JP2020001505A - 冷却回路、及び冷却方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換器のサイズを大きくすることなく、熱交換器の冷却効率を向上させることができる冷却回路及び冷却方法を提供する。【解決手段】電動機を搭載した電動車両に設けられ、電動機を含む電力機器を冷媒によって冷却する冷却回路は、冷媒を冷却する熱交換器と、電力機器と熱交換器とを接続するとともに、冷媒が電力機器から熱交換器に向かって流れる入口側配管と、電力機器と熱交換器とを接続するとともに、冷媒が熱交換器から電力機器に向かって流れる出口側配管と、通電することで、出口側配管を流れる冷媒から熱を吸熱する吸熱部、及び吸熱部が吸熱した熱を入口側配管を流れる冷媒に放熱する放熱部を含む、ペルチェ素子と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、電動機を搭載した電動車両に設けられる冷却回路、及び冷却対象を冷媒によって冷却する冷却方法に関する。

電動機を搭載した電気自動車やハイブリッド車両などの電動車両には、電動機、インバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータ、又は車載充電器のような電力機器を冷媒によって冷却する冷却回路が設けられている。このような冷却回路には、ラジエータのような熱交換器が設けられており、該熱交換器では、電力機器を冷却した冷媒と、例えば外気とを熱交換することで冷媒を冷却し、この冷却された冷媒によって電力機器を再び冷却している（特許文献１を参照）。

一般に、電力機器にかかる負荷が大きくなると、電力機器から発生する発熱量が多くなる。例えば、電動車両を高速で登坂させると、法定速度で平坦な道路を走行させる場合と比較して、電動機からより多くの熱が発生する。

特開２０１７−１９４１３号公報

しかしながら、特許文献１には、冷媒が低温化した際に冷媒の粘度が上がってしまい、冷却回路内における冷媒の流量不足を防止するために、冷媒を速やかに温める技術についてしか開示されておらず、電力機器から発生する発熱量が多くなる場合については考慮されていない。このため、電力機器にかかる負荷が大きくなると、電力機器を十分に冷却することができない場合があり、電力機器の温度が上昇し、電力機器の出力が抑制されるなどの不具合を生じさせてしまう虞がある。

これに対し、熱交換器のサイズを大きくすることで冷却回路の冷却効率を向上させ、大きな負荷がかかっている（温度が高くなっている）電力機器から上述したような不具合が生じないように、該電力機器を十分に冷却することは可能である。しかしながら、電動車両に搭載可能な熱交換器のサイズは限定されているなど、レイアウトに起因する問題が発生する場合がある。また、電力機器が通常負荷状態で駆動している場合には、大型化した熱交換器ではオーバースペックとなってしまい、必要以上に冷却された冷媒が電力機器に流入し、却って悪影響を生じさせてしまう虞がある。

本発明は上述の課題に鑑みなされたものであり、熱交換器のサイズを大きくすることなく、熱交換器の冷却効率を向上することができる冷却回路及び冷却方法を提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る冷却回路は、電動機を搭載した電動車両に設けられ、前記電動機を含む電力機器を冷媒によって冷却する冷却回路であって、前記冷媒を冷却する熱交換器と、前記電力機器と前記熱交換器とを接続するとともに、前記冷媒が前記電力機器から前記熱交換器に向かって流れる入口側配管と、前記電力機器と前記熱交換器とを接続するとともに、前記冷媒が前記熱交換器から前記電力機器に向かって流れる出口側配管と、通電することで、前記出口側配管を流れる前記冷媒から熱を吸熱する吸熱部、及び前記吸熱部が吸熱した熱を前記入口側配管を流れる前記冷媒に放熱する放熱部を含む、ペルチェ素子と、を備える。

熱交換器によって放熱される放熱量は、熱交換器に流入した冷媒と、この冷媒と熱交換する対象（例えば、外気）と、の温度差が大きいほど多くなることが知られている。上記（１）の構成によれば、ペルチェ素子に通電することで、吸熱部が出口側配管を流れる冷媒から熱を吸熱し、放熱部がこの吸熱した熱を入口側配管を流れる冷媒に放熱する。このため、熱交換器に流入する冷媒の温度を高くし、冷媒と外気との温度差を大きくし、熱交換器によって放熱される放熱量を多くすることができる。よって、熱交換器のサイズを大きくすることなく、熱交換器の冷却効率を向上することができる。

また、ペルチェ素子に通電することで、吸熱部が出口側配管を流れる冷媒から熱を吸熱しているので、電力機器に流入する冷媒の温度を低くすることができる。このため、電力機器にかかる負荷が大きくなり電力機器の温度が高くなるとしても、熱交換器のサイズを大きくすることなく、十分に冷却した冷媒を電力機器に流入することができる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の構成において、前記出口側配管を流れる冷媒の温度であって、前記吸熱部によって熱が吸熱された冷媒の温度である下流側冷媒温度を検出する下流側温度センサと、前記下流側温度センサによって検出された前記下流側冷媒温度に応じて前記ペルチェ素子に通電する通電量を制御する通電量制御装置と、をさらに備える。

ペルチェ素子に通電する通電量によって、吸熱部が熱を吸熱する吸熱量は変化する。上記（２）の構成によれば、吸熱部によって熱が吸熱された後であって、且つ、電力機器に流入する前の冷媒の温度（下流側冷媒温度）に応じて、ペルチェ素子に通電する通電量が制御される。このため、吸熱部は、下流側冷媒温度が電力機器を十分に冷却可能な温度となるように、冷媒から熱を吸熱することができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（２）に記載の構成において、前記出口側配管を流れる冷媒の温度であって、前記吸熱部によって熱が吸熱される前の冷媒の温度である上流側冷媒温度を検出する上流側温度センサをさらに備え、前記通電量制御装置は、前記下流側冷媒温度が予め設定される設定温度より高温である場合には、前記上流側冷媒温度と前記設定温度との差分に基づいて前記ペルチェ素子に通電する通電量を制御する。

上記（３）の構成によれば、下流側冷媒温度が設定温度より高温である場合には、熱交換器から流出した後であって、且つ、吸熱部によって熱が吸熱される前の冷媒の温度（上流側冷媒温度）と設定温度との差分に基づいてペルチェ素子に通電する通電量が制御される。このため、吸熱部は、下流側冷媒温度が設定温度以下となるように、冷媒から熱を吸熱することができる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（３）に記載の構成において、前記設定温度は、前記電力機器の出力に抑制がかかる温度未満である。

電力機器の温度が所定の温度（抑制温度）まで上昇すると、電力機器の出力が抑制される場合がある。上記（４）の構成によれば、冷媒が電力機器の出力に抑制がかかる抑制温度未満で電力機器に流入するので、電力機器を抑制温度未満まで冷却し、電力機器の正常な駆動状態を維持することができる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（３）又は（４）に記載の構成において、前記電力機器にかかる負荷を検出する負荷センサをさらに備え、前記設定温度は、前記負荷センサが検出する負荷に応じて変化する。

電力機器の正常な駆動状態を維持するためには、電力機器にかかる負荷に応じて、電力機器に流入する冷媒の温度（吸熱部が熱を吸熱する吸熱量）を変化させて電力機器を冷却するとよい。上記（５）の構成によれば、負荷センサが電力機器にかかる負荷を検出し、この負荷に応じて設定温度が変化する。このため、吸熱部は、電力機器にかかる負荷が変化しても、下流側冷媒温度が設定温度以下となるように、冷媒から熱を吸熱することができる。

（６）本発明の少なくとも一実施形態に係る冷却方法は、冷却対象を冷媒によって冷却する冷却方法であって、前記冷媒を前記冷却対象から流出させる流出ステップと、前記流出ステップにおいて前記冷却対象から流出した前記冷媒を熱交換器によって冷却する冷却ステップと、前記冷却ステップにおいて前記熱交換器から流出した前記冷媒の熱を、ペルチェ素子によって吸熱する吸熱ステップと、前記吸熱ステップにおいて前記ペルチェ素子が吸熱した熱を、前記流出ステップにおいて前記冷却対象から流出した前記冷媒に放熱する放熱ステップと、を備える。

上記（６）の方法によれば、吸熱ステップは、冷却ステップにおいて熱交換器から流出した冷媒の熱を、ペルチェ素子によって吸熱する。そして、放熱ステップは、吸熱ステップにおいてペルチェ素子が吸熱した熱を、流出ステップにおいて冷却対象から流出した冷媒に放熱する。このため、流出ステップにおいて冷却対象から流出した冷媒の温度を高くし、この冷媒とこの冷媒と熱交換する対象（例えば、外気）と、の温度差を大きくし、熱交換器によって放熱される放熱量を多くすることができる。よって、熱交換器のサイズを大きくすることなく、熱交換器の冷却効率を向上させることができる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、熱交換器のサイズを大きくすることなく、熱交換器の冷却効率を向上させることができる冷却回路及び冷却方法を提供することを目的とすることができる。

本発明の一実施形態に係る冷却回路の構成を概略的に示す概略構成図である。 通電量マップの一例を示す図である。 設定温度マップの一例を示す図である。 本発明の一実施形態にかかる冷却回路におけるペルチェ素子に通電する通電量の制御フロー図である。 発明の一実施形態にかかる冷却方法のフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

本発明の一実施形態に係る冷却回路は、電動機を搭載した電動車両に設けられ、電動機を含む電力機器を冷媒によって冷却するための回路である。電動車両は、電動機のみを搭載し、この電動機によって走行する電気自動車であってもよいし、電動機とエンジンとを搭載しているハイブリッド車両であってもよい。電力機器は、例えば電動車両に搭載されている電力供給源（補機バッテリや駆動用バッテリ）から供給される電力によって駆動する機器であって、電動機のほかに、インバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータ、車載充電器などを含んでもよい。これら電力機器は駆動時に熱を大量に発生するため冷却回路を流れる冷媒によって冷却される。

図１は、本発明の一実施形態に係る冷却回路の構成を概略的に示す概略構成図である。冷却回路１は、図１に示すように、熱交換器２と、入口側配管４と、出口側配管６と、ペルチェ素子８とを備える。

熱交換器２は、冷媒を冷却する装置である。図１に示した実施形態では、熱交換器２は、熱交換器２に流入した冷媒と外気とが熱交換することで、熱交換器２に流入した冷媒を冷却するラジエータである。尚、熱交換器２が冷媒と熱交換する対象は、外気に限定されず、例えば、冷却水であってもよい。

入口側配管４は、図１に示すように、電力機器３と熱交換器２とを接続し、内部を流れる冷媒が電力機器３から熱交換器２に向かって流れる配管である。図１に示した実施形態では、入口側配管４は、上流から下流に向かって、上流側入口側配管４ａ、被放熱配管４ｃ、及び下流側入口側配管４ｂを含む。上流側入口側配管４ａは、一端が電力機器３に接続され、他端が被放熱配管４ｃに接続されている。下流側入口側配管４ｂは、一端が熱交換器２に接続され、他端が被放熱配管４ｃに接続されている。

図１に示した実施形態では、被放熱配管４ｃにペルチェ素子８の放熱部８ｂが設けられている。これにより、放熱部８ｂが放熱した熱が、被放熱配管４ｃの内部を流れる冷媒に伝導し、この冷媒の温度が上昇するようになっている。尚、放熱部８ｂが熱を放熱する動作については後述する。図１に示した実施形態では、冷却回路１の構成の理解を容易にするため、被放熱配管４ｃと放熱部８ｂとがわずかに離間するように示されているが実際には、効率的に熱を伝導するため被放熱配管４ｃと放熱部８ｂとは接触されている。ただし、被放熱配管４ｃと放熱部８ｂとが離れていても効率的に熱が伝導されるのであれば、両者が離れていてもよい。

また、幾つかの実施形態では、被放熱配管４ｃは、上流側入口側配管４ａ及び下流側入口側配管４ｂとは異なる仕様（構造、寸法、形状、素材など）で形成されてもよい。この場合、例えば、被放熱配管４ｃは、上流側入口側配管４ａ及び下流側入口側配管４ｂと比較して熱伝導性の高い素材で形成される。このような構成によれば、放熱部８ｂは、被放熱配管４ｃを流れる冷媒に対してより効率的に熱を放熱することができる。

出口側配管６は、図１に示すように、電力機器３と熱交換器２とを接続し、内部を流れる冷媒が熱交換器２から電力機器３に向かって流れる配管である。図１に示した実施形態では、出口側配管６は、上流から下流に向かって、上流側出口側配管６ａ、被吸熱配管６ｃ、及び下流側出口側配管６ｂを含む。上流側出口側配管６ａは、一端が熱交換器２に接続され、他端が被吸熱配管６ｃに接続されている。下流側出口側配管６ｂは、一端が電力機器３に接続され、他端が被吸熱配管６ｃに接続されている。

図１に示した実施形態では、被吸熱配管６ｃにペルチェ素子８の吸熱部８ａが設けられている。これにより、吸熱部８ａが被吸熱配管６ｃの内部を流れる冷媒から熱を吸熱し、この冷媒の温度が低くなるようになっている。尚、吸熱部８ａが熱を吸熱する動作については後述する。図１に示した実施形態では、冷却回路１の構成の理解を容易にするため、被吸熱配管６ｃと吸熱部８ａとが離間するように示されているが実際には、効率的に熱を伝導するため被吸熱配管６ｃと吸熱部８ａとは接触されている。ただし、被吸熱配管６ｃと吸熱部８ａとが離れていても効率的に熱が伝導されるのであれば、両者が離れていてもよい。

また、幾つかの実施形態では、被吸熱配管６ｃは、上流側出口側配管６ａ及び下流側出口側配管６ｂとは異なる仕様（構造、寸法、形状、素材など）で形成されてもよい。この場合、例えば、被吸熱配管６ｃは、上流側出口側配管６ａ及び下流側出口側配管６ｂと比較して熱伝導性の高い素材で形成される。このような構成によれば、吸熱部８ａは、被吸熱配管６ｃを流れる冷媒からより効率的に熱を吸熱することができる。

ペルチェ素子８は、熱電効果の１種であるペルチェ効果（２種類の金属の接合部分に電流を流して一方の金属から他方の金属へ熱移動する効果）を利用した冷却用の素子である。このようなペルチェ素子８は、図１に示すように、被吸熱配管６ｃ（出口側配管６）に面するようにして設けられる吸熱部８ａ、及び被放熱配管４ｃ（入口側配管４）に面するようにして設けられる放熱部８ｂを含む。これら吸熱部８ａ及び放熱部８ｂは、接合部８ｃによって互いに接合されており、１２Ｖバッテリのようなバッテリ１３からこの接合部８ｃに対して通電する（以下、ペルチェ素子８に通電する、と記載する）ことで、吸熱部８ａは被吸熱配管６ｃを流れる冷媒から熱を吸熱し、放熱部８ｂは、吸熱部８ａが吸熱した熱を被放熱配管４ｃを流れる冷媒に放熱する。

図１に示した実施形態では、冷却回路１は、電力機器３を冷却する冷媒を冷却回路１内で循環させるためのポンプ１０をさらに備えている。図示した実施形態では、ポンプ１０は下流側出口側配管６ｂに設けられている。他の実施形態では、上流側出口側配管６ａや上流側入口側配管４ａなどにポンプ１０が設けられてもよい。

このような本発明の一実施形態に係る冷却回路１によれば、ペルチェ素子８に通電することで、吸熱部８ａが被吸熱配管６ｃ（出口側配管６）を流れる冷媒から熱を吸熱し、放熱部８ｂがこの吸熱した熱を被放熱配管４ｃ（入口側配管４）を流れる冷媒に放熱する。このため、熱交換器２に流入する冷媒の温度を高くし、この冷媒と外気との温度差を大きくすることができる。熱交換器２によって放熱される放熱量は、熱交換器２に流入した冷媒と外気との温度差が大きいほど多くなる。よって、熱交換器２によって放熱される放熱量が多くなり、熱交換器２のサイズを大きくすることなく、熱交換器２の冷却効率を向上することができる。

また、ペルチェ素子８に通電することで、吸熱部８ａが被吸熱配管６ｃを流れる冷媒から熱を吸熱しているので、電力機器３に流入する冷媒の温度を低くすることができる。このため、電力機器３にかかる負荷が大きくなり電力機器３の温度が高くなったとしても、熱交換器２のサイズを大きくすることなく、十分に冷却した冷媒を電力機器３に流入することができる。また、電力機器３に流入する冷媒の温度が低くなると、電力機器３に流入する冷媒の流量を下げることができるので、ポンプ１０の出力を抑制すること（言い換えると、ポンプ１０の駆動音を低減すること）ができる。

また、ペルチェ素子８に通電することでジュール熱が発生する。そして、放熱部８ｂは、このジュール熱を被放熱配管４ｃを流れる冷媒に放熱する。つまり、ペルチェ素子８を用いることで、被吸熱配管６ｃを流れる冷媒から吸熱した熱と、このジュール熱と、を被放熱配管４ｃを流れる冷媒に放熱する。このため、冷却回路１にペルチェ素子８を設けることで、熱交換器２に流入する冷媒の温度を容易に高くすることができる。

幾つかの実施形態では、図１に示すように、冷却回路１は、下流側温度センサ１２と、通電量制御装置１４と、をさらに備える。下流側温度センサ１２は、出口側配管６を流れる冷媒の温度であって、吸熱部８ａによって熱が吸熱された冷媒の温度である下流側冷媒温度Ｔ１を検出する装置である。図１に示した実施形態では、下流側温度センサ１２は、下流側出口側配管６ｂのうちポンプ１０より下流側の位置に設けられている。幾つかの実施形態では、下流側温度センサ１２は、下流側出口側配管６ｂのうちポンプ１０より上流側の位置に設けられてもよい。また、下流側温度センサ１２は複数配置されてもよく、この場合、ポンプ１０の上下流にそれぞれ設けられるとよい。

通電量制御装置１４は、下流側温度センサ１２によって検出された下流側冷媒温度Ｔ１に応じてペルチェ素子８に通電する通電量を制御する装置である。このような通電量制御装置１４は、電子制御装置などのコンピュータであり、図示しないＣＰＵ（プロセッサ）、ＲＯＭやＲＡＭといったメモリ（記憶装置）、及びＩ／Ｏインターフェイスなどを備えている。そして、記憶装置にロードされたプログラムの命令に従ってプロセッサが動作（データの演算など）することで、各機能部（後述する記憶部２０や通電量演算部２２など）を実現する。図１に示した実施形態では、通電量制御装置１４は、下流側温度センサ１２、バッテリ１３、後述する上流側温度センサ１６、及び後述する負荷センサ１８と電気的に接続されており、互いに電気的な情報のやり取りが可能であるように構成されている。

ペルチェ素子８に通電する通電量によって、吸熱部８ａが熱を吸熱する吸熱量は変化する。このような構成によれば、吸熱部８ａによって熱が吸熱された後であって、且つ、電力機器３に流入する前の冷媒の温度（下流側冷媒温度Ｔ１）に応じて、ペルチェ素子８に通電する通電量が制御される。このため、吸熱部８ａは、下流側冷媒温度Ｔ１が電力機器３を十分に冷却可能な温度となるように、被吸熱配管６ｃを流れる冷媒から熱を吸熱することができる。

幾つかの実施形態では、図１に示すように、冷却回路１は、上流側温度センサ１６をさらに備える。上流側温度センサ１６は、出口側配管６を流れる冷媒の温度であって、吸熱部８ａによって熱が吸熱される前の冷媒の温度である上流側冷媒温度Ｔ２を検出する装置である。図１に示した実施形態では、上流側温度センサ１６は上流側出口側配管６ａに設けられている。

そして、通電量制御装置１４は、下流側冷媒温度Ｔ１が予め設定される設定温度Ｔｃより高温である場合には、上流側冷媒温度Ｔ２と設定温度Ｔｃとの差分（Ｔ２−Ｔｃであって、以降では、温度差ΔＴと記載する）に基づいてペルチェ素子８に通電する通電量Ｑを制御する。図１に示した実施形態では、通電量制御装置１４は、下流側温度センサ１２から下流側冷媒温度Ｔ１を取得し、下流側冷媒温度Ｔ１が設定温度Ｔｃ以上であるか否かを判断できるように構成されている。尚、設定温度Ｔｃは、電動車両の外部で作業者やコンピュータによって演算された値で予め設定されてもよいし、後述するように、設定温度演算部２４によって演算された値で予め設定されてもよい。

図１に示した実施形態では、通電量制御装置１４は記憶部２０及び通電量演算部２２を備えている。記憶部２０は設定温度Ｔｃ、及び後述する通電量マップＭ１を記憶している。通電量演算部２２は、記憶部２０に記憶されている設定温度Ｔｃ、及び通電量マップＭ１を参照して、温度差ΔＴにおける通電量Ｑを演算する。そして、通電量制御装置１４は、通電量演算部２２が演算した通電量Ｑで通電するようにバッテリ１３に対して指示する。通電量演算部２２からの指示を受けたバッテリ１３は、通電量Ｑでペルチェ素子８に通電する。

図２は、通電量マップの一例を示す図である。通電量マップＭ１は、図２に示すように、通電量Ｑに温度差ΔＴが関連付けられたマップである。図示した実施形態では、温度差ΔＴが大きくなるほど、通電量Ｑが大きくなっている。また、温度差ΔＴがゼロである場合であっても、一定の通電量Ｑ０という演算結果が得られるようになっている。

上述したような温度差ΔＴに基づいて通電量Ｑを制御可能な構成によれば、下流側冷媒温度Ｔ１が設定温度Ｔｃより高温である場合には、熱交換器２から流出した後であって、且つ、吸熱部８ａによって熱が吸熱される前の冷媒の温度（上流側冷媒温度Ｔ２）と設定温度Ｔｃとの差分（温度差ΔＴ）に基づいてペルチェ素子８に通電する通電量Ｑが制御される。このため、吸熱部８ａは、下流側冷媒温度Ｔ１が設定温度Ｔｃ以下となるように、被吸熱配管６ｃを流れる冷媒から熱を吸熱することができる。

幾つかの実施形態では、設定温度Ｔｃは、電力機器３の出力に抑制がかかる温度未満である。電力機器３の温度が所定の温度（抑制温度）まで上昇すると、電力機器３の出力が抑制される場合がある。このような構成によれば、冷媒が電力機器３の出力に抑制がかかる抑制温度未満で電力機器３に流入するので、電力機器３を抑制温度未満まで冷却し、電力機器３の出力に抑制がかかってしまうことなく、電力機器３の正常な駆動状態を維持することができる。

幾つかの実施形態では、図１に示すように、冷却回路１は負荷センサ１８をさらに備える。この負荷センサ１８は、電力機器３にかかる負荷Ｌを検出する装置である。そして、設定温度Ｔｃは、負荷センサ１８が検出する負荷Ｌに応じて変化する。

図１に示した実施形態では、通電量制御装置１４は、設定温度演算部２４をさらに備えている。また、記憶部２０は、後述する設定温度マップＭ２を記憶している。設定温度演算部２４は、記憶部２０に記憶されている設定温度マップＭ２を参照して、負荷Ｌにおける設定温度Ｔｃを演算する。そして、上述した通電量演算部２２が、上流側冷媒温度Ｔ２と、この設定温度演算部２４によって演算された負荷Ｌにおける設定温度Ｔｃとの差分に基づいてペルチェ素子８に通電する通電量Ｑを演算する。尚、本発明は本実施形態に限定されず、他の幾つかの実施形態では、設定温度演算部２４は、通電量制御装置１４とは物理的に異なる電子制御装置に、単独あるいは他の機能部と共に実装されていても良い。

図３は、設定温度マップの一例を示す図である。設定温度マップＭ２は、図３に示すように、設定温度Ｔｃに負荷Ｌが関連付けられたマップであって、通電領域Ｒ１と非通電領域Ｒ２とを規定する通電温度Ｔｑを含む。通電領域Ｒ１は、電力機器３を十分に冷却するために、ペルチェ素子８に通電する必要がある領域である。非通電領域Ｒ２は、ペルチェ素子８に通電することなく電力機器３を十分に冷却できる領域である。これらの領域は、通電温度Ｔｑによって規定されており、通電温度Ｔｑより温度が高い領域では通電領域Ｒ１となり、通電温度Ｔｑより温度が低い領域では非通電領域Ｒ２となっている。

図３に示した実施形態では、設定温度マップＭ２は、負荷Ｌが閾値Ｌａに達するまでは通電温度Ｔｑが一定の値になるよう維持されている。そして、負荷Ｌがこの閾値Ｌａを超えて大きくなると、負荷Ｌが大きくなるにつれて、通電温度Ｔｑが低くなっている。つまり、閾値Ｌａを超えて負荷Ｌが大きくなると、電力機器３を十分に冷却するためにはより温度の低い冷媒が必要となり、温度差ΔＴが大きくなる（通電量Ｑが大きくなる。図２参照）。閾値Ｌａは、予め決定可能な値であって、例えば、電力機器３の設計時に決定される。尚、本発明は本実施形態に限定されず、設定温度マップＭ２は通電温度Ｔｑ以外の温度を含んでもよい。例えば、電力機器３の出力に抑制がかかる領域と、抑制がかからない領域とを規定するような温度を含んでもよい。

設定温度演算部２４は、上述したような設定温度マップＭ２を参照して、例えば、負荷センサ１８から取得した負荷Ｌにおける通電温度Ｔｑを、設定温度Ｔｃの演算結果（通電温度Ｔｑ＝設定温度Ｔｃ）として算出する。そして、上述したように、通電量演算部２２が通電量マップＭ１を参照して、上流側温度センサ１６から取得した上流側冷媒温度Ｔ２と設定温度Ｔｃ（通電温度Ｔｑ）との温度差ΔＴに基づいてペルチェ素子８に通電する通電量Ｑを演算する。尚、設定温度Ｔｃと通電温度Ｔｑとが等しい場合を例にして説明しているが、本発明は本実施形態限定されない。例えば、設定温度Ｔｃは、通電温度Ｔｑ＋１０度のような通電温度Ｔｑより大きい値であってもよい。

電力機器３の正常な駆動状態を維持するためには、電力機器３にかかる負荷Ｌに応じて、電力機器３に流入する冷媒の温度（吸熱部８ａが熱を吸熱する吸熱量）を変化させて電力機器３を冷却するとよい。

上述したような、負荷Ｌにおける設定温度Ｔｃから算出される温度差ΔＴに基づいて通電量Ｑを制御可能な構成によれば、負荷センサ１８が電力機器３にかかる負荷Ｌを検出し、この負荷Ｌに応じて設定温度Ｔｃが変化する。このため、吸熱部８ａは、電力機器３にかかる負荷Ｌが変化しても、下流側冷媒温度Ｔ１が設定温度Ｔｃ以下となるように、被吸熱配管６ｃを流れる冷媒から熱を吸熱することができる。

図４は、本発明の一実施形態にかかる冷却回路におけるペルチェ素子に通電する通電量の制御フロー図である。上述したように、下流側温度センサ１２は下流側冷媒温度Ｔ１を検出する。図４に示した実施形態では、この検出した下流側冷媒温度Ｔ１が設定温度Ｔｃ以上である場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、今の電力機器３に流入する冷媒では電力機器３を十分に冷却できない可能性があるので、通電量演算ステップＳ１１０において、通電量演算部２２が、記憶部２０に記憶されている設定温度Ｔｃ、及び通電量マップＭ１を参照して、温度差ΔＴにおける通電量Ｑを演算する。そして、通電ステップＳ１１１において、通電量演算部２２が演算した通電量Ｑでペルチェ素子８に通電し、冷媒の温度（下流側冷媒温度Ｔ１）が下がる。例えば、図２に示すように、上流側冷媒温度Ｔ２と設定温度Ｔｃとの温度差が温度差ΔＴ１であると、通電量演算部２２によって通電量Ｑ１が演算される。そして、バッテリ１３が通電量Ｑ１でペルチェ素子８に通電する。

また、この検出した下流側冷媒温度Ｔ１が設定温度Ｔｃ未満である場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）には、今の電力機器３に流入する冷媒で電力機器３を十分に冷却可能であるので、通電量Ｑの制御フローは終了する。

図４に示した実施形態では、通電量Ｑでペルチェ素子８に通電すると、負荷センサ１８によって検出される電力機器３にかかる負荷Ｌが、予め規定された負荷の規定値Ｌｃ以上であるか否かが判断される（ステップＳ１０２）。幾つかの実施形態では、図１に示すように、記憶部２０が負荷の規定値Ｌｃを記憶している。そして、通電量制御装置１４が、負荷センサ１８から負荷Ｌを取得し、取得した負荷Ｌが負荷の規定値Ｌｃ以上であるか否かを判断している。尚、図示した実施形態では、通電量Ｑでペルチェ素子８に通電した後で、負荷Ｌが負荷の規定値Ｌｃ以上であるか否かが判断されているが、本発明は本実施形態に限定されない。例えば、ペルチェ素子８に通電されていなくても、負荷Ｌが負荷の規定値Ｌｃ以上であるか否かが判断されてもよいし、通電量演算部２２が演算した通電量Ｑ以外でペルチェ素子８に通電されていても、負荷Ｌが負荷の規定値Ｌｃ以上であるか否かが判断されてもよい。

図４に示すように、負荷Ｌが負荷の規定値Ｌｃ以上である場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、設定温度演算ステップＳ１１２において、設定温度演算部２４が記憶部２０に記憶されている設定温度マップＭ２を参照して、負荷Ｌにおける設定温度Ｔｃ１を演算する。そして、記憶部２０は、設定温度演算部２４が演算した設定温度Ｔｃ１を記憶する。

図４に示すように、負荷Ｌが負荷の規定値Ｌｃ未満である場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、下流側冷媒温度Ｔ１が設定温度Ｔｃ未満であるか否かが判断される（ステップＳ１０４）。下流側冷媒温度Ｔ１が設定温度Ｔｃ未満である場合には（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、通電停止ステップＳ１１３において、ペルチェ素子８への通電が停止され、通電量Ｑの制御フローは終了する。下流側冷媒温度Ｔ１が設定温度Ｔｃ以上である場合には（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、通電量演算ステップＳ１１０に戻り、通電量Ｑが再び演算される。

設定温度演算部２４が設定温度Ｔｃ１を演算したら（記憶部２０に記憶されている設定温度Ｔｃが設定温度Ｔｃ１になったら）、下流側冷媒温度Ｔ１が設定温度Ｔｃ１未満であるか否かが判断される（ステップＳ１０３）。下流側冷媒温度Ｔ１が設定温度Ｔｃ１未満である場合には（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、通電停止ステップＳ１１３において、ペルチェ素子８への通電が停止され、通電量Ｑの制御フローは終了する。下流側冷媒温度Ｔ１が設定温度Ｔｃ１以上である場合には（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、通電量演算ステップＳ１１０に戻り、通電量Ｑが再び演算される。

図５は、本発明の一実施形態にかかる冷却方法のフローチャートである。本発明の一実施形態に係る冷却方法は、冷却対象を冷媒によって冷却する冷却方法である。このような冷却方法は、図５に示すように、流出ステップＳ１と、冷却ステップＳ２と、吸熱ステップＳ３と、放熱ステップＳ４と、を備える。

流出ステップＳ１では、冷媒を冷却対象から流出させる。この冷却対象は、冷媒によって冷却するものであって、例えば、上述したような電力機器３であってもよいし、電力機器以外（エンジン）であってもよい。尚、流出ステップＳ１において冷却対象から流出した冷媒は、冷却対象との熱交換によって高温となっており、この冷媒の冷却のため、熱交換器２に向かって流れる。

冷却ステップＳ２では、流出ステップＳ１において冷却対象から流出した冷媒を熱交換器２によって冷却する。尚、熱交換器２によって冷却された冷媒は、熱交換器２から流出し、冷却対象に向かって流れる。そして、冷却対象に流入した冷媒は、冷却対象と熱交換することによって冷却対象を再び冷却する。吸熱ステップＳ３では、冷却ステップＳ２において熱交換器２から流出した冷媒の熱を、ペルチェ素子８によって吸熱する。放熱ステップＳ４では、吸熱ステップＳ３においてペルチェ素子８が吸熱した熱を、流出ステップＳ１において冷却対象から流出した冷媒に放熱する。

本発明の一実施形態にかかる冷却方法によれば、吸熱ステップＳ３は、冷却ステップＳ２において熱交換器２から流出した冷媒の熱を、ペルチェ素子８によって吸熱する。放熱ステップＳ４は、吸熱ステップＳ３においてペルチェ素子８が吸熱した熱を、流出ステップＳ１において冷却対象から流出した冷媒に放熱する。このため、流出ステップＳ１において冷却対象から流出した冷媒の温度を高くし、この冷媒とこの冷媒と熱交換する対象（例えば、外気）と、の温度差を大きくし、熱交換器２によって放熱される放熱量を多くすることができる。よって、熱交換器２のサイズを大きくすることなく、熱交換器２の冷却効率を向上させることができる。

以上、本発明の一実施形態に係る冷却回路及び冷却方法について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。

１ 冷却回路
２ 熱交換器
３ 電力機器
４ 入口側配管
４ａ 上流側入口側配管
４ｂ 下流側入口側配管
４ｃ 被放熱配管
６ 出口側配管
６ａ 上流側出口側配管
６ｂ 下流側出口側配管
６ｃ 被吸熱配管
８ ペルチェ素子
８ａ 吸熱部
８ｂ 放熱部
８ｃ 接合部
１０ ポンプ
１２ 下流側温度センサ
１３ バッテリ
１４ 通電量制御装置
１６ 上流側温度センサ
１８ 負荷センサ
２０ 記憶部
２２ 通電量演算部
２４ 設定温度演算部
Ｍ１ 通電量マップ
Ｍ２ 設定温度マップ
Ｌ 電力機器にかかる負荷
Ｌｃ 負荷の規定値
Ｑ 通電量
Ｒ１ 通電領域
Ｒ２ 非通電領域
Ｓ１ 流出ステップ
Ｓ２ 冷却ステップ
Ｓ３ 吸熱ステップ
Ｓ４ 放熱ステップ
Ｓ１１０ 通電量演算ステップ
Ｓ１１１ 通電ステップ
Ｓ１１２ 設定温度演算ステップ
Ｓ１１３ 通電停止ステップ
Ｔ１ 下流側冷媒温度
Ｔ２ 上流側冷媒温度
Ｔｃ 設定温度
Ｔｑ 通電温度

Claims (6)

1. 電動機を搭載した電動車両に設けられ、前記電動機を含む電力機器を冷媒によって冷却する冷却回路であって、
   前記冷媒を冷却する熱交換器と、
   前記電力機器と前記熱交換器とを接続するとともに、前記冷媒が前記電力機器から前記熱交換器に向かって流れる入口側配管と、
   前記電力機器と前記熱交換器とを接続するとともに、前記冷媒が前記熱交換器から前記電力機器に向かって流れる出口側配管と、
   通電することで、前記出口側配管を流れる前記冷媒から熱を吸熱する吸熱部、及び前記吸熱部が吸熱した熱を前記入口側配管を流れる前記冷媒に放熱する放熱部を含む、ペルチェ素子と、
   を備える冷却回路。
2. 前記出口側配管を流れる冷媒の温度であって、前記吸熱部によって熱が吸熱された冷媒の温度である下流側冷媒温度を検出する下流側温度センサと、
   前記下流側温度センサによって検出された前記下流側冷媒温度に応じて前記ペルチェ素子に通電する通電量を制御する通電量制御装置と、
   をさらに備える請求項１に記載の冷却回路。
3. 前記出口側配管を流れる冷媒の温度であって、前記吸熱部によって熱が吸熱される前の冷媒の温度である上流側冷媒温度を検出する上流側温度センサをさらに備え、
   前記通電量制御装置は、前記下流側冷媒温度が予め設定される設定温度より高温である場合には、前記上流側冷媒温度と前記設定温度との差分に基づいて前記ペルチェ素子に通電する通電量を制御する請求項２に記載の冷却回路。
4. 前記設定温度は、前記電力機器の出力に抑制がかかる温度未満である請求項３に記載の冷却回路。
5. 前記電力機器にかかる負荷を検出する負荷センサをさらに備え、
   前記設定温度は、前記負荷センサが検出する負荷に応じて変化する請求項３又は４に記載の冷却回路。
6. 冷却対象を冷媒によって冷却する冷却方法であって、
   前記冷媒を前記冷却対象から流出させる流出ステップと、
   前記流出ステップにおいて前記冷却対象から流出した前記冷媒を熱交換器によって冷却する冷却ステップと、
   前記冷却ステップにおいて前記熱交換器から流出した前記冷媒の熱を、ペルチェ素子によって吸熱する吸熱ステップと、
   前記吸熱ステップにおいて前記ペルチェ素子が吸熱した熱を、前記流出ステップにおいて前記冷却対象から流出した前記冷媒に放熱する放熱ステップと、
   を備える冷却方法。

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