JP2024017574A - バッテリの暖機システム - Google Patents

Abstract

【課題】冷凍サイクルを用いてバッテリを昇温する暖機システムにおいて、バッテリの温度分布が不均一になることを抑制する。【解決手段】冷凍サイクルの冷媒の凝縮熱によってバッテリを暖機する熱交換器５０において、上流側に配置した入口多穴管５６の熱交換面積を、他の多穴管５７の各々の熱交換面積より小さくする。入口多穴管５６を流れる冷媒にガス領域が発生し、他の多穴管５７より高温になっても、入口多穴管５６の放熱量が小さいので、バッテリの温度分布が不均一になることを抑制できる。【選択図】図５

Description

本開示は、バッテリの暖機システムに関し、特に、冷凍サイクルを用いてバッテリを昇温する暖機システムに関する。

電気自動車（ＢＥＶ：Battery Electric Vehicle）やハイブリッド車（ＨＥＶ：Hybrid Electric Vehicle）に搭載された、バッテリの温度調整を行うため、冷凍サイクルを用いることが知られている。たとえば、特開２０１３－６００６６号公報（特許文献１）には、自動車用温調装置では、バッテリの温度が所定温度以下のとき、冷凍サイクルの凝縮熱（放熱）を用いて、バッテリの暖機を図ることが記載されている。

特開２０１３－６００６６号公報

冷凍サイクルを用いてバッテリの暖機を行うには、バッテリの熱交換面と熱的に接続する熱交換器内を流通する冷媒の凝縮熱（放熱）によって、バッテリの昇温を行う。熱交換器は、冷凍サイクルにおける凝縮器に相当し、熱交換器内を流通する冷媒が凝縮する際に発生する凝縮熱（放熱）を、熱交換器の熱交換面からバッテリの熱交換面に伝導して、バッテリが昇温される。

熱交換器を流通する冷媒が、熱交換器内のすべての流路において気液二相状態であれば、熱交換器の熱交換面の温度は、ほぼ一定である。しかし、冷凍サイクルの圧縮機から熱交換器（凝縮器）までの流路長、周囲温度、流路や熱交換器からの放熱量等によって、熱交換器内の流路において、冷媒が気体状態であるガス領域、あるいは、冷媒が液体状態である液領域が生じる。熱交換器において、ガス領域にある熱交換面は、気液二相状態にある熱交換面より高温であり、液領域にある熱交換面は、気液二相状態にある熱交換面より低温である。

熱交換器の熱交換面に温度差があると、暖機された（昇温された）バッテリの温度分布が不均一になるおそれがある。

本開示の目的は、冷凍サイクルを用いてバッテリを昇温する暖機システムにおいて、バッテリの温度分布が不均一になることを抑制することである。

本開示のバッテリの暖機システムは、冷凍サイクルにおける凝縮熱を用いてバッテリを暖機する。暖機システムにおいて、バッテリと熱交換を行う熱交換器は、冷凍サイクルの冷媒が熱交換器に流入する入口ヘッダと、冷媒が熱交換器から流出する出口ヘッダと、冷媒の流路において、入口ヘッダと出口ヘッダとの間に配置されるとともに冷媒の流れ方向を反転するための複数の中間ヘッダと、入口ヘッダと中間ヘッダに接続され、入口ヘッダに流入した冷媒を流通するとともにバッテリと熱交換を行う入口多穴管と、複数の中間ヘッダの間に配置され、冷媒を流通するとともにバッテリと熱交換を行う中間多穴管と、入口多穴管に接続されない中間ヘッダと出口ヘッダに接続され、冷媒を流通するとともにバッテリと熱交換を行う出口多穴管と、を備える。多穴管の単位長さ当たりの熱交換面積を単位熱交換面積としたとき、入口多穴管を少なくとも含む上流側の多穴管の単位熱交換面積である上流側単位熱交換面積、あるいは、出口多穴管を少なくとも含む下流側の多穴管の単位熱交換面積である下流側熱単位交換面積の少なくとも一方が、他の多穴管の単位熱交換面積より小さくされている。

この構成によれば、バッテリの暖機システムにおいて、バッテリと熱交換を行う熱交換器は、冷凍サイクルの冷媒が前記熱交換器に流入する入口ヘッダと、冷媒が熱交換器から流出する出口ヘッダと、冷媒の流路において、入口ヘッダと出口ヘッダとの間に配置されるとともに冷媒の流れ方向を反転させるための複数の中間ヘッダとを備える。入口ヘッダに流入した冷媒を流通するとともにバッテリと熱交換を行う入口多穴管が、入口ヘッダと中間ヘッダに接続される。冷媒を流通するとともにバッテリと熱交換を行う中間多穴管が、複数の中間ヘッダの間に配置される。冷媒を流通するとともにバッテリと熱交換を行う出口多穴管が、中間ヘッダと出口ヘッダに接続される。

入口ヘッダに流入した冷媒は、入口多穴管を流れ中間ヘッダに流入し、その流れ方向を反転して中間多穴管を流れる。中間多穴管を流れた冷媒は、出口多穴管を流れ出口ヘッダに流入し、熱交換器から流出する。入口多穴管、中間多穴管、および、出口多穴管を流れる冷媒とバッテリとの間で熱交換を行うことにより、バッテリの暖機（昇温）が行われる。冷媒の流れ方向において、入口多穴管が上流側であり、出口多穴管が下流側である。

多穴管の単位長さ当たりの熱交換面積を単位熱交換面積としたとき、入口多穴管を少なくとも含む上流側の多穴管の単位熱交換面積である上流側単位熱交換面積、あるいは、出口多穴管を少なくとも含む下流側の多穴管の単位熱交換面積である下流側単位熱交換面積の少なくとも一方が、他の多穴管の単位熱交換面積より小さくされている。

冷媒流路の上流側を流れる冷媒が高温である場合であっても、たとえば、入口多穴管を含む上流側の多穴管を流れる冷媒がガス領域である場合であっても、ガス領域である上流側の多穴管の熱交換面積とバッテリとが熱交換を行う面積である上流側単位熱交換面積が、他の多穴管の単位熱交換面積（上流側以外の中間多穴管の単位熱交換面積、および、出口多穴管の単位熱交換面積）より小さくされているので、上流側の多穴管を流れる冷媒からバッテリへ伝達する熱量を相対的に小さくすることができ、バッテリの温度分布が不均一になることを抑制できる。

出口多穴管を含む下流側の多穴管において、上流側と下流側で温度差が大きい場合であっても、たとえば、出口多穴管を含む下流側の多穴管を流れる冷媒が、多穴管の途中で液領域になった場合であっても、液領域の下流側の多穴管とバッテリとが熱交換を行う面積である下流側単位熱交換面積が、他の多穴管の単位熱交換面積（下流側以外の中間多穴管の単位熱交換面積、および、入口多穴管の単位熱交換面積）より小さくされているので、下流側の多穴管を流れる冷媒からバッテリへ伝達する熱量を相対的に小さくすることができ、バッテリの温度分布が不均一になることを抑制できる。

入口多穴管を含む上流側の多穴管を流れる冷媒が高温であり、かつ、出口多穴管を含む下流側の多穴管において上流側と下流側で温度差が大きい場合であっても、高温である上流側の多穴管とバッテリとが熱交換を行う面積である上流側単位熱交換面積と、温度差の大きな下流側の多穴管とバッテリとが熱交換を行う面積である下流側単位熱交換面積とが、他の多穴管の単位熱交換面積（上流側と下流側に含まれない中間多穴管の単位熱交換面積）より小さくされているので、上流側の多穴管を流れる冷媒からバッテリへ伝達する熱量を相対的に小さくすることができ、かつ、下流側の多穴管を流れる冷媒からバッテリへ伝達する熱量を相対的に小さくすることができ、バッテリの温度分布が不均一になることを抑制できる。

本開示のバッテリの暖機システムは、冷凍サイクルにおける凝縮熱を用いてバッテリを暖機する。暖機システムにおいて、バッテリと熱交換を行う熱交換器は、冷凍サイクルの冷媒が熱交換器に流入する入口ヘッダと、冷媒が熱交換器から流出する出口ヘッダと、冷媒の流路において、入口ヘッダと出口ヘッダとの間に配置されるとともに冷媒の流れ方向を反転するための複数の中間ヘッダと、入口ヘッダと中間ヘッダに接続され、入口ヘッダに流入した冷媒を流通するとともに前記バッテリと熱交換を行う入口多穴管と、複数の中間ヘッダの間に配置され、冷媒を流通するとともにバッテリと熱交換を行う中間多穴管と、入口多穴管に接続されない中間ヘッダと出口ヘッダに接続され、冷媒を流通するとともにバッテリと熱交換を行う出口多穴管と、を備える。入口多穴管を少なくとも含む上流側の多穴管とバッテリとの間の熱抵抗、あるいは、出口多穴管を少なくとも含む下流側の多穴管とバッテリとの間の熱抵抗の少なくとも一方が、他の多穴管とバッテリとの間の熱抵抗より大きくされている。

この構成によれば、入口ヘッダに流入した冷媒は、入口多穴管を流れ中間ヘッダに流入し、その流れ方向を反転して中間多穴管を流れる。中間多穴管を流れた冷媒は、出口多穴管を流れ出口ヘッダに流入し、熱交換器から流出する。入口多穴管、中間多穴管、および、出口多穴管を流れる冷媒とバッテリとの間で熱交換を行うことにより、バッテリの暖機（昇温）が行われる。冷媒の流れ方向において、入口多穴管が上流側であり、出口多穴管が下流側である。

入口多穴管を少なくとも含む上流側の多穴管とバッテリとの間の熱抵抗、あるいは、出口多穴管を少なくとも含む下流側の多穴管とバッテリとの間の熱抵抗の少なくとも一方が、他の多穴管とバッテリとの間の熱抵抗より大きくされている。

冷媒流路の上流側を流れる冷媒が高温である場合であっても、たとえば、入口多穴管を含む上流側の多穴管を流れる冷媒がガス領域である場合であっても、ガス領域の上流側の多穴管とバッテリとの間の熱抵抗が、他の多穴管（上流側以外の中間多穴管および出口多穴管）とバッテリとの間の熱抵抗よりより大きくされているので、上流側の多穴管を流れる冷媒からバッテリへ伝達する熱量を相対的に小さくすることができ、バッテリの温度分布が不均一になることを抑制できる。

出口多穴管を含む下流側の多穴管において、上流側と下流側で温度差が大きい場合であっても、たとえば、出口多穴管を含む下流側の多穴管を流れる冷媒が、多穴管の途中で液領域になった場合であっても、液領域である下流側の多穴管とバッテリとの間の熱抵抗が、他の多穴管（下流側以外の中間多穴管および入口多穴管）とバッテリとの間の熱抵抗より大きくされているので、下流側の多穴管を流れる冷媒からバッテリへ伝達する熱量を相対的に小さくすることができ、バッテリの温度分布が不均一になることを抑制できる。

入口多穴管を含む上流側の多穴管を流れる冷媒が高温であり、かつ、出口多穴管を含む下流側の多穴管において上流側と下流側で温度差が大きい場合であっても、入口多穴管を含む上流側の多穴管とバッテリとの間の熱抵抗と出口多穴管を含む下流側の多穴管とバッテリとの間の熱抵抗が、他の他穴管（上流側と下流側に含まれない中間他穴管）とバッテリとの間の熱抵抗より大きくされているので、上流側の多穴管を流れる冷媒からバッテリへ伝達する熱量を相対的に小さくすることができ、かつ、下流側の多穴管を流れる冷媒からバッテリへ伝達する熱量を相対的に小さくすることができ、バッテリの温度分布が不均一になることを抑制できる。

好ましくは、バッテリと熱交換器との間には、熱伝導シートが設けられており、入口多穴管を少なくとも含む上流側の多穴管とバッテリとの間、あるいは、出口多穴管を少なくとも含む下流側の多穴管とバッテリとの間の熱伝導シートの熱伝導率が、他の多穴管とバッテリとの間の熱伝導シートの熱伝導率よりも小さくなるようにしてもよい。

この構成によれば、入口多穴管を少なくとも含む上流側の多穴管とバッテリとの間、あるいは、出口多穴管を少なくとも含む下流側の多穴管とバッテリとの間の熱伝導シートの熱伝導率を、他の多穴管とバッテリとの間の熱伝導シートの熱伝導率よりも小さくしているので、入口多穴管を少なくとも含む上流側の多穴管とバッテリとの間の熱抵抗、あるいは、出口多穴管を少なくとも含む下流側の多穴管とバッテリとの間の熱抵抗を、他の多穴管とバッテリとの間の熱抵抗より大きくすることができる。

好ましくは、他の多穴管を流通する冷媒は、気液二相状態である。

多穴管を流れる冷媒が、気液二相状態であれば、多穴管の熱交換面の温度は、ほぼ一定である。この構成によれば、他の多穴管を流れる冷媒が気液二相状態であるので、相対的に単位熱交換面積の大きい、あるいは、バッテリとの間の熱抵抗が相対的に小さい他の多穴管の熱交換面の温度は、ほぼ一定であり、バッテリの温度分布をより均一にすることができる。

本開示によれば、冷凍サイクルを用いてバッテリを昇温する暖機システムにおいて、バッテリの温度分布が不均一になることを抑制することができる。

実施の形態１に係る暖機システムの全体構成を示す図である。 実施の形態１における熱交換器の上面視である。 入口多穴管と他の多穴管の断面図である。 比較例における熱交換器の上面視である。 実施の形態１において、冷媒のガス領域の状態を示す図である。 比較例の熱交換器において、冷媒の液領域が生じた例を示している。 実施の形態２における熱交換器の上面視である。 実施の形態３における熱交換器の上面視である。 実施の形態４における熱交換器の上面視である。 実施の形態５における熱交換器の上面視である。 実施の形態６における熱交換器の上面視である。

以下、図面を参照しつつ、本開示の実施の形態について説明する。以下の説明では、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない場合がある。

（実施の形態１）
図１は、本開示の実施の形態１に係る暖機システム１の全体構成を示す図である。暖機システム１は、冷凍サイクル１０とバッテリ３０と熱交換器５０とを備える。

本実施の形態において、バッテリ３０は組電池であり、複数の単電池（角形電池）３１をその厚み方向に並べた組電池である。単電池は、たとえば、リチウムイオン電池であってよく、ニッケル水素電池であってもよい。バッテリ３０は、たとえば、ＢＥＶやＨＥＶ等、電動車両の動力源として、車両に搭載されるバッテリである。

本実施の形態において、バッテリ３０は、絶縁性の熱伝導シート４０を介して、熱交換器５０の熱交換面に載置される。熱伝導シート４０は、絶縁性および熱伝導性に優れた材料から形成され、弾性を有する。熱伝導シート４０は、バッテリ３０と熱交換器５０との間の絶縁性を維持しつつ、バッテリ３０の熱交換面と熱交換器５０の熱交換面に密着することにより、バッテリ３０と熱交換器５０との間の熱抵抗を低減している。

冷凍サイクル１０は、冷媒流路２０に配設された、圧縮機１１、凝縮器１２、膨張弁（オリフィス）１３、蒸発器（コンデンサ）１４、および、気液分離器（アキュムレータ）１５から構成される。冷凍サイクル１０の冷媒は、圧縮機１１で圧縮され高温高圧のガス（気体）になり、凝縮器１２でバッテリ３０と熱交換を行い、熱（凝縮熱）を放出して液化する。なお、凝縮器１２は、バッテリ３０と熱交換を行う熱交換器５０であり、以下、熱交換器５０として説明を行う。熱交換器５０でバッテリ３０と熱交換を行い、凝縮熱を放出して液化した冷媒は、膨張弁１３で減圧されると、その圧力の飽和温度まで低下し、一部が気化して蒸発器１４に流入する。冷媒は、蒸発器１４で大気から熱を吸収して気化し、圧縮機１１へ戻る。気液分離器１５は、蒸発器１４で冷媒が完全に気化できなかった場合に、圧縮機１１に液体の冷媒が吸入されるのを抑止するものである。

このように、本実施の形態のバッテリ３０の暖機システム１は、冷凍サイクル１０の凝縮熱を用いて、バッテリ３０を暖機（昇温）する。

図２は、実施の形態１における熱交換器５０（凝縮器１２）の上面視である。熱交換器５０は、入口ヘッダ５１、第１中間ヘッダ５２、第２中間ヘッダ５３、第３中間ヘッダ５４、出口ヘッダ５５、入口多穴管５６、および、他の多穴管５７（第１中間多穴管５７ａ、第２中間多穴管５７ｂ、出口多穴管５７ｃ）を備える。

入口ヘッダ５１は、冷凍サイクル１０の圧縮機１１で圧縮された高温高圧の冷媒を、入口多穴管５６に設けた複数の冷媒流路に分岐する。入口多穴管５６は、入口ヘッダ５１と第１中間ヘッダ５２に接続されている。入口多穴管５６の複数の冷媒流路から流出した冷媒は、第１中間ヘッダ５２で集合し、第１中間多穴管５７ａに設けた複数の冷媒流路に流入する。第１中間多穴管５７ａは、第１中間ヘッダ５２と第２中間ヘッダ５３に接続されている。第１中間多穴管５７ａの複数の冷媒流路から流出した冷媒は、第２中間ヘッダ５３で集合し、第２中間多穴管５７ｂに設けた複数の冷媒流路に流入する。

第２中間多穴管５７ｂは、第２中間ヘッダ５３と第３中間ヘッダ５４に接続されている。第２中間多穴管５７ｂの複数の冷媒流路から流出した冷媒は、第３中間ヘッダ５４で集合し、出口多穴管５７ｃに設けた複数の冷媒流路に流入する。出口多穴管５７ｃの複数の冷媒流路から流出した冷媒は、出口ヘッダ５５で集合し、熱交換器５０から流出し、膨張弁１３で減圧され、蒸発器１４へ流入する。このように、熱交換器５０に流入した冷媒は、第１中間ヘッダ５２、第２中間ヘッダ５３、および第３中間ヘッダ５４に集合し分岐することによって、その流れ方向が反転し、バッテリ３０（単電池３１）との熱交換を効率的に行う。なお、図２において、矢印は冷媒の流れを示している。入口他穴管５６は、冷媒の流れの最も上流側に位置し、出口他穴管５７ｃは、最も下流側に位置する。

本実施の形態において、入口多穴管５６の熱交換面積は、他の多穴管５７（第１中間多穴管５７ａ、第２中間多穴管５７ｂ、出口多穴管５７ｃ）の熱交換面積より小さくされている。各多穴管の熱交換面積は、バッテリ３０と熱交換を行う面積である。図３は、入口多穴管５６と他の多穴管５７の断面図である。図３（Ａ）は、入口多穴管５６の断面であり、図３（Ｂ）は、他の多穴管５７（第１中間多穴管５７ａ、第２中間多穴管５７ｂ、出口多穴管５７ｃ）の断面を示している。入口多穴管５６および他の多穴管５７は、たとえば、アルミニウムあるいはアルミニウム合金からなり、押し出し成形を用いて製造されてよい。

図３に示すように、入口多穴管５６の幅はＷ１であり、たとえば、冷媒流路Ｃｈが５個形成されている。他の多穴管５７の幅はＷ２であり、たとえば、冷媒流路Ｃｈが１０個形成されている。幅Ｗ１は幅Ｗ２より短く、たとえば、幅Ｗ１は幅Ｗ２の約１／２である。入口多穴管５６の幅Ｗ１が、他の多穴管５７（第１中間多穴管５７ａ、第２中間多穴管５７ｂ、出口多穴管５７ｃ）の幅Ｗ２より短いので、入口多穴管５６の単位長さ当たりの熱交換面積（以下、単位長さ当たりの熱交換面積を、単位熱交換面積とも称する）が、他の多穴管５７の単位熱交換面積より小さい。これにより、入口多穴管５６の熱交換面積は、他の多穴管５７（第１中間多穴管５７ａ、第２中間多穴管５７ｂ、出口多穴管５７ｃ）の熱交換面積より小さくされている。入口多穴管５６の冷媒流路Ｃｈの数、および、他の多穴管５７の冷媒流路Ｃｈの数は、任意であってよい。また、幅Ｗ１と幅Ｗ２の比も任意であってよく、幅Ｗ１が幅Ｗ２より短ければよい。

図４は、比較例における熱交換器６０の上面視である。熱交換器６０は、入口ヘッダ６１、第１中間ヘッダ６２、第２中間ヘッダ６３、第３中間ヘッダ６４、および、出口ヘッダ６５を備える。各ヘッダの間には、多穴管６８が接続されている。多穴管６８の幅は、たとえば、Ｗ１より大きくＷ２より小さくされており、冷媒流路が９個形成されていてよい。入口ヘッダ６１に接続される上流側の多穴管６８の冷媒流路を流れる冷媒の一部が、気体状態である場合がある。これは、圧縮機１１から熱交換器５０（凝縮器１２）までの流路長、周囲温度（放熱量）等によって、圧縮機１１で圧縮された冷媒が、高温高圧のガスの状態のまま上流側の多穴管６８に流入するためである。冷媒がガス状態であるガス領域にある熱交換面は、冷媒が気液二相状態にある熱交換面より高温である。このため、バッテリ３０（単電池３１）において、ガス領域にある熱交換面と熱交換を行う部分の温度が、他の部分より高温になり、バッテリ３０の温度分布が不均一になる可能性がある。なお、冷媒が気液二相状態にある熱交換面の温度は、ほぼ一定である。

本実施の形態では、入口ヘッダ５１に接続される上流側の多穴管である入口多穴管５６の単位熱交換面積（上流側単位熱交換面積）が、他の多穴管５７（第１中間多穴管５７ａ、第２中間多穴管５７ｂ、出口多穴管５７ｃ）の単位熱交換面積より小さくされており、入口多穴管５６の熱交換面積が、他の多穴管５７の各々の熱交換面積より小さくなっている。このため、入口多穴管５６からバッテリ３０（単電池３１）へ伝達する熱量が、入口多穴管５６の熱交換面積が他の多穴管５７の各々の熱交換面積と等しい場合に比較して、少なくなる。したがって、入口多穴管５６を流れる冷媒にガス領域があっても、バッテリ３０の温度分布が不均一になることを、抑制できる。図５は、実施の形態１において、冷媒のガス領域の状態を示す図である。入口多穴管５６の熱交換面積が（比較例の多穴管６８の熱交換面積より）小さいので、入口多穴管５６の冷媒流路Ｃｈを流れる冷媒の放熱量が小さくなる。このため、図５に示すように、入口多穴管５６において、（図４の比較例に対して）ガス領域の範囲が拡大する。（比較例に対して）入口多穴管５６の温度分布も比較的均一になるので、これによっても、バッテリ３０の温度分布が不均一になることを抑制できる。

本実施の形態では、入口多穴管５６の単位熱交換面積（上流側単位熱交換面積）が、他の多穴管５７（第１中間多穴管５７ａ、第２中間多穴管５７ｂ、出口多穴管５７ｃ）の単位熱交換面積より小さくされている。しかし、熱交換器５０において、圧縮機１１で圧縮された冷媒が、入口多穴管５６を経て、高温高圧のガスの状態のまま第１中間多穴管５７ａの冷媒流路Ｃｈを流れる場合は、入口多穴管５６に加えて、第１中間多穴管５７ａの単位熱交換面積（上流側熱交換面積）を、他の多穴管（第２中間多穴管５７ｂ、出口多穴管５７ｃ）の単位熱交換面積より小さくしてもよい。この場合、第２中間多穴管５７ｂおよび出口多穴管５７ｃが、本開示の「他の多穴管」に相当する。

（実施の形態２）
図６は、比較例の熱交換器６０において、冷媒の液領域が生じた例を示している。圧縮機１１で圧縮された冷媒が、気液二相状態で熱交換器６０に流入した場合、熱交換器６０からの放熱量（バッテリ３０との熱交換料）によっては、図６に示すように、下流の多穴管６８において、冷媒が液体状態である液領域が発生することがある。多穴管６８において、液領域が発生すると、液領域の熱交換面の温度は、気液二相状態の熱交換面の温度より低くなる。このため、液領域が発生した多穴管６８の上下流において、バッテリ３０（単電池３１）の温度分布が不均一になる可能性がある。

図７は、実施の形態２における熱交換器７０の上面視である。なお、実施の形態２において、冷凍サイクル１０およびバッテリ３０は、実施の形態１と同様である。熱交換器７０は、入口ヘッダ７１、第１中間ヘッダ７２、第２中間ヘッダ７３、第３中間ヘッダ７４、出口ヘッダ７５、出口多穴管７６、および、他の多穴管７７（入口多穴管７７ａ、第１中間多穴管７７ｂ、第２中間多穴管７７ｃ）を備える。各ヘッダと各多穴管の接続、および、冷媒の流れは、実施の形態１と同様であるので、その詳細な説明は省略する。

図７において、出口多穴管７６の単位熱交換面積は、他の多穴管７７（入口多穴管７７ａ、第１中間多穴管７７ｂ、第２中間多穴管７７ｃ）の単位熱交換面積より小さくされている。たとえば、出口多穴管７６は、図３（Ａ）に示した、入口多穴管５６と同じ構成であり、他の多穴管７７（入口多穴管７７ａ、第１中間多穴管７７ｂ、第２中間多穴管７７ｃ）は、図３（Ｂ）に示した、他の多穴管５７と同じ構成であってよい。

この実施の形態２では、出口ヘッダ７５に接続される下流側の多穴管である出口多穴管７６の単位熱交換面積（下流側単位熱交換面積）が、他の多穴管７７（入口多穴管７７ａ、第１中間多穴管７７ｂ、第２中間多穴管７７ｃ）の単位熱交換面積より小さくされている。このため、出口多穴管７６からバッテリ３０（単電池３１）へ伝達する熱量が、出口多穴管７６の熱交換面積が他の多穴管７７の熱交換面積と等しい場合に比較して、少なくなる。したがって、出口多穴管７６を流れる冷媒に液領域があっても、出口多穴管７６から伝達する熱量を小さくでき、バッテリ３０の温度分布が不均一になることを、抑制できる。

なお、熱交換器７０において、第２中間多穴管７７ｃの冷媒流路を流れる冷媒に液領域が発生する場合には、出口多穴管７６に加えて、第２中間多穴管７７ｃの単位熱交換面積（下側熱単位交換面積）を、他の多穴管（入口多穴管７７ａ、第１中間多穴管７７ｂ）の単位熱交換面積より小さくしてもよい。この場合、入口多穴管７７ａおよび第１中間多穴管７７ｂが、本開示の「他の多穴管」に相当する。

（実施の形態３）
図８は、実施の形態３における熱交換器８０の上面視である。なお、実施の形態３において、冷凍サイクル１０およびバッテリ３０は、実施の形態１と同様である。熱交換器８０は、入口ヘッダ８１、第１中間ヘッダ８２、第２中間ヘッダ８３、第３中間ヘッダ８４、出口ヘッダ８５、入口多穴管８６、出口多穴管８８、および、他の多穴管８７（第１中間多穴管８７ａ、第２中間多穴管８７ｂ）を備える。各ヘッダと各多穴管の接続、および、冷媒の流れは、実施の形態１と同様であるので、その詳細な説明は省略する。

図８において、入口多穴管８６、および、出口多穴管８８の単位熱交換面積は、他の多穴管８７（第１中間多穴管８７ａ、第２中間多穴管８７ｂ）の単位熱交換面積より小さくされている。たとえば、入口多穴管８６、および、出口多穴管８８は、図３（Ａ）に示した、入口多穴管５６と同じ構成であり、他の多穴管８７（第１中間多穴管８７ａ、第２中間多穴管８７ｂ）は、図３（Ｂ）に示した、他の多穴管５７と同じ構成であってよい。

この実施の形態３では、入口ヘッダ８１に接続される上流側の多穴管である入口多穴管８６の単位熱交換面積（上流側単位熱交換面積）、および、出口ヘッダ８５に接続される下流側の多穴管である出口多穴管８８の単位熱交換面積（下流側単位熱交換面積）が、他の多穴管８７（第１中間多穴管８７ａ、第２中間多穴管８８ｂ）の単位熱交換面積より小さくされている。このため、入口多穴管８６、および、出口多穴管８８からバッテリ３０（単電池３１）へ伝達する熱量が、他の多穴管８７の単位熱交換面積と等しい場合に比較して、少なくなる。したがって、入口多穴管８６を流れる冷媒にガス領域があり、かつ、出口多穴管８８を流れる冷媒に液領域があっても、バッテリ３０の温度分布が不均一になることを、抑制できる。

なお、熱交換器８０の冷媒流路を流れる冷媒のガス領域あるいは液領域の発生状態に応じて、実施の形態１および実施の形態２と同様に、入口多穴管８６あるいは出口多穴管８８に加えて、第１中間多穴管８７ａあるいは第２中間多穴管８７ｂの単位熱交換面積を小さくするようにしてもよい。

（実施の形態４）
図９は、実施の形態４における熱交換器９０の上面視である。なお、実施の形態４において、冷凍サイクル１０およびバッテリ３０は、実施の形態１と同様である。熱交換器９０は、入口ヘッダ９１、第１中間ヘッダ９２、第２中間ヘッダ９３、第３中間ヘッダ９４、出口ヘッダ９５、入口多穴管９６、および、他の多穴管９７（第１中間多穴管９７ａ、第２中間多穴管９７ｂ、出口多穴管９７ｃ）を備える。各ヘッダと各多穴管の接続、および、冷媒の流れは、実施の形態１と同様であるので、その詳細な説明は省略する。

実施の形態４において、入口多穴管９６、および、他の多穴管９７（第１中間多穴管９７ａ、第２中間多穴管９７ｂ、出口多穴管９７ｃ）の構造は、比較例（図４）における多穴管６８と同様な構成であってよく、その幅は、たとえば、Ｗ１より大きくＷ２より小さくされており、冷媒流路が９個形成されていてよい。

実施の形態４では、バッテリ３０の熱交換面と熱交換器９０の熱交換面に密着する熱伝導シートに特徴がある。図９に示すように、入口多穴管９６とバッテリ３０の間には、熱伝導シート４１が設けられ、他の多穴管９７（第１中間多穴管９７ａ、第２中間多穴管９７ｂ、出口多穴管９７ｃ）とバッテリ３０の間には、熱伝導シート４２が設けられる。熱伝導シート４１の熱伝導率は、熱伝導シート４２の熱伝導率より小さくされている。これにより、バッテリ３０と入口多穴管９６と間の熱抵抗が、バッテリ３０と他の多穴管９７（第１中間多穴管９７ａ、第２中間多穴管９７ｂ、出口多穴管９７ｃ）との間の熱抵抗よりも大きくされている。

この実施の形態４では、入口ヘッダ９１に接続される上流側の多穴管である入口多穴管９６とバッテリ３０との間の熱抵抗が、他の多穴管９７（第１中間多穴管９７ａ、第２中間多穴管９７ｂ、出口多穴管９７ｃ）とバッテリ３０との熱抵抗より大きくされている。このため、入口多穴管９６からバッテリ３０（単電池３１）へ伝達する熱量が、他の多穴管９７（第１中間多穴管９７ａ、第２中間多穴管９７ｂ、出口多穴管９７ｃ）の個々からバッテリ３０へ伝達する熱量より、小さくなる。したがって、実施の形態１と同様に、入口多穴管９６を流れる冷媒にガス領域があっても、バッテリ３０の温度分布が不均一になることを、抑制できる。また、実施の形態１と同様に、入口多穴管９６の冷媒流路Ｃｈを流れる冷媒の放熱量が小さくなるので、入口多穴管９６において、（図４の比較例に対して）ガス領域の範囲が拡大する。（比較例に対して）入口多穴管９６の温度分布も比較的均一になるので、これによっても、バッテリ３０の温度分布が不均一になることを抑制できる。

この実施の形態４では、熱伝導シート４１の熱伝導率は、熱伝導シート４２の熱伝導率より小さくすることにより、バッテリ３０と入口多穴管９６と間の熱抵抗を、バッテリ３０と他の多穴管９７（第１中間多穴管９７ａ、第２中間多穴管９７ｂ、出口多穴管９７ｃ）との間の熱抵抗よりも大きくしていた。しかし、この構成に代えて、あるいは、加えて、入口多穴管９６と他の多穴管９７（第１中間多穴管９７ａ、第２中間多穴管９７ｂ、出口多穴管９７ｃ）の材質を異ならせ、入口多穴管９６の熱伝導率が、他の多穴管９７の熱伝導率より小さくなるようにしてもよい。

熱交換器９０において、圧縮機１１で圧縮された冷媒が、入口多穴管９６を経て、高温高圧のガスの状態のまま第１中間多穴管９７ａの冷媒流路を流れる場合は、入口多穴管９６に加えて、第１中間多穴管９７ａとバッテリ３０との間の熱抵抗を、バッテリ３０と他の多穴管（第２中間多穴管９７ｂ、出口多穴管９７ｃ）との間の熱抵抗より大きくしてもよい。この場合、第２中間多穴管９７ｂおよび出口多穴管９７ｃが、本開示の「他の多穴管」に相当する。

（実施の形態５）
図１０は、実施の形態５における熱交換器９０の上面視である。なお、実施の形態５において、冷凍サイクル１０およびバッテリ３０は、実施の形態１と同様である。熱交換器９０は、実施の形態４と同様であるが、実施の形態５の説明の便宜上、実施の形態４における入口多穴管９６の符号を変更し、入口多穴管９７ｄとして説明し、実施の形態４における出口多穴管９７ｃの符号を変更し、出口多穴管９８として説明する。

実施の形態５では、バッテリ３０の熱交換面と熱交換器９０の熱交換面に密着する熱伝導シートに特徴がある。図１０に示すように、出口多穴管９８とバッテリ３０の間には、熱伝導シート４３が設けられ、他の多穴管９７（第１中間多穴管９７ａ、第２中間多穴管９７ｂ、入口多穴管９７ｄ）とバッテリ３０の間には、熱伝導シート４４が設けられる。熱伝導シート４３の熱伝導率は、熱伝導シート４４の熱伝導率より小さくされている。これにより、バッテリ３０と出口多穴管９８と間の熱抵抗が、バッテリ３０と他の多穴管９７（第１中間多穴管９７ａ、第２中間多穴管９７ｂ、入口多穴管９７ｄ）との間の熱抵抗よりも大きくされている。

この実施の形態５では、出口ヘッダ９５に接続される下流側の多穴管である出口多穴管９８とバッテリ３０との間の熱抵抗が、他の多穴管９７（第１中間多穴管９７ａ、第２中間多穴管９７ｂ、入口多穴管９７ｄ）とバッテリ３０との熱抵抗より大きくされている。このため、出口多穴管９８からバッテリ３０（単電池３１）へ伝達する熱量が、他の多穴管９７（第１中間多穴管９７ａ、第２中間多穴管９７ｂ、入口多穴管９７ｄ）の個々からバッテリ３０へ伝達する熱量より、小さくなる。したがって、出口多穴管９８を流れる冷媒に液領域があっても、出口多穴管９８から伝達される熱量を小さくでき、実施の形態２と同様に、バッテリ３０の温度分布が不均一になることを、抑制できる。

なお、出口多穴管９８と他の多穴管９７（第１中間多穴管９７ａ、第２中間多穴管９７ｂ、入口多穴管９７ｄ）の材質を異ならせ、出口多穴管９８の熱伝導率を、他の多穴管９７の熱伝導率より小さくして、出口多穴管９８とバッテリ３０との間の熱抵抗が、他の多穴管９７（第１中間多穴管９７ａ、第２中間多穴管９７ｂ、入口多穴管９７ｄ）とバッテリ３０との熱抵抗より大きくなるようにしてもよい。

実施の形態５の熱交換器９０において、第２中間多穴管９７ｂの冷媒流路を流れる冷媒に液領域が発生する場合には、出口多穴管９８に加えて、第２中間多穴管９７ｂとバッテリ３０との間の熱抵抗を、バッテリ３０と他の多穴管（第１中間多穴管９７ａ、入口多穴管９７ｄ）との間の熱抵抗より大きくしてもよい。この場合、第１中間多穴管９７ａおよび入口多穴管９７ｄが、本開示の「他の多穴管」に相当する。

（実施の形態６）
図１１は、実施の形態６における熱交換器９０の上面視である。なお、実施の形態６において、冷凍サイクル１０およびバッテリ３０は、実施の形態１と同様である。熱交換器９０は、実施の形態４と同様であるが、実施の形態６の説明の便宜上、実施の形態４における出口多穴管９７ｃの符号を変更し、出口多穴管９８として説明する。

実施の形態６では、バッテリ３０の熱交換面と熱交換器９０の熱交換面に密着する熱伝導シートに特徴がある。図１１に示すように、入口多穴管９６とバッテリ３０の間、および、出口多穴管９８とバッテリ３０の間には、熱伝導シート４５が設けられ、他の多穴管９７（第１中間多穴管９７ａ、第２中間多穴管９７ｂ）とバッテリ３０の間には、熱伝導シート４６が設けられる。熱伝導シート４５の熱伝導率は、熱伝導シート４６の熱伝導率より小さくされている。これにより、バッテリ３０と入口多穴管９６と間の熱抵抗、および、バッテリ３０と出口多穴管９８との間の熱抵抗が、バッテリ３０と他の多穴管９７（第１中間多穴管９７ａ、第２中間多穴管９７ｂ）との間の熱抵抗よりも大きくされている。

この実施の形態６では、入口ヘッダ９１に接続される上流側の多穴管である入口多穴管９６とバッテリ３０の間の熱抵抗、および、出口ヘッダ９５に接続される下流側の多穴管である出口多穴管９８とバッテリ３０との間の熱抵抗が、他の多穴管９７（第１中間多穴管９７ａ、第２中間多穴管９７ｂ）とバッテリ３０との熱抵抗より大きくされている。このため、入口多穴管９６からバッテリ３０へ伝達する熱量、および、出口多穴管９８からバッテリ３０へ伝達する熱量が、他の多穴管９７（第１中間多穴管９７ａ、第２中間多穴管９７ｂ）の個々からバッテリ３０へ伝達する熱量より、小さくなる。したがって、入口多穴管９６を流れる冷媒にガス領域があり、かつ、出口多穴管９８を流れる冷媒に液領域があっても、実施の形態３と同様に、バッテリ３０の温度分布が不均一になることを、抑制できる。

なお、入口多穴管９６および出口多穴管９８と、他の多穴管９７（第１中間多穴管９７ａ、第２中間多穴管９７ｂ）の材質を異ならせ、入口多穴管９６および出口多穴管９８の熱伝導率を、他の多穴管９７の熱伝導率より小さくして、入口多穴管９６とバッテリとの間の熱抵抗、および、出口多穴管９８とバッテリ３０との間の熱抵抗が、他の多穴管９７（第１中間多穴管９７ａ、第２中間多穴管９７ｂ）とバッテリ３０との熱抵抗より大きくなるようにしてもよい。

実施の形態６において、熱交換器９０の冷媒流路を流れる冷媒のガス領域あるいは液領域の発生状態に応じて、実施の形態４および実施の形態５と同様に、入口多穴管９６あるいは出口多穴管９８に加えて、第１中間多穴管９７ａあるいは第２中間多穴管９７ｂとバッテリ３０との間の熱抵抗を大きくするようにしてもよい。

上記実施の形態では、中間ヘッダを３個設けた例を説明したが、中間ヘッダの数は、２個であってよく、また、４個以上であってもよい。また、熱交換器をバッテリ３０の側面、あるいは、上面に配置してもよい。

本開示における実施態様を例示すると、次のような態様を例示できる。

１）冷凍サイクル（１０）における凝縮熱を用いてバッテリ（３０）を暖機する、バッテリの暖機システムであって、バッテリ（３０）と熱交換を行う熱交換器（５０等）は、冷凍サイクル（１０）の冷媒が熱交換器（５０等）に流入する入口ヘッダ（５１等）と、冷媒が熱交換器（５０等）から流出する出口ヘッダ（５５等）と、冷媒の流路において、入口ヘッダ（５１等）と出口ヘッダ（５５等）との間に配置されるとともに冷媒の流れ方向を反転するための、複数の中間ヘッダ（５２、５３等）と、入口ヘッダ（５１）と中間ヘッダ（５２、５３等）に接続され、入口ヘッダ（５１）に流入した冷媒を流通するとともにバッテリ（３０）と熱交換を行う入口多穴管（５６等）と、複数の中間ヘッダ（５２、５３等）の間に配置され、冷媒を流通するとともにバッテリ（３０）と熱交換を行う中間多穴管（５７ａ、５７ｂ等）と、中間ヘッダ（５２、５３等）と出口ヘッダ（５５等）に接続され、冷媒を流通するとともにバッテリ（３０）と熱交換を行う出口多穴管（５７ｃ等）と、を備え、冷媒がガス領域である多穴管の単位熱交換面積、あるいは、冷媒が液領域である多穴管の単位熱交換面積が、冷媒が気液二相状態である領域の多穴管の単位熱交換面積より小さい、バッテリの暖機システム。

２）冷凍サイクル（１０）における凝縮熱を用いてバッテリ（３０）を暖機する、バッテリの暖機システムであって、バッテリ（３０）と熱交換を行う熱交換器（５０等）は、冷凍サイクル（１０）の冷媒が熱交換器（９０）に流入する入口ヘッダ（９１）と、冷媒が熱交換器（９０）から流出する出口ヘッダ（９５）と、冷媒の流路において、入口ヘッダ（９１）と出口ヘッダ（９５）との間に配置されるとともに冷媒の流れ方向を反転するための、複数の中間ヘッダ（９２、９３等）と、入口ヘッダ（９１）と中間ヘッダ（９２、９３等）に接続され、入口ヘッダ（９１）に流入した冷媒を流通するとともにバッテリ（３０）と熱交換を行う入口多穴管（９６等）と、複数の中間ヘッダ（９２、９３等）の間に配置され、冷媒を流通するとともにバッテリ（３０）と熱交換を行う中間多穴管（９７ａ、９７ｂ）と、中間ヘッダ（９２、９３等）と出口ヘッダ（９５）に接続され、冷媒を流通するとともにバッテリ（３０）と熱交換を行う出口多穴管（９８等）と、を備え、冷媒がガス領域である多穴管とバッテリ（３０）との間の熱抵抗、あるいは、冷媒が液領域である多穴管とバッテリ（３０）との間の熱抵抗が、冷媒が気液二相状態である領域の多穴管とバッテリ（３０）との間の熱抵抗より大きい、バッテリの暖機システム。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 暖機システム、１０ 冷凍サイクル、１１ 圧縮機、１２ 凝縮器、１３ 膨張弁、１４ 蒸発器、１５ 気液分離器、２０ 冷媒流路、３０ バッテリ（組電池）、３１ 単電池、４０，４１，４２，４３，４４，４５，４６ 熱伝導シート、５０，６０，７０，８０，９０ 熱交換器、５１，６１，７１，８１，９１ 入口ヘッダ、５２，６２，７２，８２，９２ 第１中間ヘッダ、５３，６３，７３，８３，９３ 第２中間ヘッダ、５４，６４，７４，８４，９４ 第３中間ヘッダ、５５，６５，７５，８５，９５ 出口ヘッダ、５６，８６，９６ 入口多穴管、７６，８８，９８ 出口多穴管、５７，７７，８７，９７ 他の多穴管。

Claims (4)

1. 冷凍サイクルにおける凝縮熱を用いてバッテリを暖機する、バッテリの暖機システムであって、
   前記バッテリと熱交換を行う熱交換器は、
   前記冷凍サイクルの冷媒が前記熱交換器に流入する入口ヘッダと、
   前記冷媒が前記熱交換器から流出する出口ヘッダと、
   前記冷媒の流路において、前記入口ヘッダと前記出口ヘッダとの間に配置されるとともに前記冷媒の流れ方向を反転するための、複数の中間ヘッダと、
   前記入口ヘッダと前記中間ヘッダに接続され、前記入口ヘッダに流入した前記冷媒を流通するとともに前記バッテリと熱交換を行う入口多穴管と、
   複数の前記中間ヘッダの間に配置され、前記冷媒を流通するとともに前記バッテリと熱交換を行う中間多穴管と、
   前記入口多穴管に接続されない前記中間ヘッダと前記出口ヘッダに接続され、前記冷媒を流通するとともに前記バッテリと熱交換を行う出口多穴管と、を備え、
   多穴管の単位長さ当たりの熱交換面積を単位熱交換面積としたとき、前記入口多穴管を少なくとも含む上流側の多穴管の単位熱交換面積である上流単位熱交換面積、あるいは、前記出口多穴管を少なくとも含む下流側の多穴管の単位熱交換面積である下流側単位熱交換面積の少なくとも一方が、他の多穴管の単位熱交換面積より小さくされている、バッテリの暖機システム。
2. 冷凍サイクルにおける凝縮熱を用いてバッテリを暖機する、バッテリの暖機システムであって、
   前記バッテリと熱交換を行う熱交換器は、
   前記冷凍サイクルの冷媒が前記熱交換器に流入する入口ヘッダと、
   前記冷媒が前記熱交換器から流出する出口ヘッダと、
   前記冷媒の流路において、前記入口ヘッダと前記出口ヘッダとの間に配置されるとともに前記冷媒の流れ方向を反転するための、複数の中間ヘッダと、
   前記入口ヘッダと前記中間ヘッダに接続され、前記入口ヘッダに流入した前記冷媒を流通するとともに前記バッテリと熱交換を行う入口多穴管と、
   複数の前記中間ヘッダの間に配置され、前記冷媒を流通するとともに前記バッテリと熱交換を行う中間多穴管と、
   前記入口他穴管に接続されない前記中間ヘッダと前記出口ヘッダに接続され、前記冷媒を流通するとともに前記バッテリと熱交換を行う出口多穴管と、を備え、
   前記入口多穴管を少なくとも含む上流側の多穴管と前記バッテリとの間の熱抵抗、あるいは、前記出口多穴管を少なくとも含む下流側の多穴管と前記バッテリとの間の熱抵抗の少なくとも一方が、他の多穴管と前記バッテリとの間の熱抵抗より大きくされている、バッテリの暖機システム。
3. 前記バッテリと前記熱交換器との間には、熱伝導シートが設けられており、
   前記入口多穴管を少なくとも含む上流側の多穴管と前記バッテリとの間、あるいは、前記出口多穴管を少なくとも含む下流側の多穴管と前記バッテリとの間の前記熱伝導シートの熱伝導率が、他の多穴管と前記バッテリとの間の前記熱伝導シートの熱伝導率よりも小さい、請求項２に記載のバッテリの暖機システム。
4. 前記他の多穴管を流通する前記冷媒は、気液二相状態である、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のバッテリの暖機システム。

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