JP2017004677A - 二次電池の冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】充電時に車両の外部からの冷媒を二次電池に直接導入せずに冷却できる二次電池の冷却システムを提供する。【解決手段】二次電池（電池パック１１）を冷却する冷却システム１であって、車両１０は、流体と第１熱媒体との間で熱交換を行う第１熱交換部１２と、第２熱媒体の温度を調節する温度調節部１３と、第２熱媒体と二次電池との間で熱交換を行う第２熱交換部１４と、第１熱媒体を循環させる第１循環流路１５と、第２熱媒体を循環させる第２循環流路１６とを備える。車両の外部には二次電池の充電時に冷媒を供給する冷媒供給部３３が設けられ、二次電池の放電時には第１熱媒体を用いて温度調節部１３で第２熱媒体が冷却され、この第２熱媒体が第２熱交換部１４に供給され、二次電池の充電時には車両１０の外部からの冷媒を用いて温度調節部１３で第２熱媒体が冷却され、この第２熱媒体が第２熱交換部１４に供給される。【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池の冷却システムに関する。

二次電池は、放電時及び充電時に発熱し、温度が上昇する。二次電池は、温度が所定温度を超えると電池性能が低下するので、放電時及び充電時に冷却が必要である。例えば、特許文献１には、ケース内に複数の二次電池が収容された電池パックが車両に搭載され、放電時には車両内の電池用温度調節機構で冷却された熱媒体を用いて電池パックを冷却し、充電時には充電スタンドの外部冷媒供給部から供給された冷媒を用いて電池パックを冷却することが開示されている。この電池パックのケース内には流路が形成されており、放電時にはケース内の流路に電池用温度調節機構で冷却された熱媒体が流れ、充電時にはケース内の流路に外部冷媒供給部から供給された冷媒が流れる。

特開２０１３−１２０６９１号公報

特許文献１に開示のシステムでは、充電時には車両の外部から冷媒が電池パックのケース内の流路に導入される。そのため、冷媒に異物が含まれていた場合、異物が電池パック内に入る。また、特許文献１に開示のシステムでは、電池パックのケース内の同じ流路に車両の外部からの冷媒と車両内で冷却された熱媒体が導入される。そのため、電池パックに２つの媒体の導入部を設ける必要があり、電池パックの構造が複雑化する。

そこで、本発明においては、充電時に車両の外部からの冷媒を二次電池に直接導入せずに冷却できる二次電池の冷却システムを提案することを課題とする。

本発明の一側面に係る二次電池の冷却システムは、車両に搭載される二次電池を冷却する冷却システムであって、車両は、流体と第１熱媒体との間で熱交換を行う第１熱交換部と、第２熱媒体の温度を調節する温度調節部と、第２熱媒体と二次電池との間で熱交換を行う第２熱交換部と、第１熱交換部と温度調節部との間で第１熱媒体を循環させる第１循環流路と、第２熱交換部と温度調節部との間で第２熱媒体を循環させる第２循環流路とを備え、車両の外部には、二次電池の充電時に車両に冷媒を供給する冷媒供給部が設けられ、二次電池の放電時に、第１熱交換部で冷却された第１熱媒体が温度調節部に供給され、第１熱媒体を用いて温度調節部で第２熱媒体が冷却され、当該冷却された第２熱媒体が第２熱交換部に供給され、二次電池の充電時に、冷媒供給部から冷媒が温度調節部に供給され、冷媒を用いて温度調節部で第２熱媒体が冷却され、当該冷却された第２熱媒体が第２熱交換部に供給される。

この冷却システムでは、二次電池の充電時に、温度調節部に車両の外部から冷媒が供給され、この冷媒を用いて温度調節部で第２熱媒体を冷却し、この第２熱媒体を用いて第２熱交換部で二次電池を冷却する。このように、冷却システムでは、充電時に車両の外部からの冷媒を二次電池に直接導入せずに冷却できる。

一実施形態の二次電池の冷却システムでは、車両は、冷媒供給部から供給される冷媒を第１循環流路に導入するための導入流路と、冷媒が第１循環流路に導入される導入状態と冷媒が第１循環流路に導入されない非導入状態とを切り替える切替部とを備え、二次電池の放電時に切替部で非導入状態に切り替えられ、二次電池の充電時に切替部で導入状態に切り替えられ、導入流路を介して第１循環流路に冷媒が導入される構成としてもよい。この構成の場合、車両の外部からの冷媒が第１循環流路に導入され、第１循環流路を介して温度調節部に冷媒が導入される。

一実施形態の二次電池の冷却システムでは、車両は、冷媒供給部から供給される冷媒を温度調節部に導入するための導入流路と、冷媒が温度調節部に導入される導入状態と冷媒が温度調節部に導入されない非導入状態とを切り替える切替部とを備え、二次電池の放電時に切替部で非導入状態に切り替えられ、二次電池の充電時に切替部で導入状態に切り替えられ、導入流路を介して温度調節部に冷媒が導入される構成としてもよい。この構成の場合、車両の外部からの冷媒が温度調節部に直接導入される。

一実施形態の二次電池の冷却システムでは、切替部は、冷媒供給部に接続されている冷媒供給用プラグが車両の冷媒導入部に差し込まれた場合に導入状態に切り替える構成としてもよい。この構成により、充電時に自動で導入状態に切り替って、車両の外部からの冷媒を導入できる。

本発明によれば、充電時に車両の外部からの冷媒を二次電池に直接導入せずに冷却できる。

第１実施形態に係る冷却システムの構成図である。 第２実施形態に係る冷却システムの構成図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る二次電池の冷却システムを説明する。なお、各図において同一又は相当する要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

実施形態では、車両の外部から充電可能な電気自動車、プラグインハイブリッドカー等の車両に搭載される電池パック（バッテリ）に適用する。電池パックは、複数の電池セル（二次電池）を備える電池モジュールが筐体内に収容されている。実施形態に係る冷却システムは、電池パックを搭載する車両と車両の外部に設置される充電装置とからなる。以下では、この冷却システムの２つの実施形態について説明する。

図１を参照して、第１実施形態に係る冷却システム１について説明する。図１は、第１実施形態に係る冷却システム１の構成図である。

冷却システム１は、車両１０に搭載される電池パック１１を放電時及び充電時に冷却するシステムである。冷却システム１は、車両１０と充電装置３０とからなるシステムであり、充電時にのみ充電装置３０が用いられる。充電装置３０は、例えば、車両に充電等の各種サービスを提供する充電スタンド、スーパーマーケット等の商業施設の駐車場、役所等の公共施設の駐車場、高速道路や有料道路のサービスエリアやパーキングエリアの駐車場に設置される。

車両１０について説明する。車両１０は、電池パック１１と、第１熱交換部１２と、温度調節部１３と、第２熱交換部１４と、第１循環流路１５と、第２循環流路１６と、冷媒導入部１７と、導入流路１８と、排出流路１９と、切替弁２０，２１，２２と、給電部２３と、ＥＣＵ[Electronic Control Unit]２４と、を備えている。

電池パック１１は、車両１０の駆動源となるモータ等に電力を供給する電力源（バッテリ）である。電池パック１１は、モータ等で電力を使用する際に放電する。また、電池パック１１は、充電装置３０によって充電される。電池パック１１は、１個以上の電池モジュール（図示せず）が筐体（図示せず）内に収容されている。電池モジュールは、筐体を構成する壁部に固定されている。筐体は、箱状であり、例えば、略直方体形状である。電池モジュールは、複数の電池セル（図示せず）を互いに電気的に接続することによって構成されている。電池セルは、二次電池であり、例えば、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。複数の電池セルは、一方向に配列されて拘束されている。電池セルと電池セルとの間には、伝熱プレート（図示せず）が設けられている。伝熱プレートは、例えば、断面が略Ｌ字の平板状の部材であり、一方の平板部が電池セルと電池セルとの間に配置され、他方の平板部が筐体の壁部に接するように配置される。電池セルは、放電時及び充電時に発熱する。電池セルで発生した熱は、伝熱プレートに伝わり、伝熱プレートを介して筐体の壁部に伝わる。電池パック１１には、所定箇所の温度（例えば、電池セルの温度）を検出する温度センサ(図示せず)が設けられている。電池パック１１では、温度センサで検出された温度情報をＥＣＵ２４に送信する。

第１熱交換部１２は、第１熱媒体と周囲の流体との間で熱交換を行う装置である。この第１熱交換部１２で冷却された第１熱媒体により、車両１０の駆動源のモータ等が冷却される。第１熱交換部１２は、第１循環流路１５の所定の箇所に配設されている。第１熱交換部１２内には、第１熱媒体が流れる流路が形成されている。第１熱交換部１２は、第１熱媒体と周囲の流体との間で熱交換を行うことで、第１熱媒体の熱を放熱して冷却する。第１熱交換部１２は、車両１０の走行時に走行風を受ける箇所に配置され、例えば、車両１０の最前部に配置されている。第１熱交換部１２は、例えば、ラジエータである。周囲の流体は、例えば、空気である。流体は、水などの液体でもよい。第１熱媒体は、流体であり、例えば、冷却水などの液体、空気などの気体である。

温度調節部１３は、電池パック１１を冷却するために、第２熱媒体の温度を調節（特に、冷却）する装置である。温度調節部１３は、第１循環流路１５の所定の箇所に配設されている。温度調節部１３内には、第１熱媒体が流れる流路が形成されている。また、温度調節部１３は、第２循環流路１６の所定の箇所に配設されている。温度調節部１３内には、第２熱媒体が流れる流路が形成されている。

温度調節部１３は、例えば、ペルチェ素子（熱電素子）を利用した温度調節装置である。ペルチェ素子は、２種類の金属を有し、この２種類の接合部に電流が流さると一方の面側で吸熱して低温となると共に他方の面側で発熱して高温となる。温度調節部１３は、例えば、ペルチェ素子の低温側を利用することで第２熱媒体を冷却する。ペルチェ素子に流す電流（ペルチェ素子に印加する電圧）を変えることで、低温側と高温側との温度差を変えて、第２熱媒体を冷却する温度を調整することができる。ペルチェ素子は、電流を流すと発熱し、発熱量が多くなるほど冷却効率が低下する。そこで、温度調節部１３では、冷却効率の低下を抑えるために、例えば、電池パック１１の放電時には第１熱媒体を用いてペルチェ素子を冷却し、電池パック１１の充電時には第１熱媒体及び車両１０の外部から導入される冷媒を用いてペルチェ素子を冷却する。

なお、温度調節部１３は、電池パック１１を冷却するためだけでなく、電池パック１１が低温になった場合には電池パック１１を加熱するために用いてもよい。ペルチェ素子は、電流を流す方向を逆方向にすると、低温側と高温側とが反転する。温度調節部１３では、例えば、ペルチェ素子の高温側を利用することで第２熱媒体を加熱する。

第２熱交換部１４は、第２熱媒体と電池パック１１との間で熱交換を行う装置である。この第２熱交換部１４で冷却された第２熱媒体により、電池パック１１が冷却される。第２熱交換部１４は、第２循環流路１６の所定の箇所に配設されている。第２熱交換部１４内には、第２熱媒体が流れる流路が形成されている。この第２熱交換部１４の流路は、電池パック１１の筐体の内部に設けられてもよいし、あるいは、放熱部材となる筐体の周囲に設けられてよい。第２熱交換部１４は、冷却された第２熱媒体と電池パック１１との間で熱交換を行うことで、電池パック１１を冷却する。第２熱媒体は、流体であり、例えば、水などの液体、空気などの気体である。

第１循環流路１５は、第１熱交換部１２と温度調節部１３との間で第１熱媒体を循環させる流路である。第１循環流路１５には、少なくとも車両１０のモータ等も配設される。第１循環流路１５には、第1熱媒体を一方向Ｄ１に流すポンプ（図示せず）が設けられている。第１循環流路１５は、第１熱媒体が内部に流れる管（ホース等）で形成されている。

第２循環流路１６は、第２熱交換部１４と温度調節部１３との間で第２熱媒体を循環させる流路である。第２循環流路１６には、第２熱媒体を一方向Ｄ２に流すポンプ（図示せず）が設けられている。第２循環流路１６は、第２熱媒体が内部に流れる管で形成されている。

冷媒導入部１７は、車両１０の外部の充電装置３０から供給される冷媒を車両１０内に導入する装置である。冷媒導入部１７には、充電装置３０の冷媒供給用プラグ３４が差し込まれる差込口（図示せず）が設けられている。冷媒導入部１７では、差込口に冷媒供給用プラグ３４が差し込まれたことを検知すると、ＥＣＵ２４に差込信号を送信する。冷媒導入部１７内には、供給される冷媒を導入流路１８まで流す流路が形成されている。また、冷媒導入部１７内には、排出流路１９から排出される冷媒を差込口まで流す流路が形成されている。

導入流路１８は、充電装置３０から供給される冷媒を第１循環流路１５に導入するための流路である。導入流路１８を形成する管の一端は冷媒導入部１７に接続され、導入流路１８を形成する管の他端は第１循環流路１５の所定の箇所に接続されている。この第１循環流路１５に接続される箇所は、温度調節部１３の直前の箇所が望ましい。

排出流路１９は、冷媒（第１熱媒体）を第１循環流路１５から排出するための流路である。排出流路１９を形成する管の一端は第１循環流路１５の所定の箇所（導入流路１８の接続箇所よりも第１熱媒体の流れ方向Ｄ１の上流側）に接続され、排出流路１９を形成する管の他端は冷媒導入部１７に接続されている。なお、導入流路１８から第１循環流路１５に導入された冷媒は、第１循環流路内で第１熱媒体と混ざり合って循環し、排出される。

切替弁２０，２１，２２は、車両１０の外部の充電装置３０からの冷媒が第１循環流路１５に導入される導入状態と冷媒が第１循環流路１５に導入されない非導入状態とを切り替える切替部である。切替弁２０，２１，２２は、二方弁である。切替弁２０，２１，２２は、例えば、電磁式のノーマリクローズの弁であり、電圧印加時に弁が開く。切替弁２０，２１，２２の開閉制御は、ＥＣＵ２４によって行われる。切替弁２０は、第１循環流路１５における導入流路１８が接続される箇所と排出流路１９が接続される箇所との間に配設されている。切替弁２１は、導入流路１８の所定の箇所に配設されている。切替弁２２は、排出流路１９の所定の箇所に配設されている。

なお、切替部は、二方弁ではなく、三方弁を用いてもよい。三方弁を用いた場合、例えば、切替部は、第１循環流路１５と導入流路１８との接続箇所に設けられる三方弁と、第１循環流路１５と排出流路１９との接続箇所に設けられる三方弁とで構成される。

電池パック１１の充電時に（冷媒導入部１７の差込口に充電装置３０の冷媒供給用プラグ３４が差し込まれている時に）、切替弁２０が閉じられると共に切替弁２１，２２が開かれる。これにより、導入流路１８及び排出流路１９と第１循環流路１５とが連通状態になり、充電装置３０から供給される冷媒が導入流路１８を介して第１循環流路１５に導入されると共に第１循環流路１５から排出流路１９を介して排出される。この際、第１循環流路１５における導入流路１８が接続される箇所と排出流路１９が接続される箇所との間の区間には、第１熱媒体が流れない。一方、電池パック１１の充電時以外に（冷媒導入部１７の差込口に充電装置３０の冷媒供給用プラグ３４が差し込まれていない時に）、切替弁２０が開かれると共に切替弁２１，２２が閉じられる。これにより、導入流路１８及び排出流路１９と第１循環流路１５とが非連通状態となる。第１循環流路１５には、車両１０の外部からの冷媒が導入されない。

給電部２３は、車両１０の外部の充電装置３０から供給される電力を受電し、電池パック１１に電力を給電する装置である。給電部２３には、充電装置３０の充電用プラグ３２が差し込まれる差込口（コンセント）が設けられている。給電部２３は、電池パック１１に電気的に接続されている。

ＥＣＵ２４は、ＣＰＵ[CentralProcessing Unit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]等からなる電子制御ユニットである。ＥＣＵ２４は、電池パック１１に関する各種制御を行う制御部であり、少なくとも電池パック１１に対する冷却制御を行う。ＥＣＵ２４では、ＲＯＭに格納されるアプリケーションプログラムをＲＡＭにロードしてＣＰＵで実行することにより、冷却制御等を行う。この冷却制御について説明する。冷媒導入部１７から差込信号を受信している場合、ＥＣＵ２４では、切替弁２１，２２に電圧を印加すると共に切替弁２０への電圧印加を停止する。冷媒導入部１７から差込信号を受信していない場合、ＥＣＵ２４では、切替弁２０に電圧を印加すると共に切替弁２１，２２への電圧印加を停止する。また、ＥＣＵ２４では、電池パック１１から送信した温度情報に基づいて、温度調節部１３で冷却する第２熱媒体の温度を制御する。この温度制御としては、例えば、電池パック１１の温度が高いほど、第２熱媒体の温度を低くするために、温度調節部１３のペルチェ素子に流す電流（印加する電圧）を大きくする。

充電装置３０について説明する。充電装置３０は、電力供給部３１と、充電用プラグ３２と、冷媒供給部３３と、冷媒供給用プラグ３４と、を備えている。

なお、充電装置３０による充電方式には、短時間で充電する急速充電と、長時間で充電する普通充電とがある。急速充電では、普通充電よりも電池パック１１に大電流を供給する。そのため、急速充電の場合、普通充電の場合よりも電池パック１１の発熱量が多くなり、電池パック１１の温度が上昇する。

電力供給部３１は、車両１０に充電用の電力を供給するための装置である。電力供給部３１では、充電用プラグ３２が車両１０の給電部２３の差込口に差し込まれると、充電用プラグ３２に電流を流す。充電用プラグ３２は、車両１０の給電部２３の差込口に差し込まれるプラグである。

冷媒供給部３３は、車両１０に冷媒を供給するための装置である。冷媒供給部３３では、冷媒供給用プラグ３４が車両１０の冷媒導入部１７の差込口に差し込まれると、冷媒供給用プラグ３４に冷媒を流す。冷媒供給部３３には、冷媒供給用プラグ３４を介して、車両１０内で加熱されて温度が高くなった冷媒が戻ってくる。冷媒供給部３３は、充電時に車両１０の温度調節部１３を冷却できる冷媒を供給する能力があればよく、例えば、ラジエータ等の熱交換器であり、この熱交換器に風を吹き付けるファンがあってもよい。熱交換器の場合、冷媒と周囲の流体との間で熱交換を行うことで、冷媒の熱を放熱して冷却する。冷媒は、冷却用の熱媒体であり、例えば、水などの液体、空気などの気体である。冷媒は、第１循環流路１５内を流れるので、車両１０の第１熱媒体と同じ熱媒体であることが望ましい。周囲の流体は、例えば、空気である。流体は、水などの液体でもよい。冷媒供給用プラグ３４は、車両１０の冷媒導入部１７の差込口に差し込まれるプラグである。この冷媒供給用プラグ３４は、充電用プラグ３２と一体で構成されたものでもよい。

なお、充電装置３０は、充電用プラグ３２に電池パック１１の温度情報を取得する機能が設けられ、充電時に電池パック１１の温度が所定温度以上になった場合にのみ冷媒供給部３３から冷媒を供給するようにしてもよい。例えば、充電装置３０では、普通充電等で電池パック１１の温度が所定温度未満の場合には冷媒供給部３３から冷媒を供給せず、急速充電で電池パック１１の温度が所定温度以上になった場合に冷媒供給部３３から冷媒を供給する。

冷却システム１での動作について説明する。電池パック１１が放電時（車両１０の走行時等）には、ＥＣＵ２４の制御により、切替弁２０が開かれ、切替弁２１，２２が閉じられている。これにより、導入流路１８及び排出流路１９は、第１循環流路１５と連通されていない。第１熱交換部１２には、第１循環流路１５を介して、モータや温度調節部１３等で加熱されて温度が高くなった第１熱媒体が流れ込む。第１熱交換部１２では、この第１熱媒体と周囲の空気との間で熱交換し、第１熱媒体を冷却する。特に、車両１０が走行中の場合、走行風が第１熱交換部１２に当たるので、第１熱交換部１２での冷却能力が高くなる。温度調節部１３には、第１循環流路１５を介して、第１熱交換部１２で冷却された第１熱媒体が流れ込む。また、温度調節部１３には、第２循環流路１６を介して、第２熱交換部１４で熱交換して温度が高くなった第２熱媒体が流れ込む。温度調節部１３では、ＥＣＵ２４の制御により所定の電流が流されることで、第２熱媒体を所定の温度まで冷却する。この際、温度調節部１３は、発熱するが、第１熱媒体により冷却される。第２熱交換部１４には、第２循環流路１６を介して、温度調節部１３で冷却された第２熱媒体が流れ込む。第２熱交換部１４では、電池パック１１と第２熱媒体との間で熱交換し、放電中に発熱した電池パック１１を冷却する。

電池パック１１を充電する場合、車両１０が、充電スタンド等に設置されている充電装置３０の近傍に停車される。そして、充電装置３０の充電用プラグ３２が、車両１０の給電部２３の差込口に差し込まれる。車両１０では、充電装置３０からの電力が給電部２３を介して電池パック１１に供給され、電池パック１１が充電される。また、充電装置３０の冷媒供給用プラグ３４が、車両１０の冷媒導入部１７の差込口に差し込まれる。車両１０には、充電装置３０から冷媒が供給される。冷媒導入部１７では、冷媒供給用プラグ３４が差し込まれるとＥＣＵ２４に差込信号を送信する。ＥＣＵ２４では、差込信号に応じて、切替弁２１，２２に電圧を印加すると共に切替弁２０への電圧印加を停止する。切替弁２０は閉じられ、切替弁２１，２２は開かれる。これにより、導入流路１８及び排出流路１９は、第１循環流路１５と連通する。充電装置３０から供給された冷媒は、冷媒導入部１７及び導入流路１８を介して、第１循環流路１５に導入される。したがって、第１循環流路１５には、この冷媒と第１熱媒体とが流れることになる。この第１循環流路１５を流れる冷媒と第１熱媒体とからなる媒体は、冷媒導入部１７及び排出流路１９を介して、排出される。この排出された媒体は、充電装置３０の冷媒供給部３３に戻されて、冷媒供給部３３で冷却されて車両１０内に供給される。

第１熱交換部１２では、上記の放熱時の動作と同様に第１熱媒体（充電装置３０からの冷媒も含む）と周囲の空気との間で熱交換し、第１熱媒体を冷却する。温度調節部１３には、第１循環流路１５を介して、第１熱交換部１２で冷却された第１熱媒体と充電装置３０からの冷媒とからなる媒体が流れ込む。また、温度調節部１３には、第２循環流路１６を介して、第２熱媒体が流れ込む。温度調節部１３では、上記の放熱時の動作と同様に、この第２熱媒体を所定の温度まで冷却する。この際、温度調節部１３では、第１熱交換部１２で冷却された第１熱媒体と充電装置３０からの冷媒を用いて冷却される。第２熱交換部１４では、上記の放熱時の動作と同様に第２熱媒体と電池パック１１との間で熱交換し、充電中に発熱した電池パック１１を冷却する。

充電時には、車両１０が停止しているので、第１熱交換部１２では走行風による冷却効果が得られない。そのため、充電時には、第１熱交換部１２による温度調節部１３に対する冷却能力が低下する。また、充電時（特に、急速充電時）は、電池パック１１の発熱量が放電時よりも多く、温度が上昇する場合がある。しかし、冷却システム１では、充電時には、充電装置３０から冷媒を第１循環流路１５に導入して、第１熱交換部１２で冷却された第１熱媒体と充電装置３０からの冷媒によって温度調節部１３を冷却する。これにより、充電時には、充電装置３０からの冷媒を用いて、温度調節部１３に対する冷却能力を補っている。

この冷却システム１では、電池パック１１の充電時に、車両１０の外部（充電装置３０）から冷媒が供給され、この冷媒を用いて温度調節部１３で第２熱媒体を冷却し、この第２熱媒体を用いて第２熱交換部１４で電池パック１１を冷却する。このように、冷却システム１では、充電時に、車両１０の外部からの冷媒を電池パック１１に直接導入せずに冷却できる。これにより、車両１０の外部からの冷媒に異物に含まれている場合でも、異物が電池パック１１内に入るようなことはない。電池パック１１は、筐体の内部又は外部に第２熱交換部１４を設けるだけなので、構造が複雑化しない。

また、冷却システム１では、第１循環流路１５に車両１０の外部から冷媒を導入する構成としているので、この冷媒と第１熱交換部１２で冷却した第１熱媒体により温度調節部１３を冷却する。そのため、車両１０の外部からの冷媒は、第１熱媒体による温度調節部１３に対する冷却能力を補う程度のものでよい。したがって、充電装置３０の冷媒供給部３３としては、冷却能力が高いコンプレッサ等の冷却装置を用いる必要がない。

また、冷却システム１では、冷媒供給用プラグ３４が車両１０の冷媒導入部１７の差込口に差し込まれたか否かにより切替弁２０，２１，２２を開閉制御するので、充電時に車両１０の外部からの冷媒の導入状態に自動で切り替えて、車両１０の外部から冷媒を導入できる。

図２を参照して、第２実施形態に係る冷却システム２について説明する。図２は、第２実施形態に係る冷却システム２の構成図である。

冷却システム２は、第１実施形態に係る冷却システム１と比較すると、充電装置３０から供給される冷媒を第１循環流路１５ではなく、温度調節部１３に直接導入する点が異なる。冷却システム２は、充電装置３０が冷却システム１と同様の構成であり、車両４０が冷却システム１と一部構成が異なる。そこで、車両４０の構成についてのみ説明する。

車両４０は、電池パック１１と、第１熱交換部１２と、温度調節部１３と、第２熱交換部１４と、第１循環流路１５と、第２循環流路１６と、冷媒導入部１７と、導入流路４１と、排出流路４２と、切替弁４３，４４と、給電部２３と、ＥＣＵ４５と、を備えている。

導入流路４１は、充電装置３０から供給される冷媒を温度調節部１３に導入するための流路である。導入流路４１を形成する管の一端は冷媒導入部１７に接続され、導入流路４１を形成する管の他端は温度調節部１３の所定の箇所に接続されている。

排出流路４２は、冷媒を温度調節部１３から排出するための流路である。排出流路４２を形成する管の一端は温度調節部１３の所定の箇所に接続され、排出流路４２を形成する管の他端は冷媒導入部１７に接続されている。

なお、温度調節部１３では、充電時には、車両４０の外部から導入される冷媒のみで冷却される。温度調節部１３内には、導入流路４１と排出流路４２とを連通する流路が形成されている。

切替弁４３，４４は、車両１０の外部の充電装置３０からの冷媒が温度調節部１３に導入される導入状態と冷媒が温度調節部１３に導入されない非導入状態とを切り替える切替部である。切替弁４３，４４は、二方弁である。切替弁４３，４４の開閉制御は、ＥＣＵ４５によって行われる。切替弁４３は、第１循環流路１５の所定の箇所に配設されている。切替弁４４は、導入流路４１の所定の箇所に配設されている。

電池パック１１の充電時に、切替弁４３が閉じられると共に切替弁４４が開かれる。これにより、導入流路４１が連通状態になり、充電装置３０から供給される冷媒が導入流路４１を介して温度調節部１３に直接導入されると共に温度調節部１３から排出流路４２を介して排出される。この際、第１循環流路１５は、非連通状態となり、第１熱媒体が流れない。この際、第１循環流路１５に設けられたポンプは、停止されている。一方、電池パック１１の充電時以外の時に、切替弁４３が開かれると共に切替弁４４が閉じられる。これにより、導入流路４１が非連通状態となる。温度調節部１３には、車両１０の外部からの冷媒が導入されない。

ＥＣＵ４５は、第１実施形態に係るＥＣＵ２４と比較すると、冷却制御における切替弁４３，４４に対する制御が異なる。冷媒導入部１７から差込信号を受信している場合、ＥＣＵ４５では、切替弁４４に電圧を印加すると共に切替弁４３への電圧印加を停止する。冷媒導入部１７から差込信号を受信していない場合、ＥＣＵ４５では、切替弁４３に電圧を印加すると共に切替弁４４への電圧印加を停止する。

冷却システム２での動作について説明する。電池パック１１が放電時の動作については、第１実施形態で説明した同様の動作であるので、説明を省略する。但し、第２実施形態の場合、放電時には、ＥＣＵ４５の制御により、切替弁４３が開かれ、切替弁４４が閉じられている。これにより、導入流路４１が、連通されていない。

電池パック１１を充電する場合、第１実施形態で説明した動作と同様に、充電装置３０の充電用プラグ３２が給電部２３の差込口に差し込まれ、電池パック１１が充電される。また、充電装置３０の冷媒供給用プラグ３４が冷媒導入部１７の差込口に差し込まれると、冷媒導入部１７ではＥＣＵ４５に差込信号を送信する。ＥＣＵ４５では、差込信号に応じて、切替弁４４に電圧を印加すると共に切替弁４３への電圧印加を停止する。これにより、切替弁４３が閉じられ、切替弁４４が開かれる。これにより、導入流路４１が連通状態となり、第１循環流路１５が非連通状態となる。第１循環流路１５には、第１熱媒体が循環していない。充電装置３０からの冷媒は、冷媒導入部１７及び導入流路４１を介して、温度調節部１３に導入される。また、温度調節部１３には、第２循環流路１６を介して第２熱交換部１４で温度が高くなった第２熱媒体が流れ込む。温度調節部１３では、この第２熱媒体を所定の温度まで冷却する。この際、温度調節部１３では、導入された冷媒を用いて冷却される。温度調節部１３に導入された冷媒は、冷媒導入部１７及び排出流路４２を介して排出される。この排出された媒体は、充電装置３０の冷媒供給部３３に戻されて、冷媒供給部３３で冷却されて車両１０内に供給される。第２熱交換部１４には、第２循環流路１６を介して、温度調節部１３で冷却された第２熱媒体が流れ込む。第２熱交換部１４では、電池パック１１と第２熱媒体との間で熱交換し、充電中に発熱した電池パック１１を冷却する。

このように、冷却システム２では、充電時に、充電装置３０から供給される冷媒のみで温度調節部１３を冷却する。したがって、冷却システム２の冷媒供給部３３としては、第１実施形態に係る冷却システム１における冷媒供給部３３よりも冷却能力が高いものが望ましく、例えば、熱交換能力の高い熱交換器を用いたり、送風能力の高いファンを用いるとよい。

この冷却システム２は、第１実施形態に係る冷却システム１と同様に、充電時に車両１０の外部からの冷媒を電池パック１１に直接導入せずに冷却できる。特に、冷却システム２では、温度調節部１３に車両１０の外部からの冷媒を直接導入する構成としているので、第１循環流路１５の第１熱媒体を用いずに温度調節部１３を冷却でき、車両１０の充電時（車両１０の停止時）に第１循環流路１５において第１熱媒体を循環させる必要がない。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に限定されることなく様々な形態で実施される。

例えば、上記実施形態では充電装置内に冷媒供給部及び冷媒供給用プラグを設ける構成としたが、充電装置とは別体の装置に冷媒供給部及び冷媒供給用プラグを設けてもよい。また、急速充電時に電池パックが発熱し易いので、急速充電可能な充電装置にのみ冷媒供給部及び冷媒供給用プラグを設ける構成としてもよい。

また、上記実施形態では温度調節部としてペルチェ素子を用いて構成する例を示したが、温度調節部としてはこの構成に特に限定されず、例えば、車両内で冷却された第１熱媒体や車両の外部から導入された冷媒と第２熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器でもよい。

また、上記実施形態では複数の電池セル（二次電池）を備える電池モジュールが筐体内に収容された電池パックを冷却する冷却システムに適用したが、冷却システムの冷却対象としてはこの構成に特に限定されず、例えば、１個の二次電池を冷却する冷却システムに適用してもよいし、筐体内に収容された複数の二次電池を冷却する冷却システムに適用してもよい。

１，２…冷却システム、１０，４０…車両、１１…電池パック、１２…第１熱交換部、１３…温度調節部、１４…第２熱交換部、１５…第１循環流路、１６…第２循環流路、１７…冷媒導入部、１８，４１…導入流路、１９，４２…排出流路、２０，２１，２２，４３，４４…切替弁、２３…給電部、２４，４５…ＥＣＵ、３０…充電装置、３１…電力供給部、３２…充電用プラグ、３３…冷媒供給部、３４…冷媒供給用プラグ。

Claims (4)

1. 車両に搭載される二次電池を冷却する冷却システムであって、
   前記車両は、流体と第１熱媒体との間で熱交換を行う第１熱交換部と、第２熱媒体の温度を調節する温度調節部と、前記第２熱媒体と前記二次電池との間で熱交換を行う第２熱交換部と、前記第１熱交換部と前記温度調節部との間で前記第１熱媒体を循環させる第１循環流路と、前記第２熱交換部と前記温度調節部との間で前記第２熱媒体を循環させる第２循環流路と、を備え、
   前記車両の外部には、前記二次電池の充電時に前記車両に冷媒を供給する冷媒供給部が設けられ、
   前記二次電池の放電時に、前記第１熱交換部で冷却された前記第１熱媒体が前記温度調節部に供給され、前記第１熱媒体を用いて前記温度調節部で前記第２熱媒体が冷却され、当該冷却された第２熱媒体が前記第２熱交換部に供給され、
   前記二次電池の充電時に、前記冷媒供給部から前記冷媒が前記温度調節部に供給され、前記冷媒を用いて前記温度調節部で前記第２熱媒体が冷却され、当該冷却された第２熱媒体が前記第２熱交換部に供給される、二次電池の冷却システム。
2. 前記車両は、前記冷媒供給部から供給される前記冷媒を前記第１循環流路に導入するための導入流路と、前記冷媒が前記第１循環流路に導入される導入状態と前記冷媒が前記第１循環流路に導入されない非導入状態とを切り替える切替部と、を備え、
   前記二次電池の放電時に、前記切替部で前記非導入状態に切り替えられ、
   前記二次電池の充電時に、前記切替部で前記導入状態に切り替えられ、前記導入流路を介して前記第１循環流路に前記冷媒が導入される、請求項１に記載の二次電池の冷却システム。
3. 前記車両は、前記冷媒供給部から供給される前記冷媒を前記温度調節部に導入するための導入流路と、前記冷媒が前記温度調節部に導入される導入状態と前記冷媒が前記温度調節部に導入されない非導入状態とを切り替える切替部と、を備え、
   前記二次電池の放電時に、前記切替部で前記非導入状態に切り替えられ、
   前記二次電池の充電時に、前記切替部で前記導入状態に切り替えられ、前記導入流路を介して前記温度調節部に前記冷媒が導入される、請求項１に記載の二次電池の冷却システム。
4. 前記切替部は、前記冷媒供給部に接続されている冷媒供給用プラグが前記車両の冷媒導入部に差し込まれた場合に前記導入状態に切り替える、請求項２又は請求項３に記載の二次電池の冷却システム。

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