JP2019057429A - 機器温調装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】対象機器の温度を適切に調整可能な機器温調装置を提供する。【解決手段】機器温調装置１は、冷媒を蒸発させる機器用熱交換器１２と、冷媒を凝縮させる凝縮器１４と、機器用熱交換器１２にて蒸発した冷媒を凝縮器１４に導くガス側配管１８と、凝縮器１４にて凝縮した冷媒を機器用熱交換器１２に導く液側配管１６と、を備える。また、機器温調装置１は、冷媒温度センサ１６２と、制御装置１００とを備える。冷媒温度センサ１６２は、機器用熱交換器１２、凝縮器１４、ガス側配管１８、および液側配管１６を含んで構成される流体循環回路１０における所定箇所に設けられ、冷媒の温度を検出する状態量検出部である。機器制御装置１００は、冷媒温度センサ１６２で検出された冷媒温度ＴＲと所定の目標状態量ＴＲ０との差が小さくなるように凝縮器１４の放熱能力を調整する。【選択図】図２

Description

本発明は、機器温調装置に関する。
従来、ループ型のサーモサイフォン方式の温調装置によって、対象機器の温度調整するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の電池温度調節装置は、電池温度調整部である蒸発器にて電池から吸熱して、電池温度調整部の内部の冷媒を蒸発させると共に、蒸発した冷媒を熱媒体冷却部である凝縮器で凝縮させることで、電池の冷却を行う構成になっている。
また、特許文献１に記載の電池温度調節装置は、電池温度調整部の内部に配置された加熱部材によって、電池温度調整部の内部の液冷媒を蒸発させ、蒸発した冷媒を電池温度調整部の内部で凝縮させることで電池の暖機を行う構成になっている。
特開２０１５−４１４１８号公報
ところで、特許文献１には、電池温度調節装置によって電池の冷却および暖機を行う旨が記載されているものの、電池の冷却や暖機に必要となる制御処理や電池温度と作動流体との関係等について何ら記載されていない。
そこで、本発明者らは、電池等の対象機器の機器温度を検出する温度センサを設け、機器温度と所定の適正温度との差が小さくなるように、凝縮器や加熱部材等の能力を調整する制御処理を行うことを検討した。
ところが、電池等のように熱容量が大きい対象機器では、対象機器の温度変化が機器温調装置の作動流体の温度変化よりも緩やかになる。このため、上述の制御処理を実行する場合、例えば、対象機器の発熱量が増加して機器温度と適正温度との差が拡大すると、機器温度の上昇が止まるまで対象機器付近の作動流体の温度が下がり続けることになり、作動流体の温度が下がり過ぎてしまうことがある。この場合、作動流体の温度の下げ過ぎにともなって、無駄な動力が増加してしまう。また、作動流体の温度が下がったとしても、機器温度が高くなった状態になるので、対象機器の性能低下等が懸念される。
その後、対象機器の発熱量増加にともなう機器温度の上昇が止まると、過剰に温度が下がった作動流体により対象機器が冷却される。これにより、機器温度が適正温度に近づくことになるが、冷媒温度が低い状態であるため、機器温度が適正温度よりも過度に低下することがある。この場合、対象機器を加温等により適正温度に近づけることになるが、作動流体の温度が上がり過ぎてしまうことがあり、作動流体の温度の上げ過ぎにともなって、無駄な動力が増加してしまう。
このように、機器温度と適正温度との差が小さくなるように凝縮器や加熱部材等の能力を調整する制御処理を実行する場合、作動流体の温度変動が過度になり易く、機器温度の上げ下げ状態（すなわち、機器温度のハンチング）が生ずる虞がある。
本発明は上記点に鑑みて、対象機器の温度を適切に調整可能な機器温調装置を提供することを目的とする。
本開示は、少なくとも１つの対象機器（ＢＰ）の温度を調整する機器温調装置を対象としている。上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、
対象機器の冷却時に対象機器から吸熱して液状の作動流体を蒸発させる機器用熱交換器（１２）と、
対象機器の冷却時に機器用熱交換器にて蒸発したガス状の作動流体を凝縮させる少なくとも１つの凝縮器（１４）と、
機器用熱交換器にて蒸発したガス状の作動流体を凝縮器に導くガス通路部（１８）と、
凝縮器にて凝縮した液状の作動流体を機器用熱交換器に導く液通路部（１６）と、
機器用熱交換器、凝縮器、ガス通路部、および液通路部を含んで構成される流体循環回路（１０）における所定箇所に設けられ、作動流体の所定の状態量を検出する状態量検出部（１６２、１６４、１８２、１８４）と、
状態量検出部にて検出された状態量と所定の目標状態量との差が小さくなるように凝縮器の放熱能力を調整する制御装置（１００）と、を備える。
このように、作動流体の状態量と目標状態量との差が小さくなるように凝縮器の放熱能力を調整する構成とすれば、作動流体の温度変動が過度になり難くなる。このため、作動流体の温度変動にともなう対象機器の温度のハンチングを回避して、対象機器の温度を適切に調整することが可能となる。
また、請求項１６に記載の発明は、
対象機器の暖機時に作動流体が凝縮するように、作動流体と対象機器とが熱交換可能に構成された機器用熱交換器（１２）と、
機器用熱交換器のうち重力方向の上方側の部位に設けられた上方側接続部（１２５Ｂ）と、
機器用熱交換器のうち上方側接続部よりも重力方向の下方側の部位に設けられた下方側接続部（１２６Ｂ）と、
上方側接続部と下方側接続部とを連通させる連通路部（２２）と、
連通路部を流れる液状の作動流体を加熱する加熱機器（２０）と、
連通路部を流れる作動流体の所定の状態量を検出する状態量検出部（２２２）と、
状態量検出部にて検出された状態量が、所定の目標状態量となるように加熱機器の能力を調整する制御装置（１００）と、を備える。
このように、作動流体の状態量と目標状態量との差が小さくなるように加熱機器の放熱能力を調整する構成とすれば、作動流体の温度変動が過度になり難くなる。このため、作動流体の温度変動にともなう対象機器の温度のハンチングを回避して、対象機器の温度を適切に調整することが可能となる。
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。
第１実施形態の機器温調装置を含むシステムの概略構成図である。 第１実施形態の機器温調装置の機器制御装置が実行する制御処理の流れを示すフローチャートである。 第１実施形態の機器温調装置において目標接触面温度および目標冷媒温度の算出手法を説明するための説明図である。 第１実施形態の機器温調装置において冷媒温度センサの配置形態を変更した第１変形例を示す模式図である。 第１実施形態の機器温調装置において冷媒温度センサの配置形態を変更した第２変形例を示す模式図である。 第２実施形態の機器温調装置を含むシステムの概略構成図である。 第２実施形態の機器温調装置の機器制御装置が実行する制御処理の流れを示すフローチャートである。 第３実施形態の機器温調装置を示す模式図である。 第３実施形態の機器温調装置の冷却系を示す模式図である。 第３実施形態の機器温調装置の機器制御装置が実行する制御処理の流れを示すフローチャートである。 第４実施形態の機器温調装置の機器制御装置が実行する制御処理の流れを示すフローチャートである。 第５実施形態の機器温調装置を含むシステムの概略構成図である。 第５実施形態の機器温調装置において冷媒温度センサの配置形態を変更した第１変形例を示す模式図である。 第５実施形態の機器温調装置において冷媒温度センサの配置形態を変更した第２変形例を示す模式図である。 第６実施形態の機器温調装置を含むシステムの概略構成図である。 第６実施形態の機器温調装置の機器制御装置が実行する制御処理の流れを示すフローチャートである。 第６実施形態の機器温調装置において冷媒圧力センサの配置形態を変更した変形例を示す模式図である。 第７実施形態の機器温調装置を示す模式図である。 第７実施形態の機器温調装置において冷媒温度センサの配置形態を変更した第１変形例を示す模式図である。 第７実施形態の機器温調装置において冷媒温度センサの配置形態を変更した第２変形例を示す模式図である。 第７実施形態の機器温調装置において冷媒温度センサの配置形態を変更した第３変形例を示す模式図である。 第８実施形態の機器温調装置を含むシステムの概略構成図である。 第８実施形態の機器温調装置の機器制御装置が実行する制御処理の流れを示すフローチャートである。 第９実施形態の機器温調装置を含むシステムの概略構成図である。 第９実施形態の機器温調装置の機器制御装置が実行する制御処理の流れを示すフローチャートである。 第９実施形態の機器温調装置において目標接触面温度および目標冷媒温度の算出手法を説明するための説明図である。
以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態において、先行する実施形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。また、実施形態において、構成要素の一部だけを説明している場合、構成要素の他の部分に関しては、先行する実施形態において説明した構成要素を適用することができる。以下の実施形態は、特に組み合わせに支障が生じない範囲であれば、特に明示していない場合であっても、各実施形態同士を部分的に組み合わせることができる。
（第１実施形態）
本実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。本実施形態では、本開示の機器温調装置１を車両に搭載された組電池ＢＰの電池温度ＴＢを調節する装置に適用した例について説明する。図１に示す機器温調装置１を搭載する車両としては、組電池ＢＰを電源とする図示しない走行用電動モータによって走行可能な電気自動車、ハイブリッド自動車等を想定している。
組電池ＢＰは、直方体形状の複数の電池セルＢＣを積層配置した積層体で構成されている。組電池ＢＰを構成する複数の電池セルＢＣは、電気的に直列に接続されている。組電池ＢＰを構成する各電池セルＢＣは、充放電可能な二次電池（例えば、リチウムイオン電池、鉛蓄電池）で構成されている。なお、電池セルＢＣは、直方体形状に限らず、円筒形状等の他の形状を有していてもよい。また、組電池ＢＰは、電気的に並列に接続された電池セルＢＣを含んで構成されていてもよい。
組電池ＢＰは、車両の走行中の電力供給等を行うと自己発熱することで、過度に高温になることがある。組電池ＢＰが過度に高温になると、電池セルＢＣの劣化が促進されることから、自己発熱が少なくなるように出力および入力を制限する必要がある。このため、電池セルＢＣの出力および入力を確保するためには、所定の温度以下に維持するための冷却手段が必要となる。
また、組電池ＢＰは、夏季における駐車中等にも電池温度ＴＢが過度に高温となることがある。すなわち、組電池ＢＰを含む蓄電装置は、車両の床下やトランクルームの下側に配置されることが多く、車両の走行中に限らず、夏季における駐車中等にも電池温度ＴＢが徐々に上昇して高温となることがある。組電池ＢＰが高温環境下で放置されると、劣化が進行することで電池寿命が大幅に低下することから、車両の駐車中等にも組電池ＢＰの電池温度ＴＢを所定の温度以下に維持することが望まれている。
さらに、組電池ＢＰは、複数の電池セルＢＣで構成されているが、各電池セルＢＣの温度にバラツキがあると、各電池セルＢＣの劣化の進行度合いに偏りが生じて、組電池ＢＰ全体の入出力特性が低下してしまう。これは、組電池ＢＰが電池セルＢＣの直列接続体を含んでいることで、各電池セルＢＣのうち、最も劣化が進行した電池セルＢＣの電池特性に応じて組電池ＢＰ全体の入出力特性が決まるからである。このため、組電池ＢＰを長期間、所望の性能を発揮させるためには、各電池セルＢＣの温度バラツキを低減させる均温化が重要となる。
ここで、組電池ＢＰを冷却する冷却手段としては、送風機による空冷式の冷却手段、蒸気圧縮式の冷凍サイクルの冷熱を利用した冷却手段が一般的となっている。ところが、送風機を用いた空冷式の冷却手段は、車室内の空気等を組電池ＢＰに送風するだけなので、組電池ＢＰを充分に冷却するだけの冷却能力が得られないことがある。
また、冷凍サイクルの冷熱を利用した冷却手段は、組電池ＢＰの冷却能力が高いものの、車両の駐車中等にも、電力消費量の多いコンプレッサ等を駆動させることが必要となる。このことは、電力消費量の増大、騒音の増大等を招くことになるため好ましくない。
そこで、本実施形態の機器温調装置１では、コンプレッサによる冷媒の強制循環ではなく、作動流体である冷媒の自然循環によって組電池ＢＰの電池温度ＴＢを調整するサーモサイフォン方式が採用されている。
本実施形態の機器温調装置１は、車両に搭載された組電池ＢＰを対象機器として、組電池ＢＰの電池温度ＴＢを調整する装置である。図１に示すように、機器温調装置１は、作動流体である冷媒が循環する流体循環回路１０および機器制御装置１００を備えている。なお、図１に示す矢印ＤＲｇは、鉛直線の延びる方向、すなわち重力方向を示している。
流体循環回路１０を循環する冷媒としては、蒸気圧縮式の冷凍サイクルで利用されるフロン系冷媒（例えば、Ｒ１３４ａ、Ｒ１２３４ｙｆ）が採用されている。なお、作動流体としては、フロン系冷媒だけでなく、二酸化炭素等の他の冷媒や、不凍液等も利用可能である。
流体循環回路１０は、冷媒の蒸発および凝縮により熱移動を行うヒートパイプであり、ガス状の冷媒が流れる流路と液状の冷媒が流れる流路とが分離されたループ型のサーモサイフォンとなるように構成されている。
流体循環回路１０は、機器用熱交換器１２、凝縮器１４、ガス通路部を構成するガス側配管１８、液通路部を構成する液側配管１６を含んで構成されている。本実施形態の流体循環回路１０は、機器用熱交換器１２、凝縮器１４、ガス側配管１８、および液側配管１６が互いに接続されることによって、閉じられた環状の流体回路として構成されている。流体循環回路１０は、その内部を真空排気した状態で、所定量の冷媒が封入されている。図１では、組電池ＢＰの冷却時における機器用熱交換器１２内の冷媒の液面高さの一例を一点鎖線ＦＬで示している。
機器用熱交換器１２は、対象機器である組電池ＢＰの冷却時に、組電池ＢＰから吸熱して液状の冷媒を蒸発させる吸熱部として機能する熱交換器である。機器用熱交換器１２は、筒状の上タンク１２１、筒状の下タンク１２２、上タンク１２１および下タンク１２２を連通させる熱交換部１２３を有している。上タンク１２１、下タンク１２２、熱交換部１２３は、例えば、アルミニウム、銅等の熱伝導性の高い金属材料で構成されている。なお、上タンク１２１、下タンク１２２、熱交換部１２３は、金属材料以外の熱伝導性の高い材料で構成されていてもよい。
上タンク１２１は、機器用熱交換器１２のうち重力方向ＤＲｇの上方側に設けられている。また、下タンク１２２は、機器用熱交換器１２のうち上タンク１２１よりも重力方向ＤＲｇの下方側となる位置に設けられている。
熱交換部１２３は、重力方向ＤＲｇにおいて上タンク１２１および下タンク１２２に挟まれている。熱交換部１２３の内部には、上下方向に冷媒を流すための冷媒通路が少なくとも１つ形成されている。
熱交換部１２３の外側には、図示しない電気絶縁性を有する熱伝導シートを介して組電池ＢＰが設置されている。熱伝導シートは、熱交換部１２３と組電池ＢＰとの間の絶縁が保障するとともに、熱交換部１２３と組電池ＢＰとの間の熱抵抗を抑えるために設けられている。本実施形態の組電池ＢＰは、電池セルＢＣの端子ＣＴが設けられた面と反対側の面が、熱伝導シートを介して熱交換部１２３に設置されている。組電池ＢＰを構成する各電池セルＢＣは、重力方向ＤＲｇに交差する方向に並べられている。
機器用熱交換器１２には、上方側接続部１２５および下方側接続部１２６が設けられている。上方側接続部１２５および下方側接続部１２６それぞれは、機器用熱交換器１２に冷媒を流入させ、または、機器用熱交換器１２から冷媒を流出させるための配管接続部である。
上方側接続部１２５は、機器用熱交換器１２のうち重力方向ＤＲｇの上方側の部位に設けられている。具体的には、上方側接続部１２５は、上タンク１２１の一端側に設けられている。上方側接続部１２５には、ガス側配管１８が接続されている。
また、下方側接続部１２６は、機器用熱交換器１２のうち重力方向ＤＲｇの下方側の部位に設けられている。具体的には、下方側接続部１２６は、下タンク１２２の一端側に設けられている。下方側接続部１２６には、液側配管１６が接続されている。
続いて、凝縮器１４は、対象機器である組電池ＢＰの冷却時に、機器用熱交換器１２の内部で蒸発したガス状の冷媒を放熱させることで凝縮させる放熱部として機能する熱交換器である。
本実施形態の凝縮器１４は、その内部を流れる冷媒を、車室内を空調するための冷凍サイクル装置５０を流れる低圧冷媒と熱交換させることで冷却する冷媒−冷媒熱交換器で構成されている。
凝縮器１４は、ガス側配管１８の上方側の端部が接続されるガス入口部１４１、および液側配管１６の上方側の端部が接続される液出口部１４２を有している。本実施形態の凝縮器１４は、ガス入口部１４１が液出口部１４２よりも重力方向ＤＲｇの上方側に位置するように構成されている。凝縮器１４は、アルミニウム、銅等の熱伝導性に優れた金属または合金によって構成されている。なお、凝縮器１４は、金属以外の材料を含んで構成されていてもよいが、少なくとも空気と熱交換する部位については、熱伝導性に優れた材料によって構成することが望ましい。
本実施形態の凝縮器１４は、重力方向ＤＲｇに対して直交する方向において機器用熱交換器１２の熱交換部１２３と重なり合う位置に配置されている。但し、凝縮器１４は、その内部で冷媒の凝縮が可能なように、少なくともガス入口部１４１の位置が凝縮器１４の内部に形成される冷媒の液面位置よりも高くなるように構成されているものとする。

ここで、冷凍サイクル装置５０は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機５１、圧縮機５１から吐出された冷媒を放熱させる放熱器５２、空調側開閉弁５３、空調側膨張弁５４、空調側蒸発器５５、電池側開閉弁５６、電池側膨張弁５７、電池側蒸発器５８を備えている。
空調側蒸発器５５は、車室内に吹き出す空気を冷却するための熱交換器である。空調側膨張弁５４は、空調側蒸発器５５に流入する冷媒を減圧膨張させる減圧機器である。電池側蒸発器５８は、凝縮器１４を流れる冷媒を冷却するための熱交換器である。電池側膨張弁５７は、電池側蒸発器５８に流入する冷媒を減圧膨張させる減圧機器である。
具体的には、冷凍サイクル装置５０は、放熱器５２の冷媒流れ下流側が空調側配管５００と電池側配管５１０とに分岐している。冷凍サイクル装置５０は、空調側配管５００に対して空調側開閉弁５３、空調側膨張弁５４、および空調側蒸発器５５が配置され、電池側配管５１０に対して電池側開閉弁５６、電池側膨張弁５７、および電池側蒸発器５８が配置されている。
空調側開閉弁５３および電池側開閉弁５６は、冷凍サイクル装置５０における冷媒の流路を切り替える流路切替弁として機能する。例えば、車室内の空調と組電池ＢＰの冷却とを同時に行う場合、空調側蒸発器５５および電池側蒸発器５８の双方に冷媒が流れるように、空調側開閉弁５３および電池側開閉弁５６が開状態に制御される。また、車室内の空調だけを行う場合、空調側蒸発器５５にだけ冷媒が流れるように、空調側開閉弁５３が開状態、電池側開閉弁５６が閉状態に制御される。さらに、組電池ＢＰの冷却だけを行う場合、電池側蒸発器５８にだけ冷媒が流れるように、空調側開閉弁５３が閉状態、電池側開閉弁５６が開状態に制御される。
ガス側配管１８は、機器用熱交換器１２にて蒸発したガスの冷媒を凝縮器１４に導くガス通路部である。ガス側配管１８は、一方の端部が機器用熱交換器１２の上方側接続部１２５に接続され、他方の端部が凝縮器１４のガス入口部１４１に接続されている。なお、図１に示すガス側配管１８は、あくまでも一例であり、車両への搭載性を考慮して適宜変更可能である。
液側配管１６は、凝縮器１４にて凝縮した液状の冷媒を機器用熱交換器１２に導く液通路部である。液側配管１６は、一方の端部が機器用熱交換器１２の下方側接続部１２６に接続され、他方の端部が凝縮器１４の液出口部１４２に接続されている。なお、図１に示す液側配管１６は、あくまでも一例であり、車両への搭載性を考慮して適宜変更可能である。
ここで、液側配管１６には、その内部を流れる液状の冷媒の温度を検出するための冷媒温度センサ１６２が設けられている。冷媒温度センサ１６２は、液側配管１６のうち凝縮器１４よりも機器用熱交換器１２に近い部位に設けられている。具体的には、冷媒温度センサ１６２は、液側配管１６のうち凝縮器１４の液出口部１４２よりも機器用熱交換器１２の下方側接続部１２６に近い部位を流れる冷媒の温度を検出可能なように、凝縮器１４よりも機器用熱交換器１２に近い部位に設けられている。本実施形態の冷媒温度センサ１６２は、液側配管１６を流れる冷媒の温度を直接的に検出する構成になっている。なお、冷媒温度センサ１６２は、例えば、液側配管１６の表面温度から液側配管１６を流れる冷媒の温度を間接的に検出するように構成されていてもよい。
このように構成されるサーモサイフォン方式の機器温調装置１では、凝縮器１４側に存する冷媒の温度が組電池ＢＰの電池温度ＴＢよりも低くなると、機器用熱交換器１２にて液状の冷媒が蒸発し始める。この際、機器用熱交換器１２における液状の作動流体の蒸発潜熱によって組電池ＢＰが冷却される。
また、機器用熱交換器１２の内部で蒸発した冷媒は、ガス化してガス側配管１８を介して凝縮器１４に流入する。凝縮器１４に流入したガス状の冷媒は、凝縮器１４にて冷却されることで液化して液側配管１６を介して再び機器用熱交換器１２に流入する。
このように、機器温調装置１では、コンプレッサ等の駆動装置を必要とせずに、冷媒の自然循環によって、組電池ＢＰの継続的な冷却を実施可能な構成となっている。機器温調装置１における作動流体の理想的な循環状態では、凝縮器１４内の液面高さが機器用熱交換器１２内の液面高さよりも大きくなる状態になる。
次に、機器温調装置１の電子制御部である機器制御装置１００について説明する。機器制御装置１００は、プロセッサ、記憶部１００ａを含むマイクロコンピュータと、その周辺回路から構成されている。機器制御装置１００は、記憶部１００ａに記憶された制御プログラムに基づいて、各種演算、処理を行う。なお、機器制御装置１００の記憶部１００ａは、非遷移的実体的記憶媒体で構成されている。
機器制御装置１００の入力側には、前述した冷媒温度センサ１６２が接続されている。これにより、機器制御装置１００は、冷媒温度センサ１６２にて検出された検出値を冷媒の状態量として取得可能になっている。本実施形態では、冷媒温度センサ１６２が、作動流体である冷媒の状態量を検出する状態量検出部を構成している。
機器制御装置１００には、組電池ＢＰを制御するための電池制御装置１１０および冷凍サイクル装置５０を制御するための空調制御装置１２０に対して双方向に通信可能に接続されている。
ここで、電池制御装置１１０は、組電池ＢＰの入出力を制御したり、組電池ＢＰの電池温度ＴＢ等を監視したりするための装置である。電池制御装置１１０は、プロセッサ、記憶部を含むマイクロコンピュータと、その周辺回路から構成されている。電池制御装置１１０の入力側には、組電池ＢＰの出力電流値を検出する電流センサ１１０ａ、組電池ＢＰの内部温度である電池温度ＴＢを検出する電池温度センサ１１０ｂ等が接続されている。
また、空調制御装置１２０は、冷凍サイクル装置５０の圧縮機５１、空調側開閉弁５３、電池側開閉弁５６を制御するための装置である。空調制御装置１２０は、空調制御装置１２０の入力側には、外気温Ｔａｍを検出する外気温センサ１２０ａ等が接続されている。
機器制御装置１００は、電池制御装置１１０に対して所定の制御信号を出力することで、電池制御装置１１０に接続された各種センサの検出値を取得したりすることが可能になっている。また、機器制御装置１００は、空調制御装置１２０に対して所定の制御信号を出力することで、冷凍サイクル装置５０の各種構成機器を制御したり、冷凍サイクル装置５０に接続された各種センサの検出値を取得したりすることが可能になっている。
ここで、本実施形態の機器制御装置１００は、電池制御装置１１０から取得した各種センサの検出値等に基づいて、組電池ＢＰの発熱量Ｑを検出する構成になっている。本実施形態では、機器制御装置１００における組電池ＢＰの発熱量Ｑを検出する構成が発熱量検出部１００ｂを構成している。
また、機器制御装置１００は、冷媒温度センサ１６２や電池制御装置１１０から取得した各種センサの検出値等に基づいて、空調制御装置１２０を介して冷凍サイクル装置５０の各種構成機器を制御することで、凝縮器１４の放熱能力を調整可能になっている。本実施形態では、機器制御装置１００における凝縮器１４の放熱能力を調整する構成が放熱能力調整部１００ｃを構成している。
以下、本実施形態の機器制御装置１００が組電池ＢＰを冷却する際に実行する制御処理について、図２に示すフローチャートを参照して説明する。図２に示す制御処理は、車両のスタートスイッチがオンされると、機器制御装置１００によって所定の周期で実行される。勿論、機器温調装置１は、図２に示す制御処理が車両のスタートスイッチがオフされている際に実行される構成になっていてもよい。なお、図２に示す制御処理の各ステップは、機器制御装置１００が実行する各種機能を実現するための機能実現部を構成している。
図２に示すように、機器制御装置１００は、まず、ステップＳ１００にて、目標電池温度ＴＢ０を設定する。目標電池温度ＴＢ０は、組電池ＢＰの入出力特性が最適となると予想される温度であって、予め決められている。なお、目標電池温度ＴＢ０は、例えば、組電池ＢＰの入出力特性が外的要因等によって変化する場合、固定値ではなく、外的要因に応じて変化する可変値になっていてもよい。
続いて、機器制御装置１００は、ステップＳ１１０にて、組電池ＢＰの発熱量である電池発熱量ＱＢを検出する。具体的には、機器制御装置１００は、電池制御装置１１０から組電池ＢＰの出力電流値Ｉを取得し、当該出力電流値Ｉおよび組電池ＢＰ内部の電気抵抗値Ｒｅに基づいて電池発熱量ＱＢを算出する。なお、電池制御装置１１０が、電池発熱量ＱＢを検出する可能に構成されている場合、機器制御装置１００は、電池制御装置１１０を介して電池発熱量ＱＢを取得する構成になっていてもよい。
続いて、機器制御装置１００は、ステップＳ１２０にて、機器用熱交換器１２のうち組電池ＢＰに接触する電池接触面１３の目標温度である目標接触面温度ＴＳ０を算出し、ステップＳ１３０にて、液状の冷媒の目標温度である目標冷媒温度ＴＲ０を算出する。
ここで、図３は、本発明者らが評価した電池発熱量Ｑ、接触面温度ＴＳ、必要冷媒温度ＴＲ１〜ＴＲ４との関係を示している。図３の一点鎖線で示すように、目標接触面温度ＴＳ０は、電池発熱量Ｑが大きくなるにともなって小さくする必要がある。これは、電池発熱量Ｑが大きくなるにともなって組電池ＢＰの内部の熱抵抗Ｒｔによる温度差が大きくなるためである。このことを考慮して、本実施形態の機器制御装置１００では、目標接触面温度ＴＳ０を電池発熱量Ｑが大きくなるにともなって低い温度になるように決定する。
続いて、機器制御装置１００は、目標接触面温度ＴＳ０に基づいて、冷媒の目標冷媒温度ＴＲ０を算出する。本実施形態では、目標接触面温度ＴＳ０を電池発熱量Ｑに基づいて算出している。このため、機器制御装置１００は、機器発熱量である電池発熱量Ｑに基づいて目標冷媒温度ＴＲ０を算出していると解釈することもできる。
具体的には、本実施形態の機器制御装置１００は、図３に示す関係を制御マップとして予め記憶部１００ａに記憶しており、制御マップを参照して、目標接触面温度ＴＳ０から目標冷媒温度ＴＲ０を決定する。機器制御装置１００は、例えば、目標接触面温度ＴＳ０となる場合、図３に示す冷媒温度ＴＲ１〜ＴＲ４のうち、ＴＳ０を示すプロットに交差する冷媒温度Ｒ２を目標冷媒温度ＴＲ０に決定する。
図２に戻り、機器制御装置１００は、ステップＳ１４０にて、液状の冷媒の温度である冷媒温度ＴＲを冷媒温度センサ１６２で検出する。そして、機器制御装置１００は、ステップＳ１５０にて、冷媒温度ＴＲが目標冷媒温度ＴＲ０に近づくように冷凍サイクル装置５０を運転させる。具体的には、機器制御装置１００は、空調制御装置１２０に対して、電池側開閉弁５６を開状態にするための制御信号、冷媒温度ＴＲと目標冷媒温度ＴＲ０との温度差が小さくなる電池側膨張弁５７の絞り開度にするための制御信号等を出力する。
これにより、機器用熱交換器１２では、組電池ＢＰから吸熱することで液状の冷媒の一部が蒸発する。組電池ＢＰは、機器用熱交換器１２における冷媒の蒸発潜熱によって冷却され、その温度が低下する。そして、機器用熱交換器１２にて蒸発したガス状の冷媒は、機器用熱交換器１２の上方側接続部１２５からガス側配管１８に流出し、ガス側配管１８を介して凝縮器１４へ移動する。
凝縮器１４では、その内部を流れる冷媒が電池側蒸発器５８を流れる冷媒に放熱することで凝縮する。凝縮器１４の内部では、ガス状の冷媒が液化して冷媒の比重が増大する。これにより、凝縮器１４の内部で液化した冷媒は、その自重によって凝縮器１４の液出口部１４２に向かって下降する。
凝縮器１４で凝縮した液状の冷媒は、凝縮器１４の液出口部１４２から液側配管１６に流出し、液側配管１６を介して機器用熱交換器１２へ移動する。そして、機器用熱交換器１２では、液側配管１６を介して下方側接続部１２６から流入した液状の冷媒が組電池ＢＰから吸熱することで蒸発する。
このように、機器温調装置１は、組電池ＢＰの冷却時に、冷媒がガス状態と液状態とに相変化しながら機器用熱交換器１２と凝縮器１４との間を循環し、機器用熱交換器１２から凝縮器１４に熱が輸送されることで組電池ＢＰが冷却される。
続いて、機器制御装置１００は、ステップＳ１６０にて、冷媒温度ＴＲと目標冷媒温度ＴＲ０との温度差の絶対値が、予め設定された許容値δ１以下になっているか否かを判定する。許容値δ１は、実験やシミュレーション等によって、組電池ＢＰの冷却時に許容される値に設定される。
冷媒温度ＴＲと目標冷媒温度ＴＲ０との温度差の絶対値が許容値δ１以下である場合、組電池ＢＰの冷却が適切に実施可能と考えられるので、機器制御装置１００は、本処理を抜ける。
これに対して、冷媒温度ＴＲと目標冷媒温度ＴＲ０との温度差の絶対値が許容値δ１を上回っている場合、組電池ＢＰの冷却が適切に実施できていないと考えられる。このため、機器制御装置１００は、ステップＳ１７０にて、目標冷媒温度ＴＲ０から冷媒温度ＴＲを減算した減算値が許容値δ１を上回っているか否かを判定する。
この結果、目標冷媒温度ＴＲ０から冷媒温度ＴＲを減算した減算値が許容値δ１を上回っている場合、冷媒温度ＴＲが目標冷媒温度ＴＲ０に対して低くなっている。このため、機器制御装置１００は、冷媒温度ＴＲを目標冷媒温度ＴＲ０に近づけるべく、ステップＳ１４０に戻る。
一方、目標冷媒温度ＴＲ０から冷媒温度ＴＲを減算した減算値が許容値δ１以下になる場合、組電池ＢＰの冷却能力が不足した状態になっていると考えられる。このため、機器制御装置１００は、ステップＳ１８０にて、凝縮器１４の放熱能力を増加させた上で、ステップＳ１４０に戻る。
ここで、凝縮器１４の放熱能力を増加させるためには、電池側蒸発器５８を流れる冷媒の温度を低下させたり、電池側蒸発器５８を流れる冷媒の流量を増加させたりすればよい。このため、機器制御装置１００は、ステップＳ１８０にて、例えば、空調制御装置１２０に対して、電池側蒸発器５８を流れる冷媒の温度低下や流量増加を指示する制御信号を出力する。これにより、冷媒温度ＴＲが目標冷媒温度ＴＲ０に近づくことで、組電池ＢＰを適切に冷却することができる。
以上説明した本実施形態の機器温調装置１は、機器制御装置１００によって、液状の冷媒の温度である冷媒温度ＴＲと目標冷媒温度ＴＲ０との差が小さくなるように凝縮器１４の放熱能力を調整する構成になっている。
これによれば、冷媒の温度を直接的に制御するので、電池温度ＴＢと目標電池温度ＴＢ０との差が小さくなるように凝縮器１４の放熱能力を調整する構成に比べて、冷媒の温度変動が過度になり難くなる。このため、機器温調装置１では、流体循環回路１０を循環する冷媒の温度変動にともなう組電池ＢＰの温度のハンチングを回避して、組電池ＢＰの温度を適切に調整することが可能となる。
特に、本実施形態の機器温調装置１では、液側配管１６に対して冷媒温度センサ１６２を設け、組電池ＢＰの温度と相関性が大きい冷媒の温度を制御する構成になっているので、組電池ＢＰの温度を適切に調整し易くなる。
ここで、液側配管１６における外部との意図しない熱交換を考慮すると、液側配管１６のうち凝縮器１４よりも機器用熱交換器１２に近い部位を流れる冷媒の方が、凝縮器１４に近い部位を流れる冷媒よりも組電池ＢＰの温度への影響が大きいと考えられる。このため、本実施形態では、冷媒温度センサ１６２を、液側配管１６のうち凝縮器１４よりも機器用熱交換器１２に近い部位に設けている。
また、組電池ＢＰは、その発熱量Ｑが増加すると電池温度ＴＢが下がり難くなる。このため、本実施形態の機器温調装置１では、組電池ＢＰの発熱量Ｑに増加にともなって凝縮器１４の放熱能力が増加するように目標冷媒温度ＴＲ０を決定する構成になっている。これによれば、組電池ＢＰの発熱量が増減したとしても組電池ＢＰの温度を適切に調整することが可能となる。
さらに、本実施形態の機器温調装置１は、機器用熱交換器１２におけるガス側配管１８に接続される上方側接続部１２５が液側配管１６に接続される下方側接続部１２６よりも下方側に位置する構成になっている。これによれば、組電池ＢＰの冷却時にガス状の冷媒が液側配管１６側に流れたり、液状の冷媒がガス側配管１８に流れたりすることを抑制することができる。この結果、流体循環回路１０内における冷媒の循環が阻害され難くなるので、組電池ＢＰの温度を適切に調整することが可能となる。
（第１実施形態の変形例）
上述の第１実施形態では、冷媒温度センサ１６２を、液側配管１６のうち凝縮器１４よりも機器用熱交換器１２に近い部位に設ける例について説明したが、これに限定されない。
（第１変形例）
機器用熱交換器１２では、凝縮器１４にて凝縮した液状の冷媒が下タンク１２２に流入するため、上タンク１２１側に比べて下タンク１２２側の方がガス状の冷媒よりも液状の冷媒が存在し易い。このため、機器温調装置１は、例えば、図４に示すように、冷媒温度センサ１６２が機器用熱交換器１２のうち、ガス状の冷媒よりも液状の冷媒が存在し易い下タンク１２２に設けられる構成になっていてもよい。
また、図示しないが、冷媒温度センサ１６２は、熱交換部１２３のうち、上タンク１２１よりも下タンク１２２に近い部位に設けられていてもよい。但し、冷媒温度センサ１６２を熱交換部１２３に設けると、冷媒温度センサ１６２によって冷媒と組電池ＢＰとの熱交換が阻害されてしまうことが懸念される。このため、冷媒温度センサ１６２は、熱交換部１２３のうち冷媒と組電池ＢＰとの熱交換に影響が少ない部位に設けることが望ましい。
（第２変形例）
凝縮器１４では、その内部で凝縮した液状の冷媒が液出口部１４２から流出するため、ガス入口部１４１側に比べて液出口部１４２側の方がガス状の冷媒よりも液状の冷媒が存在し易い。このため、機器温調装置１は、例えば、図５に示すように、冷媒温度センサ１６２が凝縮器１４のうちガス状の冷媒よりも液状の冷媒が存在し易い部位１４３に設けられる構成になっていてもよい。凝縮器１４のうちガス状の冷媒よりも液状の冷媒が存在し易い部位１４３は、例えば、凝縮器１４のうちガス入口部１４１よりも液出口部１４２に近い部位である。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、図６、図７を参照して説明する。本実施形態の機器温調装置１は、流体循環回路１０を循環する冷媒の状態を外部に報知可能になっている点が第１実施形態と相違している。本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について主に説明し、第１実施形態と同等となる部分についての説明を省略することがある。
図６に示すように、本実施形態の機器温調装置１は、その出力側にユーザ等に対して情報を報知する報知装置１３０が接続されている。報知装置１３０は、例えば、情報を音声で出力するための音声出力部、情報を視覚的に表示するための情報表示部を含んで構成されている。
次に、本実施形態の機器制御装置１００が組電池ＢＰを冷却する際に実行する制御処理について、図７に示すフローチャートを参照して説明する。図７は、第１実施形態の図２に対応している。図７では、図２と同様の処理となるステップについて第１実施形態と同様の符号を付している。
図７に示すように、機器制御装置１００は、ステップＳ１４０で冷媒温度ＴＲを検出した後、ステップＳ１４２で、冷媒温度ＴＲを示す作動状態信号を報知装置１３０に対して出力する。これにより、報知装置１３０は、音声出力部や情報表示部によって冷媒温度ＴＲを外部に向けて報知する。
また、機器制御装置１００は、ステップＳ１７０の判定処理の結果、目標冷媒温度ＴＲ０から冷媒温度ＴＲからを減算した減算値が許容値δ１を上回っている場合、ステップＳ１７２にて、組電池ＢＰの冷却開始から基準時間が経過したか否かを判定する。基準時間は、組電池ＢＰの冷却開始時の冷媒温度ＴＲを目標冷媒温度ＴＲ０とするまでに要する必要時間より長い時間に設定されている。なお、必要時間は、実験やシミュレーションによって算出すればよい。
ステップＳ１７２の判定処理の結果、組電池ＢＰの冷却開始から基準時間が経過していない場合、組電池ＢＰの冷却の過渡期であると考えられる。このため、機器制御装置１００は、ステップＳ１８０に移行する。
一方、組電池ＢＰの冷却開始から基準時間が経過している場合、機器温調装置１に何らかの不具合が発生していると考えられる。このため、機器制御装置１００は、ステップＳ１９０にて、機器温調装置１の作動不良状態を示す作動不良信号を報知装置１３０に出力する。これにより、報知装置１３０は、音声出力部や情報表示部によって機器温調装置１の作動不良状態を外部に向けて報知する。
その他の構成および作動は、第１実施形態と同様である。本実施形態の機器温調装置１は、第１実施形態の共通の構成および作動から奏される作用効果を第１実施形態と同様に得ることができる。
特に、本実施形態の機器制御装置１００は、報知装置１３０を介して機器温調装置１における冷媒温度ＴＲ等を外部に報知することができるので、機器温調装置１の作動状態や、組電池ＢＰの温度状態等を把握し易くなるといった利点がある。
また、本実施形態の機器制御装置１００は、報知装置１３０を介して機器温調装置１の作動不良状態を外部に報知することができるので、機器温調装置１の点検修理等をユーザ等に促すことができるといった利点がある。
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について、図８〜図１０を参照して説明する。本実施形態の機器温調装置１は、複数の凝縮器１４Ａ、１４Ｂを備えている点が第１実施形態と相違している。本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について主に説明し、第１実施形態と同等となる部分についての説明を省略することがある。
図８に示すように、機器温調装置１は、第１凝縮器１４Ａおよび第２凝縮器１４Ｂを備えている。第１凝縮器１４Ａおよび第２凝縮器１４Ｂは、流体循環回路１０において並列となるように、ガス側配管１８および液側配管１６に接続されている。本実施形態のガス側配管１８は、第１凝縮器１４Ａおよび第２凝縮器１４の双方にガス状の冷媒を供給可能なように、第１凝縮器１４Ａおよび第２凝縮器１４側の部位が二股状に分岐している。また、本実施形態の液側配管１６は、第１凝縮器１４Ａおよび第２凝縮器１４の双方から液状の冷媒を導出可能なように、第１凝縮器１４Ａおよび第２凝縮器１４側の部位が二股状に分岐している。
図９に示すように、第１凝縮器１４Ａは、第１実施形態で説明した凝縮器１４と同様に、その内部を流れる冷媒を、車室内を空調するための冷凍サイクル装置５０を流れる低圧冷媒と熱交換させることで冷却する冷媒−冷媒熱交換器で構成されている。
これに対して、第２凝縮器１４Ｂは、送風ファンＢＦから送風された送風空気とガス状の作動流体とを熱交換させて、ガス状の作動流体を凝縮させる空冷式の熱交換器で構成されている。
送風ファンＢＦは、車室外の空気を第２凝縮器１４Ｂに向けて吹き出す装置である。送風ファンＢＦは、通電によって作動する電動ファンで構成されている。送風ファンＢＦは、空調制御装置１２０に接続されている。機器制御装置１００は、空調制御装置１２０に対して制御信号を出力することで送風ファンＢＦの送風能力を制御可能になっている。
ここで、送風ファンＢＦを運転させるのに必要な動力および電力は、冷凍サイクル装置５０を運転させるのに必要な動力および電力よりも小さい。一方、送風ファンＢＦの運転によって冷媒を放熱させるためには、外気温Ｔａｍが冷媒温度ＴＲよりも低い場合に限られる。すなわち、送風ファンＢＦの運転による冷媒の放熱能力は、冷凍サイクル装置５０による冷媒の放熱能力よりも小さい。
このことを鑑みて、機器制御装置１００は、第１凝縮器１４Ａの放熱能力および第２凝縮器１４Ｂの放熱能力を別個に調整可能に構成されている。すなわち、機器制御装置１００は、複数の凝縮器１４Ａ、１４Ｂのうち一部の凝縮器の放熱能力を他の凝縮器の放熱能力とは別個に調整可能に構成されている。そして、機器制御装置１００は、目標冷媒温度ＴＲ０に基づいて、第１凝縮器１４Ａおよび第２凝縮器１４Ｂの一方を選択し、選択した凝縮器の放熱能力を調整する構成になっている。
以下、本実施形態の機器制御装置１００が組電池ＢＰを冷却する際に実行する制御処理について、図１０に示すフローチャートを参照して説明する。図１０は、第１実施形態の図２に対応している。図１０では、図２と同様の処理となるステップについて第１実施形態と同様の符号を付している。
図１０に示すように、機器制御装置１００は、ステップＳ１４０で冷媒温度ＴＲを検出した後、ステップＳ１６０に移行して、冷媒温度ＴＲと目標冷媒温度ＴＲ０との温度差の絶対値が、予め設定された許容値δ１以下になっているか否かを判定する。
また、機器制御装置１００は、ステップＳ１７０の判定処理の結果、目標冷媒温度ＴＲ０から冷媒温度ＴＲを減算した減算値が許容値δ１以下になる場合、ステップＳ２００にて、目標冷媒温度ＴＲ０が外気温Ｔａｍよりも小さいか否かを判定する。
目標冷媒温度ＴＲ０が外気温Ｔａｍよりも低い場合、送風ファンＢＦの運転によって冷媒を放熱させることができない。このため、機器制御装置１００は、ステップＳ２１０にて、送風ファンＢＦを停止させた状態で、冷媒温度ＴＲが目標冷媒温度ＴＲ０に近づくように冷凍サイクル装置５０を運転させる。具体的には、機器制御装置１００は、空調制御装置１２０に対して、電池側開閉弁５６を開状態にするための制御信号、冷媒温度ＴＲと目標冷媒温度ＴＲ０との温度差が小さくなる電池側膨張弁５７の絞り開度にするための制御信号等を出力する。
そして、機器制御装置は、ステップＳ２２０にて、第１凝縮器１４Ａの放熱能力を増加させた上で、ステップＳ１４０に戻る。これにより、機器温調装置１では、冷媒がガス状態と液状態とに相変化しながら機器用熱交換器１２と第１凝縮器１４Ａとの間を循環し、機器用熱交換器１２から第１凝縮器１４Ａに熱が輸送されることで組電池ＢＰが冷却される。この際、送風ファンＢＦが停止しているので、冷凍サイクル装置５０および送風ファンＢＦを運転させる場合に比べて、省動力および省電力で組電池ＢＰを冷却することができる。
一方、目標冷媒温度ＴＲ０が外気温Ｔａｍ以上となる場合、送風ファンＢＦの運転によって冷媒を放熱させることができる。このため、機器制御装置１００は、ステップＳ２３０にて、冷凍サイクル装置５０を停止させた状態で、冷媒温度ＴＲが目標冷媒温度ＴＲ０に近づくように送風ファンＢＦを運転させる。具体的には、機器制御装置１００は、空調制御装置１２０に対して、送風ファンＢＦの運転を指示する制御信号等を出力する。
そして、機器制御装置１００は、ステップＳ２２０にて、第２凝縮器１４Ｂの放熱能力を増加させた上で、ステップＳ１４０に戻る。これにより、機器温調装置１では、冷媒がガス状態と液状態とに相変化しながら機器用熱交換器１２と第２凝縮器１４Ｂとの間を循環し、機器用熱交換器１２から第２凝縮器１４Ｂに熱が輸送されることで組電池ＢＰが冷却される。この際、冷凍サイクル装置５０が停止しているので、冷凍サイクル装置５０および送風ファンＢＦを運転させる場合に比べて、省動力および省電力で組電池ＢＰを冷却することができる。
その他の構成および作動は、第１実施形態と同様である。本実施形態の機器温調装置１は、第１実施形態の共通の構成および作動から奏される作用効果を第１実施形態と同様に得ることができる。
特に、本実施形態の機器制御装置１００は、流体循環回路１０に設けられた第１凝縮器１４Ａおよび第２凝縮器１４Ｂの放熱能力を個別に調整可能な構成になっている。これによると、組電池ＢＰの冷却時における機器温調装置１全体としての作動流体の放熱能力の調整幅を拡大することができる。これによると、組電池ＢＰの温度が大きく変動したとしても、その温度変動に対応して組電池ＢＰの温度を適切に調整することが可能となる。
本実施形態の機器制御装置１００は、目標冷媒温度ＴＲ０と外気温Ｔａｍとの関係に基づいて、第１凝縮器１４Ａおよび第２凝縮器１４Ｂの１つを選択し、選択した凝縮器の放熱能力を調整する構成になっている。これによると、組電池ＢＰの温度が大きく変動したとしても、その温度変動に対応して組電池ＢＰの温度を適切に調整可能な機器温調装置１を具体的に実現することができる。
（第３実施形態の変形例）
上述の第３実施形態では、目標冷媒温度ＴＲ０が外気温Ｔａｍ以上となる場合に、冷凍サイクル装置５０を停止させた状態で送風ファンＢＦの運転させる例について説明したが、これに限定されない。機器温調装置１は、例えば、目標冷媒温度ＴＲ０が外気温Ｔａｍ以上となる場合に、冷凍サイクル装置５０および送風ファンＢＦの双方を運転させる構成になっていてもよい。このことは、以下の第４実施形態においても同様である。
また、上述の第３実施形態では、第１凝縮器１４Ａおよび第２凝縮器１４Ｂとして、冷媒および空気といった異なる流体によって流体循環回路１０内の冷媒を放熱させる例について説明したが、これに限定されない。第１凝縮器１４Ａおよび第２凝縮器１４Ｂは、同一種の流体によって流体循環回路１０内の冷媒を放熱させる構成になっていてもよい。例えば、第１凝縮器１４Ａおよび第２凝縮器１４Ｂが別個の冷凍サイクル装置５０の低圧冷媒によって流体循環回路１０内の冷媒を放熱させる構成になっていてもよい。この場合、第１凝縮器１４Ａおよび第２凝縮器１４Ｂを異なる放熱能力にするためには、各冷凍サイクル装置５０の圧縮機の能力や熱交換器のサイズや能力を異なるものとすればよい。このことは、以下の第４実施形態においても同様である。
（第４実施形態）
次に、第４実施形態について、図１１を参照して説明する。本実施形態では、機器制御装置１００は、冷媒温度ＴＲと目標冷媒温度ＴＲ０に基づいて第１凝縮器１４Ａおよび第２凝縮器１４Ｂの放熱能力の調整順序を変更する構成になっている点が第３実施形態と相違している。本実施形態では、第３実施形態と異なる部分について主に説明し、第３実施形態と同等となる部分についての説明を省略することがある。
以下、本実施形態の機器制御装置１００が組電池ＢＰを冷却する際に実行する制御処理について、図１１に示すフローチャートを参照して説明する。図１１は、第３実施形態の図１０に対応している。図１１では、図１０と同様の処理となるステップについて第１実施形態と同様の符号を付している。
図１１に示すように、ステップＳ２００の判定処理の結果、目標冷媒温度ＴＲ０が外気温Ｔａｍ以上となる場合、機器制御装置１００は、ステップＳ２２２に移行する。機器制御装置１００は、ステップＳ２２２にて、冷媒温度ＴＲと目標冷媒温度ＴＲ０との温度差の絶対値が、予め設定された基準値δ２以下になっているか否かを判定する。この基準値δ２は、冷媒温度ＴＲと目標冷媒温度ＴＲ０とが大きく乖離しているか否かを判定するための判定閾値であって、許容値δ１よりも大きい値に設定される。
この結果、冷媒温度ＴＲと目標冷媒温度ＴＲ０との温度差の絶対値が基準値δ２より大きくなる場合、機器制御装置１００は、冷媒温度ＴＲを目標冷媒温度ＴＲ０に早期に近づけるべく、送風ファンＢＦを停止した状態で冷凍サイクル装置５０を運転させる。すなわち、冷媒温度ＴＲと目標冷媒温度ＴＲ０との温度差の絶対値が基準値δ２より大きくなる場合、機器制御装置１００は、ステップＳ２１０に移行する。
一方、冷媒温度ＴＲと目標冷媒温度ＴＲ０との温度差の絶対値が基準値δ２以下になる場合、機器制御装置１００は、ステップＳ２３０に移行して、送風ファンＢＦを運転させる。
その他の構成および作動は、第３実施形態と同様である。本実施形態の機器温調装置１は、第３実施形態の共通の構成および作動から奏される作用効果を第３実施形態と同様に得ることができる。
特に、本実施形態の機器制御装置１００は、冷媒温度ＴＲと目標冷媒温度ＴＲ０との関係に基づいて、第１凝縮器１４Ａおよび第２凝縮器１４Ｂそれぞれの放熱能力の調整順序を変更する構成になっている。具体的には、機器制御装置１００は、複数の凝縮器１４Ａ、１４Ｂの放熱能力に差がある場合、冷媒温度ＴＲと目標冷媒温度ＴＲ０との差が大きい場合に放熱能力の高い第１凝縮器１４Ａによって冷媒を放熱させる構成になっている。これによれば、冷媒温度ＴＲと目標冷媒温度ＴＲ０との差を速やかに縮小させることができる。
（第５実施形態）
次に、第５実施形態について、図１２を参照して説明する。本実施形態では、液状の冷媒の温度ではなく、ガス状の冷媒の温度を冷媒の状態量として検出する構成になっている点が第１実施形態と相違している。本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について主に説明し、第１実施形態と同等となる部分についての説明を省略することがある。
機器用熱交換器１２の熱交換部１２３では、冷媒が液状態からガス状態に相変化するが、この状態では、ガス状の冷媒の温度が液状の冷媒の温度と略同等になる。このため、機器用熱交換器１２付近における液状の冷媒とガス状の冷媒との温度差が殆どない状態になる。
そこで、本実施形態の機器温調装置１は、図１２に示すように、液状の冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ１６２が廃止され、ガス側配管１８に対して内部を流れるガス状の冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ１８２が設けられている。冷媒温度センサ１８２は、ガス側配管１８のうち凝縮器１４よりも機器用熱交換器１２に近い部位に設けられている。具体的には、冷媒温度センサ１８２は、ガス側配管１８のうち凝縮器１４のガス入口部１４１よりも機器用熱交換器１２の上方側接続部１２５に近い部位を流れる冷媒の温度を検出可能なように、凝縮器１４よりも機器用熱交換器１２に近い部位に設けられている。本実施形態の冷媒温度センサ１８２は、ガス側配管１８を流れる冷媒の温度を直接的に検出する構成になっている。なお、冷媒温度センサ１８２は、例えば、ガス側配管１８の表面温度からガス側配管１８を流れる冷媒の温度を間接的に検出するように構成されていてもよい。
機器制御装置１００の入力側には、上述の冷媒温度センサ１８２が接続されている。本実施形態では、冷媒温度センサ１８２が、作動流体である冷媒の状態量を検出する状態量検出部を構成している。これにより、本実施形態の機器制御装置１００は、例えば、図２のステップＳ１４０にて、冷媒温度センサ１８２によって冷媒温度ＴＲを検出することになる。
ここで、流体循環回路１０を流れるガス状の冷媒は、組電池ＢＰの発熱によって加温されると、液状の冷媒よりも温度が高くなってしまうことがある。このため、冷媒温度センサ１８２を用いる場合、センサ出力を組電池ＢＰの発熱量に応じて補正する構成とすることが望ましい。具体的には、組電池ＢＰの発熱量が増大するにともなって、冷媒温度センサ１８２のセンサ出力に加える補正量を大きくすればよい。
その他の構成および作動は、第１実施形態と同様である。本実施形態の機器温調装置１は、冷媒温度センサ１８２にて冷媒温度ＴＲを検出する構成になっているが、第１実施形態の構成および作動から奏される作用効果を第１実施形態と同様に得ることができる。
（第５実施形態の変形例）
上述の第５実施形態では、冷媒温度センサ１８２を、ガス側配管１８のうち凝縮器１４よりも機器用熱交換器１２に近い部位に設ける例について説明したが、これに限定されない。
（第１変形例）
機器用熱交換器１２では、熱交換部１２３で蒸発したガス状の冷媒が上タンク１２１に流入するため、下タンク１２２側に比べて上タンク１２１側の方が液状の冷媒よりもガス状の冷媒が存在し易い。このため、機器温調装置１は、例えば、図１３に示すように、冷媒温度センサ１８２が機器用熱交換器１２のうち、液状の冷媒よりもガス状の冷媒が存在し易い上タンク１２１に設けられる構成になっていてもよい。
また、図示しないが、冷媒温度センサ１８２は、熱交換部１２３のうち、下タンク１２２よりも上タンク１２１に近い部位に設けられていてもよい。但し、冷媒温度センサ１８２を熱交換部１２３に設けると、冷媒温度センサ１８２によって冷媒と組電池ＢＰとの熱交換が阻害されてしまうことが懸念される。このため、冷媒温度センサ１８２は、熱交換部１２３のうち冷媒と組電池ＢＰとの熱交換に影響が少ない部位に設けることが望ましい。
（第２変形例）
凝縮器１４では、ガス入口部１４１からガス状の冷媒が流入するため、液出口部１４２側に比べてガス入口部１４１側の方が液状の冷媒よりもガス状の冷媒が存在し易い。このため、機器温調装置１は、例えば、図１４に示すように、冷媒温度センサ１８２が凝縮器１４のうち液状の冷媒よりもガス状の冷媒が存在し易い部位１４４に設けられる構成になっていてもよい。凝縮器１４のうち液状の冷媒よりもガス状の冷媒が存在し易い部位１４４は、例えば、凝縮器１４のうち液出口部１４２よりもガス入口部１４１に近い部位である。
（第６実施形態）
次に、第６実施形態について、図１５、図１６を参照して説明する。本実施形態では、液状の冷媒の温度ではなく、液状の冷媒の圧力を冷媒の状態量として検出する構成になっている点が第１実施形態と相違している。本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について主に説明し、第１実施形態と同等となる部分についての説明を省略することがある。
機器温調装置１では、流体循環回路１０を循環する冷媒の温度と圧力との間に相関関係がある。すなわち、流体循環回路１０を循環する冷媒の温度および圧力は、冷媒の温度が上昇すると冷媒の圧力も高くなり、冷媒の温度が低下すると、冷媒の圧力も低くなる関係がある。
そこで、本実施形態の機器温調装置１は、図１５に示すように、液側配管１６に対して冷媒温度センサ１６２の代わりに、内部を流れるガス状の冷媒の圧力を検出する冷媒圧力センサ１６４が設けられている。冷媒圧力センサ１６４は、液側配管１６のうち凝縮器１４よりも機器用熱交換器１２に近い部位に設けられている。具体的には、冷媒圧力センサ１６４は、ガス側配管１８のうち凝縮器１４のガス入口部１４１よりも機器用熱交換器１２の上方側接続部１２５に近い部位を流れる冷媒の圧力を検出可能なように、凝縮器１４よりも機器用熱交換器１２に近い部位に設けられている。本実施形態の冷媒圧力センサ１８４は、液側配管１６を流れる冷媒の圧力を直接的に検出する構成になっている。
機器制御装置１００の入力側には、上述の冷媒圧力センサ１６４が接続されている。本実施形態では、冷媒圧力センサ１６４が、作動流体である冷媒の状態量を検出する状態量検出部を構成している。
以下、本実施形態の機器制御装置１００が組電池ＢＰを冷却する際に実行する制御処理について、図１６に示すフローチャートを参照して説明する。図１６は、第１実施形態の図２に対応している。図１６では、図２と同様の処理となるステップについて第１実施形態と同様の符号を付している。
図１６に示すように、機器制御装置１００は、ステップＳ１２０で目標接触面温度ＴＳ０を算出した後、ステップＳ１３０Ａで目標冷媒圧力ＰＲ０を算出する。例えば、機器制御装置１００は、目標接触面温度ＴＳ０に基づいて冷媒の目標冷媒温度ＴＲ０を算出し、算出した目標冷媒温度ＴＲ０に対応する冷媒圧力を目標冷媒圧力ＰＲ０として算出する。目標冷媒温度ＴＲ０から目標冷媒圧力ＰＲ０を算出する場合、冷媒温度ＴＲと冷媒圧力ＰＲとの対応関係を規定した制御マップを参照すればよい。なお、目標接触面温度ＴＳ０を電池発熱量Ｑに基づいて算出しているため、機器制御装置１００は、機器発熱量である電池発熱量Ｑに基づいて目標冷媒圧力ＰＲ０を算出していると解釈することもできる。
続いて、機器制御装置１００は、ステップＳ１４０Ａにて、液状の冷媒の圧力である冷媒圧力ＰＲを冷媒圧力センサ１６４で検出する。そして、機器制御装置１００は、ステップＳ１５０にて、冷媒圧力ＰＲが目標冷媒圧力ＰＲ０に近づくように冷凍サイクル装置５０を運転させる。
また、機器制御装置１００は、ステップＳ１５０で冷凍サイクル装置５０を運転させた後、ステップＳ１６０Ａにて、冷媒圧力ＰＲと目標冷媒圧力ＰＲ０との圧力差の絶対値が、予め設定された許容値δ３以下になっているか否かを判定する。許容値δ３は、実験やシミュレーション等によって、組電池ＢＰの冷却時に許容される値に設定される。
冷媒圧力ＰＲと目標冷媒圧力ＰＲ０との圧力差の絶対値が許容値δ３以下である場合、組電池ＢＰの冷却が適切に実施可能と考えられるので、機器制御装置１００は、本処理を抜ける。
これに対して、冷媒圧力ＰＲと目標冷媒圧力ＰＲ０との圧力差の絶対値が許容値δ３を上回っている場合、組電池ＢＰの冷却が適切に実施できていないと考えられる。このため、機器制御装置１００は、ステップＳ１７０Ａにて、目標冷媒圧力ＰＲ０から冷媒圧力ＰＲを減算した減算値が許容値δ３を上回っているか否かを判定する。
この結果、目標冷媒圧力ＰＲ０から冷媒圧力ＰＲを減算した減算値が許容値δ３を上回っている場合、冷媒圧力ＰＲが目標冷媒圧力ＰＲ０に対して低くなっている。このため、機器制御装置１００は、冷媒圧力ＰＲを目標冷媒圧力ＰＲ０に近づけるべく、ステップＳ１４０に戻る。
一方、目標冷媒圧力ＰＲ０から冷媒圧力ＰＲを減算した減算値が許容値δ３以下になる場合、組電池ＢＰの冷却能力が不足した状態になっていると考えられる。このため、機器制御装置１００は、ステップＳ１８０にて、凝縮器１４の放熱能力を増加させた上で、ステップＳ１４０に戻る。
その他の構成および作動は、第１実施形態と同様である。本実施形態の機器温調装置１は、組電池ＢＰの温度と相関性が大きい冷媒の圧力を制御する構成になっているので、第１実施形態の構成および作動から奏される作用効果を第１実施形態と同様に得ることができる。
（第６実施形態の変形例）
上述の第６実施形態では、液側配管１６を流れる冷媒の圧力を検出する例について説明したが、これに限定されない。機器温調装置１は、例えば、図１７に示すように、ガス側配管１８に対して冷媒の圧力を検出する冷媒圧力センサ１８４を設け、ガス側配管１８を流れる冷媒の圧力を検出する構成になっていてもよい。また、冷媒圧力センサ１６４、１８４は、第１実施形態の各変形例や第５実施形態の各変形例のように、機器用熱交換器１２内部や凝縮器１４内部に設けられていてもよい。
（第７実施形態）
次に、第７実施形態について、図１８を参照して説明する。本実施形態の機器温調装置１は、複数の組電池ＢＰを冷却するために、複数の機器用熱交換器１２を備えている点が第１実施形態と相違している。本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について主に説明し、第１実施形態と同等となる部分についての説明を省略することがある。
機器温調装置１は、４つの機器用熱交換器１２を備えている。４つの機器用熱交換器１２は、流体循環回路１０において並列となるように、ガス側配管１８および液側配管１６に接続されている。
本実施形態のガス側配管１８は、４つの上流側ガス通路１８５ａ〜１８５ｄ、単一の下流側ガス通路１８６、および４つの上流側ガス通路１８５ａ〜１８５ｄを下流側ガス通路１８６に合流させるための合流部１８７を有している。４つの上流側ガス通路１８５ａ〜１８５ｄは、機器用熱交換器１２の上方側接続部１２５に接続されている。また、下流側ガス通路１８６は、凝縮器１４のガス入口部１４１に接続されている。
また、本実施形態の液側配管１６は、単一の上流側液通路１６５、４つの下流側液通路１６６ａ〜１６６ｄ、および単一の上流側液通路１６５を４つの下流側液通路１６６ａ〜１６６ｄに分岐させるための分岐部１６７を有している。単一の上流側液通路１６５は、凝縮器１４の液出口部１４２に接続されている。また、４つの下流側液通路１６６ａ〜１６６ｄは、機器用熱交換器１２の下方側接続部１２６に接続されている。そして、液側配管１６には、上流側液通路１６５のうち、凝縮器１４の液出口部１４２よりも分岐部１６７に近い部位に冷媒温度センサ１６２が設けられている。
その他の構成は、第１実施形態と同様である。本実施形態の機器温調装置１は、組電池ＢＰの温度と相関性が大きい冷媒の温度を検出する構成になっているので、第１実施形態の構成および作動から奏される作用効果を第１実施形態と同様に得ることができる。
（第７実施形態の変形例）
上述の第７実施形態では、冷媒温度センサ１６２が液側配管１６における上流側液通路１６５に設けられる例について説明したが、これに限定されない。
（第１変形例）
冷媒温度センサ１６２は、例えば、図１９に示すように、４つの下流側液通路１６６ａ〜１６６ｄそれぞれに設けられていてもよい。この場合、４つの下流側液通路１６６ａ〜１６６ｄのうち分岐部１６７よりも機器用熱交換器１２の下方側接続部１２６に近い部位に冷媒温度センサ１６２を設けることが望ましい。
このような構成では、各冷媒温度センサ１６２のセンサ出力にばらつきが生ずることも考えるが、そのような場合には、各冷媒温度センサ１６２のセンサ出力の平均値や最大値を冷媒温度ＴＲとすればよい。また、冷媒温度センサ１６２は、４つの下流側液通路１６６ａ〜１６６ｄそれぞれに設ける必要性が低い場合、４つの下流側液通路１６６ａ〜１６６ｄの一部に設けられていてもよい。
（第２変形例）
機器温調装置１は、図２０に示すように、下流側ガス通路１８６のうち凝縮器１４のガス入口部１４１よりも合流部１８７に近い部位に冷媒温度センサ１８２を設け、ガス側配管１８を流れる冷媒の温度を検出する構成になっていてもよい。
（第３変形例）
また、機器温調装置１は、図２１に示すように、４つの上流側ガス通路１８５ａ〜１８５ｄそれぞれに冷媒温度センサ１８２を設け、ガス側配管１８を流れる冷媒の温度を検出する構成になっていてもよい。この場合、４つの上流側ガス通路１８５ａ〜１８５ｄのうち合流部１８７よりも機器用熱交換器１２の上方側接続部１２５に近い部位に冷媒温度センサ１８２を設けることが望ましい。
このような構成では、各冷媒温度センサ１８２のセンサ出力にばらつきが生ずることも考えるが、そのような場合には、各冷媒温度センサ１８２のセンサ出力の平均値や最大値を冷媒温度ＴＲとすればよい。また、冷媒温度センサ１８２は、４つの上流側ガス通路１８５ａ〜１８５ｄそれぞれに設ける必要性が低い場合、４つの上流側ガス通路１８５ａ〜１８５ｄの一部に設けられていてもよい。
（第８実施形態）
次に、第８実施形態について、図２２、図２３を参照して説明する。本実施形態では、接触面温度ＴＳと目標接触面温度ＴＳ０との関係を考慮して、目標冷媒温度ＴＲ０を補正している点が第１実施形態と相違している。本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について主に説明し、第１実施形態と同等となる部分についての説明を省略することがある。
図２２に示すように、本実施形態の機器温調装置１は、機器用熱交換器１２に対して接触面温度ＴＳを検出する接触面温度センサ１２７が設けられている。そして、機器制御装置１００の入力側には、上述の接触面温度センサ１２７が接続されている。
以下、本実施形態の機器制御装置１００が組電池ＢＰを冷却する際に実行する制御処理について、図２３に示すフローチャートを参照して説明する。図２３は、第１実施形態の図２に対応している。図２３では、図２と同様の処理となるステップについて第１実施形態と同様の符号を付している。
図２３に示すように、ステップＳ１６０の判定処理の結果、冷媒温度ＴＲと目標冷媒温度ＴＲ０との温度差の絶対値が許容値δ１以下である場合、機器制御装置１００は、ステップＳ２５０に移行する。
機器制御装置１００は、ステップＳ２５０にて、目標接触面温度ＴＳ０と現状の接触面温度ＴＳとの差の絶対値が所定の許容温度差δ０以下になっているか否かを判定する。許容温度差δ０は、実験やシミュレーション等によって、組電池ＢＰの冷却時に許容される値に設定される。
目標接触面温度ＴＳ０と現状の接触面温度ＴＳとの差の絶対値が許容温度差δ０以下になっている場合、組電池ＢＰの冷却が適切に実施されていると考えられるので、機器制御装置１００は、本処理を抜ける。
これに対して、目標接触面温度ＴＳ０と現状の接触面温度ＴＳとの差の絶対値が許容温度差δ０を上回っている場合、組電池ＢＰの冷却が何らかの理由で遅れていると考えられる。このため、機器制御装置１００は、ステップＳ２６０にて、目標接触面温度ＴＳ０から現状の接触面温度ＴＳを減算した減算値ｄＴを算出する。そして、機器制御装置１００は、ステップＳ２７０にて目標冷媒温度ＴＲ０を上述の減算値ｄＴで補正する。具体的には、機器制御装置１００は、ステップＳ２７０にて、ステップＳ１３０で算出した目標冷媒温度ＴＲ０に減算値ｄＴを加えたものを目標冷媒温度ＴＲ０に設定する。その後、機器制御装置１００は、ステップＳ１８０に移行し、冷媒温度ＴＲがステップＳ２７０で設定した目標冷媒温度ＴＲ０に近づくように、凝縮器１４の放熱能力を増加させる。
その他の構成および作動は、第１実施形態と同様である。本実施形態の機器温調装置１は、第１実施形態の共通の構成および作動から奏される作用効果を第１実施形態と同様に得ることができる。
特に、本実施形態の機器制御装置１００は、冷媒温度ＴＲが目標冷媒温度ＴＲ０に収束していたとしても、接触面温度ＴＳが目標接触面温度ＴＳ０に収束してない場合、凝縮器１４の放熱能力が増加するように、冷凍サイクル装置５０を制御する構成になっている。これによると、接触面温度ＴＳを目標接触面温度ＴＳ０に早期に近づけることが可能となるので、組電池ＢＰの温度を適切に調整可能となる。
ここで、本実施形態では、目標冷媒温度ＴＲ０を補正する補正値として、目標接触面温度ＴＳ０から現状の接触面温度ＴＳを減算した減算値ｄＴを用いる例について説明したが、これに限定されない。目標冷媒温度ＴＲ０の補正値は、例えば、目標電池温度ＴＢ０と電池温度ＴＢとの差、機器用熱交換器１２の表面温度と電池温度ＴＢとの差等を用いられていてもよい。
（第９実施形態）
次に、第９実施形態について、図２４〜図２６を参照して説明する。本実施形態の機器温調装置１は、組電池ＢＰの冷却に加えて組電池ＢＰの暖機が可能になっている点が第８実施形態と相違している。本実施形態では、第８実施形態と異なる部分について主に説明し、第８実施形態と同等となる部分についての説明を省略することがある。
本実施形態の機器用熱交換器１２は、組電池ＢＰの暖機時に冷媒が凝縮するように、冷媒と組電池ＢＰとが熱交換可能に構成されている。図２４に示すように、本実施形態の機器用熱交換器１２の上タンク１２１には、ガス側配管１８が接続される第１上方側接続部１２５Ａに加えて、第２上方側接続部１２５Ｂが設けられている。第２上方側接続部１２５Ｂは、第１上方側接続部１２５Ａと同様に、機器用熱交換器１２のうち重力方向ＤＲｇの上方側の部位に設けられている。
また、本実施形態の機器用熱交換器１２の下タンク１２２には、液側配管１６が接続される第１下方側接続部１２６Ａに加えて、第２下方側接続部１２６Ｂが設けられている。第２下方側接続部１２６Ｂは、第１下方側接続部１２６Ａと同様に、機器用熱交換器１２のうち重力方向ＤＲｇの下方側の部位に設けられている。
さらに、本実施形態の機器用熱交換器１２には、第２上方側接続部１２５Ｂと第２下方側接続部１２６Ｂとを連通させる連通路部２２が設けられている。連通路部２２は、その経路上に凝縮器１４を含むことなく、第２上方側接続部１２５Ｂと第２下方側接続部１２６Ｂと連通させる配管で構成されている。
連通路部２２には、連通路部２２を流れる液状の冷媒を加熱する加熱機器２０が配置されている。加熱機器２０は、通電により発熱する電気ヒータで構成されている。本実施形態の加熱機器２０は、通電量に応じて発熱量が変化する可変タイプの電気ヒータで構成されている。加熱機器２０への通電量は、機器制御装置１００からの制御信号に応じて制御される。
また、連通路部２２には、その内部を流れるガス状の冷媒の温度を検出する連通側温度センサ２２２が設けられている。連通側温度センサ２２２は、加熱機器２０の温度の影響を受け難くなるように、連通路部２２のうち加熱機器２０よりも機器用熱交換器１２の第２上方側接続部１２５Ｂに近い部位に設けられている。本実施形態では、連通側温度センサ２２２が、作動流体である冷媒の状態量を検出する状態量検出部を構成している。
以下、本実施形態の機器制御装置１００が組電池ＢＰを暖機する際に実行する制御処理について、図２５に示すフローチャートを参照して説明する。図２５に示す制御処理は、外気温Ｔａｍが所定温度（例えば、ゼロ度）以下になった際に機器制御装置１００によって所定の周期で実行される。なお、図２５に示す制御処理の各ステップは、機器制御装置１００が実行する各種機能を実現するための機能実現部を構成している。
図２５に示すように、機器制御装置１００は、まず、ステップＳ５００にて、目標電池温度ＴＢ０を設定する。目標電池温度ＴＢ０は、組電池ＢＰの入出力特性が最適となると予想される温度であって、予め決められている。なお、目標電池温度ＴＢ０は、例えば、組電池ＢＰの入出力特性が外的要因等によって変化する場合、固定値ではなく、外的要因に応じて変化する可変値になっていてもよい。
続いて、機器制御装置１００は、ステップＳ５１０にて、機器用熱交換器１２のうち組電池ＢＰに接触する電池接触面１３の目標温度である目標接触面温度ＴＳ０を算出し、ステップＳ５２０にて、液状の冷媒の目標温度である目標冷媒温度ＴＲ０を設定する。
組電池ＢＰの電池温度ＴＢを目標電池温度ＴＢ０にするためには、組電池ＢＰ内部の熱抵抗ＲＴを考慮すると、接触面温度ＴＳを目標電池温度ＴＢ０よりも高い温度にする必要がある。このため、機器制御装置１００は、図２６に示すように、目標電池温度ＴＢ０よりも高い温度となるように目標接触面温度ＴＳ０を算出する。
続いて、機器制御装置１００は、目標接触面温度ＴＳ０に基づいて、冷媒の目標冷媒温度ＴＲ０を設定する。本実施形態では、ステップＳ５１０で算出した目標接触面温度ＴＳ０を目標冷媒温度ＴＲ０に設定している。
続いて、機器制御装置１００は、ステップＳ５３０にて、冷凍サイクル装置５０を停止した状態で、加熱機器２０を運転させる。具体的には、機器制御装置１００は、冷媒温度Ｒが目標冷媒温度ＴＲ０に近づくように加熱機器２０への通電量を制御する。
これにより、連通路部２２の冷媒が気化する。そして、蒸気となった冷媒が連通路部２２を上方に向かって流れ、第２上方側接続部１２５Ｂから機器用熱交換器１２の上タンク１２１に流入する。上タンク１２１に流入したガス状の冷媒は、低温の組電池ＢＰに接する熱交換部１２３を流れ、組電池ＢＰとの熱交換により凝縮する。この過程で、組電池ＢＰは、冷媒の凝縮潜熱により暖機（すなわち、加温）される。その後、機器用熱交換器１２の熱交換部１２３で凝縮した冷媒は、機器用熱交換器１２の下タンク１２２に向かって流れ、第２下方側接続部１２６Ｂから連通路部２２に戻る。このように、本実施形態の機器温調装置１は、組電池ＢＰの暖機時に、加熱機器２０の熱が冷媒を介して機器用熱交換器１２に輸送されることで組電池ＢＰが加温される。
続いて、機器制御装置１００は、ステップＳ５４０にて、連通路部２２から機器用熱交換器１２に供給されるガス状の冷媒の温度である冷媒温度ＴＲを連通側温度センサ２２２で検出する。
続いて、機器制御装置１００は、ステップＳ５５０にて、冷媒温度ＴＲと目標冷媒温度ＴＲ０との温度差の絶対値が、予め設定された許容値α１以下になっているか否かを判定する。許容値α１は、実験やシミュレーション等によって、組電池ＢＰの暖機時に許容される値に設定される。
冷媒温度ＴＲと目標冷媒温度ＴＲ０との温度差の絶対値が許容値α１よりも大きい場合、組電池ＢＰの暖機が充分に実施できていないと考えられる。このため、機器制御装置１００は、ステップＳ５４０に戻り、加熱機器２０の運転を継続する。
一方、冷媒温度ＴＲと目標冷媒温度ＴＲ０との温度差の絶対値が許容値α１以下である場合、機器制御装置１００は、ステップＳ５６０にて、接触面温度ＴＳを接触面温度センサ１２７によって検出する。そして、機器制御装置１００は、ステップＳ５７０にて、接触面温度ＴＳと目標接触面温度ＴＳ０との差が予め定めた基準値α２以下であるか否かを判定する。
この結果、接触面温度ＴＳと目標接触面温度ＴＳ０との差が基準値α２以下である場合、組電池ＢＰの暖機が適切に実施されていると考えられるので、機器制御装置１００は、本処理を抜ける。
これに対して、接触面温度ＴＳと目標接触面温度ＴＳ０との差が基準値α２よりも大きい場合、組電池ＢＰの暖機が適切に実施できていないと考えられる。このため、機器制御装置１００は、ステップＳ５００に戻り、目標接触面温度ＴＳ０の算出や目標冷媒温度ＴＲ０の設定をやり直す。
以上説明した本実施形態の機器温調装置１は、機器制御装置１００によって、機器用熱交換器１２に供給するガス状の冷媒の温度である冷媒温度ＴＲと目標冷媒温度ＴＲ０との差が小さくなるように加熱機器２０の能力を調整する構成になっている。
このように、冷媒温度ＴＲと目標冷媒温度ＴＲ０との差が小さくなるように加熱機器２０の能力を調整する構成とすれば、冷媒の温度変動が過度になり難くなる。このため、冷媒の温度変動にともなう組電池ＢＰの温度のハンチングを回避して、組電池ＢＰの温度を適切に調整することが可能となる。
ここで、本実施形態の機器温調装置１は、組電池ＢＰの冷却に加えて組電池ＢＰの暖機が可能になっている例について説明したが、これに限定されない。機器温調装置１は、組電池ＢＰの暖機だけが可能に構成されていてもよい。
また、本実施形態では、冷媒温度ＴＲと目標冷媒温度ＴＲ０との差が小さくなるように加熱機器２０の能力を調整する例について説明したが、これに限定されない。機器温調装置１は、作動流体である冷媒の温度以外の状態量が目標状態量に近づくように加熱機器２０の能力を調整する構成になっていてもよい。例えば、機器温調装置１は、冷媒圧力ＰＲと目標冷媒圧力ＰＲ０との差が小さくなるように加熱機器２０の能力を調整する構成になっていてもよい。
（他の実施形態）
以上、本開示の代表的な実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されることなく、例えば、以下のように種々変形可能である。
上述の各実施形態では、冷凍サイクル装置５０を流れる低圧冷媒や送風ファンＢＦから供給される外気によって凝縮器１４を放熱させる構成を例示したが、これに限定されない。機器温調装置１は、例えば、他の機器を冷却するための冷却回路を流れる冷却水、通電により冷熱を発生させるペルチェ素子等によって凝縮器１４を放熱させる構成になっていてもよい。
上述の各実施形態では、組電池ＢＰの発熱量である電池発熱量ＱＢを組電池ＢＰの出力電流値Ｉ、組電池ＢＰ内部の電気抵抗値Ｒｅに基づいて算出する例について説明したが、これに限定されない。機器温調装置１は、電池発熱量ＱＢについて、例えば、組電池ＢＰの電力量、電流値、電池温度、環境温度、熱量、熱容量等の少なくとも１つの状態から推定する構成になっていてもよい。
上述の各実施形態では、組電池ＢＰの電池温度ＴＢを電池温度センサ１１０ｂにて検出する例について説明したが、これに限定されない。
機器温調装置１は、電池温度ＴＢについて、例えば、組電池ＢＰの電流値、電気抵抗、熱容量、発熱量等の少なくとも１つから推定する構成になっていてもよい。また、機器温調装置１は、電池温度ＴＢについて、機器用熱交換器１２の温度、組電池ＢＰと機器用熱交換器１２との間の接触面温度や熱抵抗等の少なくとも１つから推定したりしてもよい。
上述の各実施形態では、目標冷媒温度ＴＲ０について、冷媒温度ＴＲ、電池発熱量Ｑ、目標接触面温度ＴＳ０等が規定された制御マップを参照して決定する例について説明したが、これに限定されない。機器温調装置１は、目標冷媒温度ＴＲ０について、例えば、組電池ＢＰ内部の電気抵抗値、接触面温度ＴＳと冷媒との熱抵抗等から算出する構成になっていてもよい。
上述の各実施形態では、重力方向ＤＲｇに対して直交する方向において凝縮器１４が機器用熱交換器１２の熱交換部１２３と重なり合う位置に配置されている例について説明したが、これに限定されない。凝縮器１４は、例えば、重力方向ＤＲｇにおいて機器用熱交換器１２の熱交換部１２３よりも上方側に位置するように配置されていてもよい。
上述の各実施形態では、機器温調装置１が温度を調整する対象機器として組電池ＢＰを例示したが、これに限定されない。対象機器は、例えば、モータ、インバータ、充電器等のように、冷却や暖機が必要とされる他の機器でもよい。
上述の実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
上述の実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。
上述の実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。
（まとめ）
上述の実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、機器温調装置は、制御装置によって、作動流体の状態量と目標状態量との差が小さくなるように凝縮器の放熱能力が調整される構成になっている。
第２の観点によれば、機器温調装置は、対象機器の発熱量に相関性を有する物理量を検出する発熱量検出部を備える。そして、制御装置は、少なくとも対象機器の発熱量の増加にともなって凝縮器の放熱能力が増加するように目標状態量を決定する。
対象機器の発熱量が増加すると対象機器の温度が下がり難くなる。このため、対象機器の発熱量に増加にともなって凝縮器の放熱能力が増加するように目標状態量を決定する構成とすれば、対象機器の発熱量が増減したとしても対象機器の温度を適切に調整することが可能となる。
第３の観点によれば、機器温調装置の機器用熱交換器には、作動流体が流入または流出する上方側接続部、上方側接続部よりも重力方向の下方側の部位に設けられて作動流体が流入または流出する下方側接続部が含まれている。そして、機器用熱交換器は、上方側接続部にガス通路部が接続され、下方側接続部に液通路部が接続されている。
このように、機器用熱交換器におけるガス通路部との接続部が液通路部との接続部よりも上方側に位置する構成とすれば、対象機器の冷却時にガス状の作動流体が液通路部側に流れたり、液状の作動流体がガス通路部に流れたりすることを抑制することができる。この結果、流体循環回路内における作動流体の循環が阻害され難くなるので、対象機器の温度を適切に調整することが可能となる。
第４の観点によれば、機器温調装置は、流体循環回路に凝縮器が複数設けられている。そして、制御装置は、複数の凝縮器のうち一部の凝縮器の放熱能力を他の凝縮器の放熱能力とは別個に調整可能に構成されている。このように、流体循環回路に設けられた複数の凝縮器の放熱能力を個別に調整可能な構成とすれば、対象機器の冷却時における機器温調装置全体としての作動流体の放熱能力の調整幅を拡大することができる。これによると、対象機器の温度が大きく変動したとしても、その温度変動に対応して対象機器の温度を適切に調整することが可能となる。
第５の観点によれば、機器温調装置は、制御装置が、少なくとも目標状態量に基づいて、複数の凝縮器から少なくとも１つを選択し、選択した凝縮器の放熱能力を調整する構成になっている。これによると、対象機器の温度が大きく変動したとしても、その温度変動に対応して対象機器の温度を適切に調整可能な機器温調装置を具体的に実現することができる。
第６の観点によれば、機器温調装置は、制御装置が、少なくとも状態量検出部にて検出された状態量および目標状態量との関係に基づいて、複数の凝縮器それぞれの放熱能力の調整順序を変更する構成になっている。これによると、対象機器の温度が大きく変動したとしても、その温度変動に対応して対象機器の温度を適切に調整可能な機器温調装置を具体的に実現することができる。
第７の観点によれば、機器温調装置は、状態量検出部が、少なくとも作動流体の温度または圧力を状態量として検出する構成になっている。これによると、対象機器の温度と相関性が大きい作動流体の温度または圧力を状態量として制御することになるので、対象機器の温度を適切に調整し易くなる。
第８の観点によれば、機器温調装置の状態量検出部は、液通路部、凝縮器のうち液状の作動流体が存在し易い部位、機器用熱交換器のうち液状の作動流体が存在し易い部位の少なくとも一箇所に設けられている。このように、対象機器の温度への影響が大きい液状の作動流体の状態量を検出する構成とすることが望ましい。
第９の観点によれば、機器温調装置の状態量検出部は、液通路部のうち、凝縮器よりも機器用熱交換器に近い部位に設けられている。このように、液通路部における外部との意図しない熱交換を考慮すると、液通路部のうち凝縮器よりも機器用熱交換器に近い部位を流れる作動流体の方が、凝縮器に近い部位を流れる作動流体よりも対象機器の温度への影響が大きいと考えられる。このため、液通路部のうち凝縮器よりも機器用熱交換器に近い部位を流れる液状の作動流体の状態量を検出する構成とすることが望ましい。
第１０の観点によれば、機器温調装置は、流体循環回路に機器用熱交換器が複数設けられている。液通路部は、凝縮器に接続される上流側液通路、複数の機器用熱交換器の下方側接続部に接続される複数の下流側液通路、上流側液通路を複数の下流側液通路に分岐させる分岐部を含んで構成されている。そして、状態量検出部は、上流側液通路のうち凝縮器よりも分岐部に近い部位、および複数の下流側液通路のうち分岐部よりも機器用熱交換器に近い部位の少なくとも一箇所に設けられている。
このように、流体循環回路に機器用熱交換器が複数設けられている場合、流体循環回路における機器用熱交換器に近い部位を流れる液状の作動流体の状態量を検出する構成とすることが望ましい。
第１１の観点によれば、機器温調装置の状態量検出部は、ガス通路部、凝縮器のうちガスの作動流体が存在し易い部位、機器用熱交換器のうちガスの作動流体が存在し易い部位の少なくとも一箇所に設けられている。本開示の機器温調装置では、対象機器の冷却時に機器用熱交換器にて液状の作動流体が蒸発する際の吸熱効果によって対象機器を冷却している。このため、作動流体が相変化する状態では、ガス状の作動流体の状態量が液状の作動流体の状態量と同等となる。このため、機器温調装置は、ガス状の作動流体の状態量を検出する構成となっていてもよい。
第１２の観点によれば、機器温調装置の状態量検出部は、ガス通路部のうち、凝縮器よりも機器用熱交換器に近い部位に設けられている。このように、ガス通路部における外部との意図しない熱交換を考慮すると、ガス通路部のうち凝縮器よりも機器用熱交換器に近い部位を流れる作動流体の方が、凝縮器に近い部位を流れる作動流体よりも対象機器の温度への影響が大きいと考えられる。このため、ガス通路部のうち凝縮器よりも機器用熱交換器に近い部位を流れるガス状の作動流体の状態量を検出する構成とすることが望ましい。
第１３の観点によれば、機器温調装置は、流体循環回路に機器用熱交換器が複数設けられている。ガス通路部は、凝縮器に接続される下流側ガス通路、複数の機器用熱交換器の上方側接続部に接続される複数の上流側ガス通路、複数の上流側ガス通路を下流側ガス通路に合流させる合流部を含んで構成されている。そして、状態量検出部は、下流側ガス通路のうち凝縮器よりも合流部に近い部位、および複数の上流側ガス通路のうち合流部よりも機器用熱交換器に近い部位の少なくとも一箇所に設けられている。このように、流体循環回路に機器用熱交換器が複数設けられている場合、流体循環回路における機器用熱交換器に近い部位を流れるガス状の作動流体の状態量を検出する構成とすることが望ましい。
第１４の観点によれば、機器温調装置の制御装置は、対象機器の冷却開始から所定の基準時間経過しても状態量検出部にて検出された状態量が前記目標状態量に近づかない場合、報知装置（１３０）に対して少なくとも作動不良状態を示す作動不良信号を出力する。報知装置は、外部に情報を報知する装置である。このように、機器温調装置の作動不良状態を外部に報知する構成とすれば、機器温調装置の点検修理等をユーザ等に促すことができるといった利点がある。
第１５の観点によれば、機器温調装置の制御装置は、外部に情報を報知するための報知装置（１３０）に対して少なくとも状態量検出部にて検出された状態量を示す作動状態信号を出力する。このように、機器温調装置における作動流体の状態量等を外部に報知する構成とすれば、機器温調装置の作動状態や、対象機器の温度状態等を把握し易くなるといった利点がある。
上述の実施形態の一部または全部で示された第１６の観点によれば、機器温調装置は、制御装置によって、作動流体の状態量と目標状態量との差が小さくなるように加熱機器の能力が調整される構成になっている。
１ 機器温調装置
１０ 流体循環回路
１２ 機器用熱交換器
１４ 凝縮器
１６ 液側配管（液通路部）
１８ ガス側配管（ガス通路部）
１６２ 冷媒温度センサ（状態量検出部）
１００ 機器制御装置（制御装置）
ＢＰ 組電池（対象機器）

Claims (16)

  1. 少なくとも１つの対象機器（ＢＰ）の温度を調整する機器温調装置であって、
    前記対象機器の冷却時に前記対象機器から吸熱して液状の作動流体を蒸発させる機器用熱交換器（１２）と、
    前記対象機器の冷却時に前記機器用熱交換器にて蒸発したガス状の作動流体を凝縮させる少なくとも１つの凝縮器（１４）と、
    前記機器用熱交換器にて蒸発したガス状の作動流体を前記凝縮器に導くガス通路部（１８）と、
    前記凝縮器にて凝縮した液状の作動流体を前記機器用熱交換器に導く液通路部（１６）と、
    前記機器用熱交換器、前記凝縮器、前記ガス通路部、および前記液通路部を含んで構成される流体循環回路（１０）における所定箇所に設けられ、作動流体の所定の状態量を検出する状態量検出部（１６２、１６４、１８２、１８４）と、
    前記状態量検出部にて検出された状態量と所定の目標状態量との差が小さくなるように前記凝縮器の放熱能力を調整する制御装置（１００）と、
    を備える機器温調装置。
  2. 前記対象機器の発熱量に相関性を有する物理量を検出する発熱量検出部（１００ｂ）を備え、
    前記制御装置は、少なくとも前記対象機器の発熱量の増加にともなって前記凝縮器の放熱能力が増加するように前記目標状態量を決定する請求項１に記載の機器温調装置。
  3. 前記機器用熱交換器には、重力方向の上方側の部位に設けられて作動流体が流入または流出する上方側接続部（１２５）、前記上方側接続部よりも重力方向の下方側の部位に設けられて作動流体が流入または流出する下方側接続部（１２６）が含まれており、
    前記上方側接続部には、前記ガス通路部が接続され、
    前記下方側接続部には、前記液通路部が接続されている請求項１または２に記載の機器温調装置。
  4. 前記流体循環回路には、前記凝縮器が複数設けられており、
    前記制御装置は、複数の前記凝縮器のうち一部の凝縮器の放熱能力を他の凝縮器の放熱能力とは別個に調整可能に構成されている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の機器温調装置。
  5. 前記制御装置は、少なくとも前記目標状態量に基づいて、複数の前記凝縮器から少なくとも１つを選択し、選択した前記凝縮器の放熱能力を調整する請求項４に記載の機器温調装置。
  6. 前記制御装置は、少なくとも前記状態量検出部にて検出された状態量および前記目標状態量との関係に基づいて、複数の前記凝縮器それぞれの放熱能力の調整順序を変更する請求項４または５に記載の機器温調装置。
  7. 前記状態量検出部は、少なくとも作動流体の温度または圧力を検出する請求項１ないし６のいずれか１つに記載の機器温調装置。
  8. 前記状態量検出部は、前記液通路部、前記凝縮器のうちガス状の作動流体よりも液状の作動流体が存在し易い部位（１４３）、前記機器用熱交換器のうちガス状の作動流体よりも液状の作動流体が存在し易い部位（１２２）の少なくとも一箇所に設けられている請求項１ないし７のいずれか１つに記載の機器温調装置。
  9. 前記状態量検出部は、前記液通路部のうち、前記凝縮器よりも前記機器用熱交換器に近い部位に設けられている請求項８に記載の機器温調装置。
  10. 前記流体循環回路には、前記機器用熱交換器が複数設けられており、
    前記液通路部は、前記凝縮器に接続される上流側液通路（１６５）、複数の前記機器用熱交換器に接続される複数の下流側液通路（１６６ａ〜１６６ｄ）、前記上流側液通路を前記複数の下流側液通路に分岐させる分岐部（１６７）を含んで構成されており、
    前記状態量検出部は、前記上流側液通路のうち前記凝縮器よりも前記分岐部に近い部位、および前記複数の下流側液通路のうち前記分岐部よりも前記機器用熱交換器に近い部位の少なくとも一箇所に設けられている請求項８または９に記載の機器温調装置。
  11. 前記状態量検出部は、前記ガス通路部、前記凝縮器のうち液状の作動流体よりもガスの作動流体が存在し易い部位（１４４）、前記機器用熱交換器のうち液状の作動流体よりもガスの作動流体が存在し易い部位（１２１）の少なくとも一箇所に設けられている請求項１ないし７のいずれか１つに記載の機器温調装置。
  12. 前記状態量検出部は、前記ガス通路部のうち、前記凝縮器よりも前記機器用熱交換器に近い部位に設けられている請求項１１に記載の機器温調装置。
  13. 前記流体循環回路には、前記機器用熱交換器が複数設けられており、
    前記ガス通路部は、前記凝縮器に接続される下流側ガス通路（１８６）、複数の前記機器用熱交換器に接続される複数の上流側ガス通路（１８５ａ〜１８５ｄ）、前記複数の上流側ガス通路を前記下流側ガス通路に合流させる合流部（１８７）を含んで構成されており、
    前記状態量検出部は、前記下流側ガス通路のうち前記凝縮器よりも前記合流部に近い部位、および前記複数の上流側ガス通路のうち前記合流部よりも前記機器用熱交換器に近い部位の少なくとも一箇所に設けられている請求項１１または１２に記載の機器温調装置。
  14. 前記制御装置は、前記対象機器の冷却開始から所定の基準時間経過しても前記状態量検出部にて検出された状態量が前記目標状態量に近づかない場合、外部に情報を報知するための報知装置（１３０）に対して少なくとも作動不良状態を示す作動不良信号を出力する請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の機器温調装置。
  15. 前記制御装置は、外部に情報を報知するための報知装置（１３０）に対して少なくとも前記状態量検出部にて検出された状態量を示す作動状態信号を出力する請求項１ないし１４のいずれか１つに記載の機器温調装置。
  16. 少なくとも１つの対象機器（ＢＰ）の温度を調整する機器温調装置であって、
    前記対象機器の暖機時に作動流体が凝縮するように、作動流体と前記対象機器とが熱交換可能に構成された機器用熱交換器（１２）と、
    前記機器用熱交換器のうち重力方向の上方側の部位に設けられた上方側接続部（１２５Ｂ）と、
    前記機器用熱交換器のうち前記上方側接続部よりも重力方向の下方側の部位に設けられた下方側接続部（１２６Ｂ）と、
    前記上方側接続部と前記下方側接続部とを連通させる連通路部（２２）と、
    前記連通路部を流れる液状の作動流体を加熱する加熱機器（２０）と、
    前記連通路部を流れる作動流体の所定の状態量を検出する状態量検出部（２２２）と、
    前記状態量検出部にて検出された状態量が、所定の目標状態量となるように前記加熱機器の能力を調整する制御装置（１００）と、
    を備える機器温調装置。
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