調システム１を電子制御する制御装置であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インタフェイス、電子回路などを含んで構成されており、その内部に記憶されたプログラムに従って、各種機能を発揮し、各種機器を制御するようになっている。
そして、ＥＣＵ７０は、ＩＧ（図示しない）のＯＮ信号を検知している場合、運転者から発電要求があり、燃料電池スタック１１を発電させるべく、燃料電池スタック１１に空気を供給する必要があると判定するように設定されている。

また、ＥＣＵ７０は、温度センサ（図示しない）から入力されるバッテリ１２の温度が第１所定温度（例えば０℃）以下である場合、バッテリ１２を暖機する必要があると判定し、バッテリ１２の暖機制御を実行する機能を備えている。
さらに、ＥＣＵ７０は、バッテリ１２の温度が第２所定温度（例えば５０℃）以上である場合、バッテリ１２を冷却する必要があると判定し、バッテリ１２の冷却制御を実行する機能を備えている。
なお、第１所定温度、第２所定温度は、バッテリ１２の仕様（単電池の種類、筐体２０の形状等）に依存し、事前試験等により求められ、ＥＣＵ７０に予め記憶される。

≪バッテリ温調システムの動作・効果≫
次に、バッテリ温調システム１の動作・効果について、図２〜図６を参照して説明する。なお、第１開閉弁４１、第２開閉弁４２、第１遮断弁５１〜第６遮断弁５６は、前記したように常閉型であり、以下、特に説明しない限り、閉じた状態にある。

＜燃料電池スタックの発電時−バッテリの非暖機・非冷却時（常温時）＞
図２を参照して、燃料電池スタック１１の発電時であって、バッテリ１２の非暖機時かつ非冷却時（バッテリ１２が常温時）を説明する。
ＥＣＵ７０は、第１遮断弁５１及び第４遮断弁５４を開いた状態で、エアポンプ１３を作動させる。そうすると、エアスクープＳから吸気された空気は、第５配管３５、第６配管３６、第１配管３１、エアポンプ１３、第２配管３２を通って、燃料電池スタック１１に供給される。すなわち、空気が筐体２０をバイパスするので、筐体２０内に収納されたバッテリ１２から大きな圧力損失を受けずに供給される。

この場合において、第３遮断弁５３及び第６遮断弁５６は閉じた状態であるので、第２配管３２から燃料電池スタック１１に向かうべき空気が、第７配管３７、第８配管３８を通って、第５配管３５に戻ることはない。
なお、第２遮断弁５２がその開度を制御可能なものであれば、第２遮断弁５２の開度を、バッテリ１２の温度に基づいて、バッテリ１２の温度が昇温せず、維持されるように制御することが好ましい。

＜燃料電池スタックの発電時−バッテリの暖機時＞
図３を参照して、燃料電池スタック１１の発電時であって、バッテリ１２の暖機時を説明する。
ＥＣＵ７０は、第１遮断弁５１、第１開閉弁４１、第６遮断弁５６を開いた状態で、エアポンプ１３を作動させる。そうすると、エアスクープＳから吸気された空気は、第５配管３５、第６配管３６、第１配管３１、エアポンプ１３、第２配管３２の上流部分、第３配管３３、伝熱パイプ２２、第７配管３７、第２配管３２の下流部分を通って、燃料電池スタック１１に供給される。この場合において、エアポンプ１３で断熱圧縮されることで昇温した空気は、暖機風として、伝熱パイプ２２内を通流する際、バッテリ１２を暖機する。

また、エアポンプ１３から吐出された空気は、流路断面積の大きい筐体２０の本体２１内を通流せず、伝熱パイプ２２内を通流するので、エアポンプ１３の吐出圧は大きく低下しない。つまり、エアポンプ１３の吐出圧と燃料電池スタック１１における空気の圧力とは略等しくなる。これにより、エアポンプ１３の回転速度に基づいて、燃料電池スタック１１における空気の圧力を制御することが容易となる。

さらに、バッテリ１２を冷却後、暖機する場合において、伝熱パイプ２２内に低温の空気が残留していたとしても、バッテリ１２の暖機開始後、伝熱パイプ２２を暖機風が通流するので、前記低温の空気を速やかに除去できる。これと同時に、伝熱パイプ２２内を通流する暖機風により、バッテリ１２は速やかに暖機される。

この場合において、第２遮断弁５２は閉じた状態であるので、空気が筐体２０の本体２１に向かうことはない。
また、第３遮断弁５３は閉じた状態であるので、第７配管３７から燃料電池スタック１１に向かうべき空気が、第８配管３８を通って第５配管３５に戻ることはない。
さらに、第４遮断弁５４は閉じた状態であるので、エアポンプ１３から吐出された空気（暖機風）の全てが、第３配管３３を通って伝熱パイプ２２に向かう。
さらにまた、第５遮断弁５５は閉じた状態であるので、エアポンプ１３から吐出された空気（暖機風）が第９配管３９を通って車外に排出されることはない。

＜燃料電池スタックの発電時−バッテリの冷却時＞
図４を参照して、燃料電池スタック１１の発電時であって、バッテリ１２の冷却時を説明する。
ＥＣＵ７０は、第２遮断弁５２、第４遮断弁５４、第３遮断弁５３、及び、第２開閉弁４２を開いた状態で、エアポンプ１３を作動させる。そうすると、エアスクープＳから吸気された空気は、第５配管３５、本体２１内、第１配管３１、エアポンプ１３、第２配管３２を通って、燃料電池スタック１１に供給される。すなわち、外部の空気が、冷却風として、本体２１に収納されたバッテリ１２の単電池間を通流し、これにより、バッテリ１２が速やかに冷却される。
この場合において、第１遮断弁５１は閉じた状態であるので、空気が第６配管３６を通流せず、筐体２０の本体２１をバイパスすることはない。

これと同時に、エアスクープＳから吸気された空気の一部は、第５配管３５から分岐して、第８配管３８、第７配管３７の一部、伝熱パイプ２２、第３配管３３の一部、第４配管３４、第１配管３１の一部、エアポンプ１３、第２配管３２を通って、燃料電池スタック１１に供給される。すなわち、外部の空気が、冷却風として、伝熱パイプ２２内も通流し、これにより、バッテリ１２が速やかに冷却され、バッテリ１２の冷却効率は高められている。

また、バッテリ１２の暖機後、冷却する場合において、伝熱パイプ２２内に高温の空気が残留していたとしても、第２開閉弁４２が開き、第４配管３４が通流許可状態に切り換わるので、バッテリ１２の冷却開始後、前記残留する高温の空気はエアポンプ１３に吸気されることで速やかに除去できる。これと同時に、伝熱パイプ２２内を通流する冷却風により、バッテリ１２は速やかに冷却される。

＜燃料電池スタックの発電停止時−バッテリの暖機時＞
図５を参照して、燃料電池スタック１１の発電停止時であって、バッテリ１２の暖機時を説明する。
ＥＣＵ７０は、第１開閉弁４１、第３遮断弁５３、及び、第１遮断弁５１を開いた状態で、エアポンプ１３を作動させる。そうすると、エアポンプ１３から吐出された空気（暖機風）は、第２配管３２の一部、第３配管３３、伝熱パイプ２２、第７配管３７の一部、第８配管３８、第６配管３６、第１配管３１の一部を通って、エアポンプ１３の吸気口に戻る。すなわち、空気が、エアポンプ１３と伝熱パイプ２２との間で循環し、昇温した空気（暖機風）が伝熱パイプ２２を通流することで、バッテリ１２を速やかに暖機できる。

また、循環する空気が、本体２１内をバイパスすることで、循環する空気の圧力損失が大きくなることはない。ただし、第１遮断弁５１を閉じ、第２遮断弁５２を開いた状態とし、循環する空気が本体２１内を経由する構成でもよい。
さらに、第６遮断弁５６は閉じた状態であるので、循環すべき空気が、第７配管３７を通って燃料電池スタック１１に向かうことはない。

＜燃料電池スタックの発電停止時−バッテリの冷却時＞
図６を参照して、燃料電池スタック１１の発電停止時であって、バッテリ１２の冷却時を説明する。
ＥＣＵ７０は、第２遮断弁５２、第５遮断弁５５、第３遮断弁５３、及び、第２開閉弁４２を開いた状態で、エアポンプ１３を作動させる。そうすると、エアスクープＳから吸気された空気は、第５配管３５、本体２１内、第１配管３１、エアポンプ１３、第２配管３２の一部、第９配管３９を通って、車外に排出される。すなわち、外部の空気が、冷却風として、本体２１に収納されたバッテリ１２の単電池間を通流し、これにより、バッテリ１２が速やかに冷却される。

これと同時に、エアスクープＳから吸気された空気の一部は、第５配管３５から分岐して、第８配管３８、第７配管３７の一部、伝熱パイプ２２、第３配管３３の一部、第４配管３４、第１配管３１の一部、エアポンプ１３、第２配管３２の一部、第９配管３９を通って、車外に排出される。すなわち、外部の空気が、冷却風として、伝熱パイプ２２内を通流し、これにより、バッテリ１２が速やかに冷却され、バッテリ１２の冷却効率は高められている。
また、第６遮断弁５６は閉じた状態であるので、空気が第７配管３７を通って燃料電池スタック１１に向かうことはない。

≪バッテリ温調システムの効果−まとめ≫
このように、バッテリ温調システム１によれば、空気（暖機風、冷却風）を通流させる動力源として１つのエアポンプ１３のみを備える構成であるが、燃料電池スタック１１の発電時／発電停止時と、バッテリ１２の暖機時／冷却時／非暖機時・非冷却時とに対応して、エアポンプ１３の吸気経路と吐出経路とを適宜切り換えることにより、バッテリ１２の暖機／冷却を速やかに実行できる。

また、１つのエアポンプ１３のみを備える構成であるから、システム構成が簡易になり、設置スペースを抑えつつ、コスト面で構成容易になると共に、その重量も大幅に増加することもない。よって、燃料電池車Ｖやハイブリッド車等の移動体に搭載容易となる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、例えば次のように変更することができる。

前記した実施形態では、バッテリ温調システム１が燃料電池車Ｖに搭載された構成を例示したが、その他の移動体、例えば、ハイブリッド車、自動二輪車、列車、船舶に搭載された構成でもよい。また、定置式の燃料電池システムに組み込まれた構成でもよい。

前記した実施形態では、発電装置が燃料電池スタック１１である構成を例示したが、その他の発電装置、例えば、ハイブリッド車に搭載される発電機を備えるエンジン（内燃機関）でもよい。

前記した実施形態では、第３配管３３に第１開閉弁４１が設けられ、第４配管３４に第２開閉弁４２が設けられ、第１開閉弁４１と第２開閉弁４２とで弁機構が構成された場合を例示したが、例えば、第３配管３３と第４配管３４との接続点に、三方弁を設け、これを弁機構としてもよい。
また、その他の遮断弁についても、三方弁によって、その機能をまとめることが可能であれば、適宜、遮断弁を三方弁（方向切替弁）に置換してもよい。なお、このように置換しても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。具体的に例えば、第２配管３２と第７配管３７との接続点に、第４遮断弁５４及び第６遮断弁５６として機能する三方弁を設けてもよい。また、第７配管３７と第８配管３８との接続点に、第３遮断弁５３及び第６遮断弁５６として機能する三方弁を設けてもよい。

１ バッテリ温調システム
１１ 燃料電池スタック（発電装置）
１２ バッテリ
１３ エアポンプ
２０ 筐体
２２ 伝熱パイプ
３１ 第１配管
３２ 第２配管
３３ 第３配管
３４ 第４配管
３５ 第５配管
３６ 第６配管
３７ 第７配管
３８ 第８配管
３９ 第９配管
４１ 第１開閉弁（弁機構）
４２ 第２開閉弁（弁機構）
５１ 第１遮断弁
５２ 第２遮断弁
５３ 第３遮断弁
５４ 第４遮断弁
５５ 第５遮断弁
５６ 第６遮断弁
Ｓ エアスクープ（外部からの空気の入口）
Ｖ 燃料電池車（移動体）

Claims (12)

1. 発電装置と、
   バッテリと、
   前記バッテリを収納し、前記バッテリを冷却する冷却風の入口及び出口と、前記バッテリを暖機する暖機風の入口及び出口とを有する筐体と、
   前記発電装置に圧縮した空気を送るエアポンプと、
   を備えるバッテリ温調システムであって、
   前記筐体の冷却風の出口と前記エアポンプの吸気口とを接続する第１配管と、
   前記エアポンプの吐出口と前記発電装置とを接続する第２配管と、
   前記第２配管と前記筐体の暖機風の入口とを接続する第３配管と、
   前記第１配管と前記第３配管とを接続する第４配管と、
   前記バッテリの暖機時に前記第４配管を遮断し、前記バッテリの冷却時に前記第３配管を遮断する弁機構と、
   を備える
   ことを特徴とするバッテリ温調システム。
2. 前記筐体は、前記バッテリを収納する筐体本体と、暖機風が通流する伝熱パイプと、を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ温調システム。
3. 前記筐体の冷却風の入口と外部からの空気の入口とを接続する第５配管を備える
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のバッテリ温調システム。
4. 前記第５配管と前記第１配管とを接続する第６配管と、
   前記第６配管に、前記バッテリの暖機時に開き、前記バッテリの冷却時に閉じる第１遮断弁と、
   を備える
   ことを特徴とする請求項３に記載のバッテリ温調システム。
5. 前記第５配管において、前記第６配管の接続点よりも下流に、前記バッテリの暖機時に閉じ、前記バッテリの冷却時に開く第２遮断弁を備える
   ことを特徴とする請求項４に記載のバッテリ温調システム。
6. 前記筐体の暖機風の出口と前記第３配管の接続点よりも下流の前記第２配管とを接続する第７配管を備える
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のバッテリ温調システム。
7. 前記筐体の暖機風の出口と前記第３配管の接続点よりも下流の前記第２配管とを接続する第７配管と、
   前記第７配管と前記第５配管とを接続する第８配管と、
   を備える
   ことを特徴とする請求項３に記載のバッテリ温調システム。
8. 前記第８配管に、前記発電装置の発電時であって前記バッテリの暖機時に、又は、前記発電装置の発電時であって前記バッテリの非冷却時かつ非暖機時に閉じる第３遮断弁を備える
   ことを特徴とする請求項７に記載のバッテリ温調システム。
9. 前記第２配管において、前記第３配管の接続点と前記第７配管の接続点との間に、前記バッテリの暖機時に閉じる第４遮断弁を備える
   ことを特徴とする請求項６に記載のバッテリ温調システム。
10. 前記第２配管と外部とを連通させる第９配管を備える
    ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のバッテリ温調システム。
11. 前記第９配管に、前記発電装置の発電時に閉じる第５遮断弁を備える
    ことを特徴とする請求項１０に記載のバッテリ温調システム。
12. 前記第７配管において、前記第８配管の接続点と前記第２配管の接続点の間に、前記発電装置の発電停止時に閉じる第６遮断弁を備える
    ことを特徴とする請求項７に記載のバッテリ温調システム。
    

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